Android: IPC 方式学习笔记
IPC 简介
IPC 是 Inter-Process Communication 的缩写，含义为进程间通信或跨进程通信，是指两个进程之间进行数据交换的过程。
IPC 的场景
- 一个应用由于自身需要，采用多进程方式实现。例如：某个模块需要运行在单独的进程中。
- 两个应用交换数据。
应用使用多进程会导致的问题
- 静态成员和单例模式失效
Android 为每个进程分配独立的虚拟机，不同的虚拟机分配了不同的内存空间，一个进程中对静态变量的修改只对本进程有效。 - 线程同步机制失效
不论锁对象还是全局类都无法保证线程同步，因为在不同进程中锁的不是同一个对象。 - SharedPreferences 的可靠性降低
两个进程并发写 SharedPreferences ，可能会发生数据丢失的情况。 - Application 会多次创建
每个进程运行在独立的虚拟机上，会创建独立的 Application 实例。
IPC 方式
1.Bundle
四大组件之三 Activity、Service 和 BroadcastReceiver 均支持在 Intent 中传递 Bundle 数据。
当我们需要向其他进程传输数据时，可以通过 Intent 将需要传递的数据传递给目标进程的组件。
要求：需要传递的数据能够被序列化，例如基本类型、实现了 Parcelable 或 Serializable 接口的类的实例、Android 支持的特殊对象。
Bundle 不支持的类型无法通过这种方式进行进程间通信。
2. 文件共享
两个进程通过读写同一个文件来交换数据。
除了可以交换文本信息外，也可以传递序列化的对象。
适用场景：对数据同步要求不高的进程间通信，需要妥善处理并发读写问题。
SharedPreferences 是使用 XML 文件来存储键值对的，但是 Android 系统会在内存中对它进行缓存，在多进程模式下，系统对它的读写就不再可靠。当面对高并发的读写访问时，SharedPreferences 很可能会丢失数据。所以，不建议在进程间通信中使用 SharedPreferences，可以考虑使用 MMKV。
MMKV for Android 多进程访问支持的设计与实现
3. Messenger
Messenger 信使，它可以在不同进程间传递 Message 对象。在 Message 对象中放入需要传递的数据，就可以轻松地实现进程间传递数据的目标。
Messenger 是一种轻量级的 IPC 方案，底层实现是 AIDL 。
Message 中能使用的载体有 what(int)、arg1(int)、arg2(int)、Bundle 和 replyTo(Messenger) 。
Messenger 的使用
- 服务端进程
- 创建一个 Service 来处理客户端的连接请求
- 创建一个 Handler，并通过它来创建一个 Messenger 对象
- 在 Service 的 onBind 中返回 Messenger 对象底层的 IBinder
- 客户端进程
- 绑定服务端的 Service，用服务端返回的 IBinder 对象创建一个 Messenger
- 用 Messenger 向服务端发送消息，消息的类型为 Message
通过以上操作，就可以完成客户端向服务端的单向通信了。如需支持服务端响应客户端：
- 客户端进程
- 创建一个 Handler，并通过它创建一个新的 Messenger 对象
- 将新创建的 Messenger 对象通过 Message 的 replyTo 参数传递给服务端进程
- 服务端进程
- 取出客户端通过 replyTo 参数的传递过来的 Messenger 对象
- 使用 Messenger 对象回应客户端
Messenger的工作原理.png
4. AIDL
使用 AIDL 进行进程间通信的流程
- 服务端
- 创建一个 Service，用来监听客户端的连接请求
- 创建一个 AIDL 文件，用来声明暴露给客户端的接口
- 在 Service 中实现 AIDL 文件中声明的接口
- 客户端
- 绑定服务端的 Service
- 将服务端返回的 Binder 对象转成 AIDL 接口所属的类型
- 调用 AIDL 中的方法
AIDL 支持的数据类型
- 基本数据类型
- String 和 CharSequence
- ArrayList，集合中的每个元素必须被 AIDL 支持
- HashMap，集合中的每个元素必须被 AIDL 支持，包括 key 和 value
- Parcelable：所有实现了 Parcelable 接口的类
- AIDL：所有的 AIDL 接口
5. ContentProvider
ContentProvider 是 Android 提供的不同应用间数据共享的方式，底层实现是 Binder。
Android 系统预置了许多 ContentProvider，比如通讯录信息、日程表信息等，要跨进程访问这些信息，只需要通过 ContentResolver 的 query()、update()、insert() 和 delete() 方法即可。
ContentProvider 主要以表格的形式组织数据，和数据库相似。它还支持文件文件数据，例如图片、视频等。Android 提供的 MediaStore 就是文件类型的 ContentProvider。
虽然 ContentProvider 的底层数据看起来很像一个 SQLite 数据库，但是它对数据的存储方法并没有任何要求，我们既可以使用 SQLite 数据库，也可以使用普通的文件，甚至可以采用内存中的一个对象来进行数据的存储。
自定义 ContentProvider
- 继承 ContentProvider 类，实现 6 个抽象方法：onCreate()、query()、update()、insert()、delete() 和 getType() 。
- 建立数据存储系统，比较常用的使用 SQLite 数据库。
- 注册 ContentProvider，在 AndroidManifest 文件中声明。
ContentProvider 的抽象方法
- onCreate() : ContentProvider 的初始化。
- getType() : 返回一个 Uri 请求所对应的 MIME 类型。
- query()、update()、insert() 和 delete(): 数据的增删改查。
- 6 个方法均运行在 ContentProvider 的进程中，onCreate() 由系统回调并运行在主线程里，其他 5 个方法均由外界回调并运行在 Binder 线程池中。
6. Socket
Socket，套接字，是网络通信中的概念。分为流式套接字和用户数据报套接字两种，分别对应网络的传输控制层中的 TCP 和 UDP。
通过 Socket 不仅能实现进程间的通信，还可以实现设备间的通信，前提是通信的设备的 IP 地址互相可见。
IPC 方式比较
| 名称 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| Bundle | 简单易用 | 只能传输 Bundle 支持的数据类型 | 四大组件间的进程间通信 |
| 文件共享 | 简单易用 | 不适合高并发场景，不支持进程间的即时通信 | 无并发需求，交换简单的数据，对实时性要求不高 |
| AIDL | 支持一对多并发通信，支持实时通信 | 使用比较复杂，需要处理好线程同步 | 一对多通信，有 RPC 需求 |
| Messenger | 支持一对多串行通信，支持实时通信 | 只能传输 Bundle 支持的数据类型，不能很好地处理高并发情形，不支持 RPC | 低并发的一对多通信，无 RPC 需求，或者有不需要返回结果的 RPC 需求 |
| ContentProvider | 支持一对多并发数据共享，可通过 Call 方法扩展其他操作 | 主要提供数据源的 CRUD 操作 | 一对多的进程间的数据共享 |
| Socket | 支持一对多并发实时通信，可以通过网络传输字节流 | 使用比较复杂，不支持直接 RPC | 网络数据交换 |
附
测试设备参数
- 型号：vivo Y66L
- 操作系统：Funtouch OS 3.0（Android 6.0.1）
参考资料
任玉刚.Android 开发艺术探索[M].电子工业出版社:北京,2015:35-121.
