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巧用Android多进程,微信,微博等主流App都在用

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前言

对于进程的概念,来到这里的都是编程修仙之人,就不再啰嗦了,相信大家倒着、跳着、躺着、各种姿势都能背出来。

为什么要使用多进程,一个进程不就可以了吗?

相信很多同学在实际开发中,基本都不会去给app划分进程,而且,在Android中使用多进程,还可能需要编写额外的进程通讯代码,还可能带来额外的Bug,这无疑加大了开发的工作量,在很多创业公司中工期也不允许,这导致了整个app都在一个进程中。

整个app都在一个进程有什么弊端?

在Android中,虚拟机分配给各个进程的运行内存是有限制值的(这个值可以是32M,48M,64M等,根据机型而定),试想一下,如果在app中,增加了一个很常用的图片选择模块用于上传图片或者头像,加载大量Bitmap会使app的内存占用迅速增加,如果你还把查看过的图片缓存在了内存中,那么OOM的风险将会大大增加,如果此时还需要使用WebView加载一波网页,我就问你怕不怕!

微信,微博等主流app是如何解决这些问题的?

微信移动开发团队在 《Android内存优化杂谈》 一文中就说到:“对于webview,图库等,由于存在内存系统泄露或者占用内存过多的问题,我们可以采用单独的进程。微信当前也会把它们放在单独的tools进程中”。

下面我们使用adb查看一下微信和微博的进程信息(Android 5.0以下版本可直接在“设置 -> 应用程序”相关条目中查看):


进入adb shell后,使用 “ps | grep 条目名称” 可以过滤出想要查看的进程。

可以看到,微信的确有一个tools进程,而新浪微博也有image相关的进程,而且它们当中还有好些其它的进程,比如微信的push进程,微博的remote进程等,这里可以看出,他们不单单只是把上述的WebView、图库等放到单独的进程,还有推送服务等也是运行在独立的进程中的。一个消息推送服务,为了保证稳定性,可能需要和UI进程分离,分离后即使UI进程退出、Crash或者出现内存消耗过高等情况,仍不影响消息推送服务。

可见,合理使用多进程不仅仅是有多大好处的问题,我个人认为而且是很有必要的。

所以说,我们最好还是根据自身情况,考虑一下是否需要拆分进程。这也是本文的初衷:给大家提供一个多进程的参考思路,在遇到上述问题和场景的时候,可以考虑用多进程的方法来解决问题,又或者,在面试的时候,跟面试官聊到这方面的知识时候也不至于尴尬。

为什么需要“跨进程通讯”?

Android的进程与进程之间通讯,有些不需要我们额外编写通讯代码,例如:把选择图片模块放到独立的进程,我们仍可以使用startActivityForResult方法,将选中的图片放到Bundle中,使用Intent传递即可。(看到这里,你还不打算把你项目的图片选择弄到独立进程么?)

但是对于把“消息推送Service”放到独立的进程,这个业务就稍微复杂点了,这个时候可能会发生Activity跟Service传递对象,调用Service方法等一系列复杂操作。

由于各个进程运行在相对独立的内存空间,所以它们是不能直接通讯的,因为程序里的变量、对象等初始化后都是具有内存地址的,举个简单的例子,读取一个变量的值,本质是找到变量的内存地址,取出存放的值。不同的进程,运行在相互独立的内存(其实就可以理解为两个不同的应用程序),显然不能直接得知对方变量、对象的内存地址,这样的话也自然不能访问对方的变量,对象等。此时两个进程进行交互,就需要使用跨进程通讯的方式去实现。简单说,跨进程通讯就是一种让进程与进程之间可以进行交互的技术。

跨进程通讯的方式有哪些?

  1. 四大组件间传递Bundle;
  2. 使用文件共享方式,多进程读写一个相同的文件,获取文件内容进行交互;
  3. 使用Messenger,一种轻量级的跨进程通讯方案,底层使用AIDL实现(实现比较简单,博主开始本文前也想了一下是否要说一下这个东西,最后还是觉得没有这个必要,Google一下就能解决的问题,就不啰嗦了);
  4. 使用AIDL(Android Interface Definition Language),Android接口定义语言,用于定义跨进程通讯的接口;
  5. 使用ContentProvider,常用于多进程共享数据,比如系统的相册,音乐等,我们也可以通过ContentProvider访问到;
  6. 使用Socket传输数据。

接下来本文将重点介绍使用AIDL进行多进程通讯,因为AIDL是Android提供给我们的标准跨进程通讯API,非常灵活且强大(貌似面试也经常会问到,但是真正用到的也不多…)。上面所说的Messenger也是使用AIDL实现的一种跨进程方式,Messenger顾名思义,就像是一种串行的消息机制,它是一种轻量级的IPC方案,可以在不同进程中传递Message对象,我们在Message中放入需要传递的数据即可轻松实现进程间通讯。但是当我们需要调用服务端方法,或者存在并发请求,那么Messenger就不合适了。而四大组件传递Bundle,这个就不需要解释了,把需要传递的数据,用Intent封装起来传递即可,其它方式不在本文的讨论范围。

下面开始对AIDL的讲解,各位道友准备好渡劫了吗?

使用AIDL实现一个多进程消息推送

像图片选择这样的多进程需求,可能并不需要我们额外编写进程通讯的代码,使用四大组件传输Bundle就行了,但是像推送服务这种需求,进程与进程之间需要高度的交互,此时就绕不过进程通讯这一步了。

下面我们就用即时聊天软件为例,手动去实现一个多进程的推送例子,具体需求如下:

  1. UI和消息推送的Service分两个进程;
  2. UI进程用于展示具体的消息数据,把用户发送的消息,传递到消息Service,然后发送到远程服务器;
  3. Service负责收发消息,并和远程服务器保持长连接,UI进程可通过Service发送消息到远程服务器,Service收到远程服务器消息通知UI进程;
  4. 即使UI进程退出了,Service仍需要保持运行,收取服务器消息。

实现思路

先来整理一下实现思路:

  1. 创建UI进程(下文统称为客户端);
  2. 创建消息Service(下文统称为服务端);
  3. 把服务端配置到独立的进程(AndroidManifest.xml中指定process标签);
  4. 客户端和服务端进行绑定(bindService);
  5. 让客户端和服务端具备交互的能力。(AIDL使用)

例子具体实现

为了阅读方便,下文中代码将省略非重点部分,可以把本文完整代码Clone到本地再看文章:

https://github.com/V1sk/AIDL

Step0. AIDL调用流程概览

开始之前,我们先来概括一下使用AIDL进行多进程调用的整个流程:

  1. 客户端使用bindService方法绑定服务端;
  2. 服务端在onBind方法返回Binder对象;
  3. 客户端拿到服务端返回的Binder对象进行跨进程方法调用;
    AIDL调用过程AIDL调用过程 


    整个AIDL调用过程概括起来就以上3个步骤,下文中我们使用上面描述的例子,来逐步分解这些步骤,并讲述其中的细节。

Step1.客户端使用bindService方法绑定服务端

1.1 创建客户端和服务端,把服务端配置到另外的进程
  1. 创建客户端 -> MainActivity;
  2. 创建服务端 -> MessageService;
  3. 把服务端配置到另外的进程 -> android:process=”:remote”

上面描述的客户端、服务端、以及把服务端配置到另外进程,体现在AndroidManifest.xml中,如下所示:

<manifest ...>

    <application ...>
    <activity android:name=".ui.MainActivity"/>

    <service
         android:name=".service.MessageService"
         android:enabled="true"
         android:exported="true"
         android:process=":remote" />
    </application>

</manifest>

开启多进程的方法很简单,只需要给四大组件指定android:process标签。

1.2 绑定MessageService到MainActivity

创建MessageService
此时的MessageService就是刚创建的模样,onBind中返回了null,下一步中我们将返回一个可操作的对象给客户端。

import android.content.Intent;
import android.os.IBinder;

public class MessageService extends Service {

    public MessageService() {
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return null;
    }

}

客户端MainActivity调用bindService方法绑定MessageService
这一步其实是属于Service组件相关的知识,在这里就比较简单地说一下,启动服务可以通过以下两种方式:

  1. 使用bindService方法 -> bindService(Intent service, ServiceConnection conn, int flags);
  2. 使用startService方法 -> startService(Intent service);

bindService & startService区别:
使用bindService方式,多个Client可以同时bind一个Service,但是当所有Client unbind后,Service会退出,通常情况下,如果希望和Service交互,一般使用bindService方法,使用onServiceConnected中的IBinder对象可以和Service进行交互,不需要和Service交互的情况下,使用startService方法即可。

正如上面所说,我们是要和Service交互的,所以我们需要使用bindService方法,但是我们希望unbind后Service仍保持运行,这样的情况下,可以同时调用bindService和startService(比如像本例子中的消息服务,退出UI进程,Service仍需要接收到消息),代码如下:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final String TAG = "MainActivity";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        setupService();
    }

    /**
     * unbindService
     */
    @Override
    protected void onDestroy() {
        unbindService(serviceConnection);
        super.onDestroy();
    }

    /**
     * bindService & startService
     */
    private void setupService() {
        Intent intent = new Intent(this, MessageService.class);
        bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
        startService(intent);
    }

    ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {

        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            Log.d(TAG, "onServiceConnected");
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            Log.d(TAG, "onServiceDisconnected");
        }
    };

}

Stpe2.服务端在onBind方法返回Binder对象

2.1 首先,什么是Binder?

要说Binder,首先要说一下IBinder这个接口,IBinder是远程对象的基础接口,轻量级的远程过程调用机制的核心部分,该接口描述了与远程对象交互的抽象协议,而Binder实现了IBinder接口,简单说,Binder就是Android SDK中内置的一个多进程通讯实现类,在使用的时候,我们不用也不要去实现IBinder,而是继承Binder这个类即可实现多进程通讯。

2.2 其次,这个需要在onBind方法返回的Binder对象从何而来?

在这里就要引出本文中的主题了——AIDL
多进程中使用的Binder对象,一般通过我们定义好的 .adil 接口文件自动生成,当然你可以走野路子,直接手动编写这个跨进程通讯所需的Binder类,其本质无非就是一个继承了Binder的类,鉴于野路子走起来麻烦,而且都是重复步骤的工作,Google提供了 AIDL 接口来帮我们自动生成Binder这条正路,下文中我们围绕 AIDL 这条正路继续展开讨论(可不能把人给带偏了是吧)

2.3 定义AIDL接口

很明显,接下来我们需要搞一波上面说的Binder,让客户端可以调用到服务端的方法,而这个Binder又是通过AIDL接口自动生成,那我们就先从AIDL搞起,搞之前先看看注意事项,以免出事故:

AIDL支持的数据类型:

  • Java 编程语言中的所有基本数据类型(如 int、long、char、boolean 等等)
  • String和CharSequence
  • Parcelable:实现了Parcelable接口的对象
  • List:其中的元素需要被AIDL支持,另一端实际接收的具体类始终是 ArrayList,但生成的方法使用的是 List 接口
  • Map:其中的元素需要被AIDL支持,包括 key 和 value,另一端实际接收的具体类始终是 HashMap,但生成的方法使用的是 Map 接口

其他注意事项:

  • 在AIDL中传递的对象,必须实现Parcelable序列化接口;
  • 在AIDL中传递的对象,需要在类文件相同路径下,创建同名、但是后缀为.aidl的文件,并在文件中使用parcelable关键字声明这个类;
  • 跟普通接口的区别:只能声明方法,不能声明变量;
  • 所有非基础数据类型参数都需要标出数据走向的方向标记。可以是 in、out 或 inout,基础数据类型默认只能是 in,不能是其他方向。

下面继续我们的例子,开始对AIDL的讲解~

2.4 创建一个AIDL接口,接口中提供发送消息的方法(Android Studio创建AIDL:项目右键 -> New -> AIDL -> AIDL File),代码如下:
package com.example.aidl;
import com.example.aidl.data.MessageModel;

interface MessageSender {
    void sendMessage(in MessageModel messageModel);
}

一个比较尴尬的事情,看了很多文章,从来没有一篇能说清楚in、out、inout这三个参数方向的意义,后来在stackoverflow上找到比较能理解的答案(stackoverflow原文链接),我翻译一下大概意思:
被“in”标记的参数,就是接收实际数据的参数,这个跟我们普通参数传递一样的含义。在AIDL中,“out” 指定了一个仅用于输出的参数,换而言之,这个参数不关心调用方传递了什么数据过来,但是这个参数的值可以在方法被调用后填充(无论调用方传递了什么值过来,在方法执行的时候,这个参数的初始值总是空的),这就是“out”的含义,仅用于输出。而“inout”显然就是“in”和“out”的合体了,输入和输出的参数。区分“in”、“out”有什么用?这是非常重要的,因为每个参数的内容必须编组(序列化,传输,接收和反序列化)。in/out标签允许Binder跳过编组步骤以获得更好的性能。

上述的MessageModel为消息的实体类,该类在AIDL中传递,实现了Parcelable序列化接口,代码如下:


<pre>public class MessageModel implements Parcelable {

    private String from;
    private String to;
    private String content;

    @Override
    public int describeContents() {
        return 0;
    }

//...
    序列化相关代码
//...
}</pre>

手动实现Parcelable接口比较麻烦,安利一款AS自动生成插件android-parcelable-intellij-plugin
创建完MessageModel这个实体类,别忘了还有一件事要做:”在AIDL中传递的对象,需要在类文件相同路径下,创建同名、但是后缀为.aidl的文件,并在文件中使用parcelable关键字声明这个类“。代码如下:

<div>package com.example.aidl.data;</div>
<div>parcelable MessageModel;</div>
<div>

对于没有接触过aidl的同学,光说就能让人懵逼,来看看此时的项目结构压压惊:
项目结构

项目结构
我们刚刚新增的3个文件:

  • MessageSender.aidl -> 定义了发送消息的方法,会自动生成名为MessageSender.Stub的Binder类,在服务端实现,返回给客户端调用
  • MessageModel.java -> 消息实体类,由客户端传递到服务端,实现了Parcelable序列化
  • MessageModel.aidl -> 声明了MessageModel可在AIDL中传递,放在跟MessageModel.java相同的包路径下

OK,相信此时懵逼已解除~

2.5 在服务端创建MessageSender.aidl这个AIDL接口自动生成的Binder对象,并返回给客户端调用,服务端MessageService代码如下:
public class MessageService extends Service {

    private static final String TAG = "MessageService";

    public MessageService() {
    }

    IBinder messageSender = new MessageSender.Stub() {

        @Override
        public void sendMessage(MessageModel messageModel) throws RemoteException {
            Log.d(TAG, "messageModel: " + messageModel.toString());
        }
    };

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return messageSender;
    }

}

MessageSender.Stub是Android Studio根据我们MessageSender.aidl文件自动生成的Binder对象(至于是怎样生成的,下文会有答案),我们需要把这个Binder对象返回给客户端。

2.6 客户端拿到Binder对象后调用远程方法

调用步骤如下:

  1. 在客户端的onServiceConnected方法中,拿到服务端返回的Binder对象;
  2. 使用MessageSender.Stub.asInterface方法,取得MessageSender.aidl对应的操作接口;
  3. 取得MessageSender对象后,像普通接口一样调用方法即可。

此时客户端代码如下:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private MessageSender messageSender;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        setupService();
    }

//...

    private void setupService() {
        Intent intent = new Intent(this, MessageService.class);
        bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
        startService(intent);
    }

    ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {

        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
//使用asInterface方法取得AIDL对应的操作接口
            messageSender = MessageSender.Stub.asInterface(service);

//生成消息实体对象
            MessageModel messageModel = new MessageModel();
            messageModel.setFrom("client user id");
            messageModel.setTo("receiver user id");
            messageModel.setContent("This is message content");

//调用远程Service的sendMessage方法,并传递消息实体对象
            try {
                messageSender.sendMessage(messageModel);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        }
    };

}

在客户端中我们调用了MessageSender的sendMessage方法,向服务端发送了一条消息,并把生成的MessageModel对象作为参数传递到了服务端,最终服务端打印的结果如下:

log

这里有两点要说:

  1. 服务端已经接收到客户端发送过来的消息,并正确打印;
  2. 服务端和客户端区分两个进程,PID不一样,进程名也不一样;

到这里,我们已经完成了最基本的使用AIDL进行跨进程方法调用,也是Step.0的整个细化过程,可以再回顾一下Step.0,既然已经学会使用了,接下来…全剧终。。。


如果写到这里全剧终,那跟咸鱼有什么区别…

知其然,知其所以然。

我们通过上述的调用流程,看看从客户端到服务端,都经历了些什么事,看看Binder的上层是如何工作的,至于Binder的底层,这是一个非常复杂的话题,本文不深究。(如果看到这里你又想问什么是Binder的话,请手动倒带往上看…)

我们先来回顾一下从客户端发起的调用流程:

  1. MessageSender messageSender = MessageSender.Stub.asInterface(service);
  2. messageSender.sendMessage(messageModel);

抛开其它无关代码,客户端调跨进程方法就这两个步骤,而这两个步骤都封装在 MessageSender.aidl 最终生成的 MessageSender.java 源码(具体路径为:build目录下某个子目录,自己找,不爽你来打我啊 )

请看下方代码和注释,前方高能预警…

public interface MessageSender extends android.os.IInterface {

    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.example.aidl.MessageSender {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.example.aidl.MessageSender";

        /**
         * 把IBinder对象转换为 com.example.aidl.MessageSender 接口
         * 判断IBinder是否处于相同进程,相同进程返回Stub实现的com.example.aidl.MessageSender接口
         * 不同进程,则返回Stub.Proxy实现的com.example.aidl.MessageSender接口
         */
        public static com.example.aidl.MessageSender asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof com.example.aidl.MessageSender))) {
                return ((com.example.aidl.MessageSender) iin);
            }
            return new com.example.aidl.MessageSender.Stub.Proxy(obj);
        }

        /**
         * 同一进程时,不会触发
         *
         * 不同进程时,asInterface会返回Stub.Proxy,客户端调用 messageSender.sendMessage(messageModel)
         * 实质是调用了 Stub.Proxy 的 sendMessage 方法,从而触发跨进程数据传递,
         * 最终Binder底层将处理好的数据回调到此方法,并调用我们真正的sendMessage方法
         */
        @Override
        public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
            switch (code) {
                case INTERFACE_TRANSACTION: {
                    reply.writeString(DESCRIPTOR);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_sendMessage: {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    com.example.aidl.data.MessageModel _arg0;
                    if ((0 != data.readInt())) {
                        _arg0 = com.example.aidl.data.MessageModel.CREATOR.createFromParcel(data);
                    } else {
                        _arg0 = null;
                    }
                    this.sendMessage(_arg0);
                    reply.writeNoException();
                    return true;
                }
            }
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }

        private static class Proxy implements com.example.aidl.MessageSender {
            private android.os.IBinder mRemote;

            Proxy(android.os.IBinder remote) {
                mRemote = remote;
            }

            /**
             * Proxy中的sendMessage方法,并不是直接调用我们定义的sendMessage方法,而是经过一顿的Parcel读写,
             * 然后调用mRemote.transact方法,把数据交给Binder处理,transact处理完毕后会调用上方的onTransact方法,
             * onTransact拿到最终得到的参数数据,调用由我们真正的sendMessage方法
             */
            @Override
            public void sendMessage(com.example.aidl.data.MessageModel messageModel) throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    if ((messageModel != null)) {
                        _data.writeInt(1);
                        messageModel.writeToParcel(_data, 0);
                    } else {
                        _data.writeInt(0);
                    }
//调用Binder的transact方法进行多进程数据传输,处理完毕后调用上方的onTransact方法
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_sendMessage, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
            }
        }

        static final int TRANSACTION_sendMessage = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    }

    public void sendMessage(com.example.aidl.data.MessageModel messageModel) throws android.os.RemoteException;
}

只看代码的话,可能会有点懵逼,相信结合代码再看下方的流程图会更好理解:

flow chart

从客户端的sendMessage开始,整个AIDL的调用过程如上图所示,asInterface方法,将会判断onBind方法返回的Binder是否存处于同一进程,在同一进程中,则进行常规的方法调用,若处于不同进程,整个数据传递的过程则需要通过Binder底层去进行编组(序列化,传输,接收和反序列化),得到最终的数据后再进行常规的方法调用。

敲黑板:对象跨进程传输的本质就是 序列化,传输,接收和反序列化 这样一个过程,这也是为什么跨进程传输的对象必须实现Parcelable接口

跨进程的回调接口

在上面我们已经实现了从客户端发送消息到跨进程服务端的功能,接下来我们还需要将服务端接收到的远程服务器消息,传递到客户端。有同学估计会说:“这不就是一个回调接口的事情嘛”,设置回调接口思路是对的,但是在这里使用的回调接口有点不一样,在AIDL中传递的接口,不能是普通的接口,只能是AIDL接口,所以我们需要新建一个AIDL接口传到服务端,作为回调接口。

新建消息收取的AIDL接口MessageReceiver.aidl:

package com.example.aidl;
import com.example.aidl.data.MessageModel;

interface MessageReceiver {
    void onMessageReceived(in MessageModel receivedMessage);
}

接下来我们把回调接口注册到服务端去,修改我们的MessageSender.aidl:

package com.example.aidl;
import com.example.aidl.data.MessageModel;
import com.example.aidl.MessageReceiver;

interface MessageSender {
    void sendMessage(in MessageModel messageModel);

    void registerReceiveListener(MessageReceiver messageReceiver);

    void unregisterReceiveListener(MessageReceiver messageReceiver);
}

以上就是我们最终修改好的aidl接口,接下来我们需要做出对应的变更:

  1. 在服务端中增加MessageSender的注册和反注册接口的方法;
  2. 在客户端中实现MessageReceiver接口,并通过MessageSender注册到服务端。

客户端变更,修改MainActivity:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private MessageSender messageSender;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
//...
    }

    /**
     * 1.unregisterListener
     * 2.unbindService
     */
    @Override
    protected void onDestroy() {
//解除消息监听接口
        if (messageSender != null && messageSender.asBinder().isBinderAlive()) {
            try {
                messageSender.unregisterReceiveListener(messageReceiver);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        unbindService(serviceConnection);
        super.onDestroy();
    }

    //消息监听回调接口
    private MessageReceiver messageReceiver = new MessageReceiver.Stub() {
        @Override
        public void onMessageReceived(MessageModel receivedMessage) throws RemoteException {
            Log.d(TAG, "onMessageReceived: " + receivedMessage.toString());
        }
    };

    ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {

        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
//使用asInterface方法取得AIDL对应的操作接口
            messageSender = MessageSender.Stub.asInterface(service);
//生成消息实体对象
            MessageModel messageModel = new MessageModel();
//...
            try {
//把接收消息的回调接口注册到服务端
                messageSender.registerReceiveListener(messageReceiver);
//调用远程Service的sendMessage方法,并传递消息实体对象
                messageSender.sendMessage(messageModel);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        }
    };

}

客户端主要有3个变更:

  1. 增加了messageReceiver对象,用于监听服务端的消息通知;
  2. onServiceConnected方法中,把messageReceiver注册到Service中去;
  3. onDestroy时候解除messageReceiver的注册。

下面对服务端MessageServie进行变更:

public class MessageService extends Service {

    private static final String TAG = "MessageService";
    private AtomicBoolean serviceStop = new AtomicBoolean(false);
    //RemoteCallbackList专门用来管理多进程回调接口
    private RemoteCallbackList<MessageReceiver> listenerList = new RemoteCallbackList<>();

    public MessageService() {
    }

    IBinder messageSender = new MessageSender.Stub() {

        @Override
        public void sendMessage(MessageModel messageModel) throws RemoteException {
            Log.e(TAG, "messageModel: " + messageModel.toString());
        }

        @Override
        public void registerReceiveListener(MessageReceiver messageReceiver) throws RemoteException {
            listenerList.register(messageReceiver);
        }

        @Override
        public void unregisterReceiveListener(MessageReceiver messageReceiver) throws RemoteException {
            listenerList.unregister(messageReceiver);
        }
    };

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return messageSender;
    }

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        new Thread(new FakeTCPTask()).start();
    }

    @Override
    public void onDestroy() {
        serviceStop.set(true);
        super.onDestroy();
    }

    //模拟长连接,通知客户端有新消息到达
    private class FakeTCPTask implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            while (!serviceStop.get()) {
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                MessageModel messageModel = new MessageModel();
                messageModel.setFrom("Service");
                messageModel.setTo("Client");
                messageModel.setContent(String.valueOf(System.currentTimeMillis()));

/**
 * RemoteCallbackList的遍历方式
 * beginBroadcast和finishBroadcast一定要配对使用
 */
                final int listenerCount = listenerList.beginBroadcast();
                Log.d(TAG, "listenerCount == " + listenerCount);
                for (int i = 0; i < listenerCount; i++) {
                    MessageReceiver messageReceiver = listenerList.getBroadcastItem(i);
                    if (messageReceiver != null) {
                        try {
                            messageReceiver.onMessageReceived(messageModel);
                        } catch (RemoteException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
                listenerList.finishBroadcast();
            }
        }
    }

}

服务端主要变更:

  1. MessageSender.Stub实现了注册和反注册回调接口的方法;
  2. 增加了RemoteCallbackList来管理AIDL远程接口;
  3. FakeTCPTask模拟了长连接通知客户端有新消息到达。(这里的长连接可以是XMPP,Mina,Mars,Netty等,这里弄个假的意思意思,有时间的话咱开个帖子聊聊XMPP)

这里还有一个需要讲一下的,就是RemoteCallbackList,为什么要用RemoteCallbackList,普通ArrayList不行吗?当然不行,不然干嘛又整一个RemoteCallbackList ,registerReceiveListener 和 unregisterReceiveListener在客户端传输过来的对象,经过Binder处理,在服务端接收到的时候其实是一个新的对象,这样导致在 unregisterReceiveListener 的时候,普通的ArrayList是无法找到在 registerReceiveListener 时候添加到List的那个对象的,但是它们底层使用的Binder对象是同一个,RemoteCallbackList利用这个特性做到了可以找到同一个对象,这样我们就可以顺利反注册客户端传递过来的接口对象了。RemoteCallbackList在客户端进程终止后,它能自动移除客户端所注册的listener,它内部还实现了线程同步,所以我们在注册和反注册都不需要考虑线程同步,的确是个666的类。(至于使用ArrayList的幺蛾子现象,大家可以自己试试,篇幅问题,这里就不演示了)

到此,服务端通知客户端相关的代码也写完了,运行结果无非就是正确打印就不贴图了,可以自己Run一下,打印的时候注意去选择不同的进程,不然瞪坏屏幕也没有日志。

DeathRecipient

你以为这样就完了?too young too simple…

不知道你有没有感觉到,两个进程交互总是觉得缺乏那么一点安全感…比如说服务端进程Crash了,而客户端进程想要调用服务端方法,这样就调用不到了。此时我们可以给Binder设置一个DeathRecipient对象,当Binder意外挂了的时候,我们可以在DeathRecipient接口的回调方法中收到通知,并作出相应的操作,比如重连服务等等。

DeathRecipient的使用如下:

  1. 声明DeathRecipient对象,实现其binderDied方法,当binder死亡时,会回调binderDied方法;
  2. 给Binder对象设置DeathRecipient对象。

在客户端MainActivity声明DeathRecipient:

/**
     * Binder可能会意外死忙(比如Service Crash),Client监听到Binder死忙后可以进行重连服务等操作
     */
    IBinder.DeathRecipient deathRecipient = new IBinder.DeathRecipient() {
        @Override
        public void binderDied() {
            Log.d(TAG, "binderDied");
            if (messageSender != null) {
                messageSender.asBinder().unlinkToDeath(this, 0);
                messageSender = null;
            }
//// TODO: 2017/2/28 重连服务或其他操作
            setupService();
        }
    };

    ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {

        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
//...
            try {
//设置Binder死亡监听
                messageSender.asBinder().linkToDeath(deathRecipient, 0);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

//...
    };

Binder中两个重要方法:

  1. linkToDeath -> 设置死亡代理 DeathRecipient 对象;
  2. unlinkToDeath -> Binder死亡的情况下,解除该代理。

此外,Binder中的isBinderAlive也可以判断Binder是否死亡。

权限验证

就算是公交车,上车也得嘀卡对不,如果希望我们的服务进程不想像公交车一样谁想上就上,那么我们可以加入权限验证。

介绍两种常用验证方法:

  1. 在服务端的onBind中校验自定义permission,如果通过了我们的校验,正常返回Binder对象,校验不通过返回null,返回null的情况下客户端无法绑定到我们的服务;
  2. 在服务端的onTransact方法校验客户端包名,不通过校验直接return false,校验通过执行正常的流程。

自定义permission,在Androidmanifest.xml中增加自定义的权限:

<permission
     android:name="com.example.aidl.permission.REMOTE_SERVICE_PERMISSION"
     android:protectionLevel="normal" />

<uses-permission android:name="com.example.aidl.permission.REMOTE_SERVICE_PERMISSION" />

服务端检查权限的方法:

IBinder messageSender = new MessageSender.Stub() {

//...

        @Override
        public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
/**
 * 包名验证方式
 */
            String packageName = null;
            String[] packages = getPackageManager().getPackagesForUid(getCallingUid());
            if (packages != null && packages.length > 0) {
                packageName = packages[0];
            }
            if (packageName == null || !packageName.startsWith("com.example.aidl")) {
                Log.d("onTransact", "拒绝调用:" + packageName);
                return false;
            }

            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }
    };

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
//自定义permission方式检查权限
        if (checkCallingOrSelfPermission("com.example.aidl.permission.REMOTE_SERVICE_PERMISSION") == PackageManager.PERMISSION_DENIED) {
            return null;
        }
        return messageSender;
    }

根据不同进程,做不同的初始化工作

相信前一两年很多朋友还在使用Android-Universal-Image-Loader来加载图片,它是需要在Application类进行初始化的。打个比如,我们用它来加载图片,而且还有一个图片选择进程,那么我们希望分配更多的缓存给图片选择进程,又或者是一些其他的初始化工作,不需要在图片选择进程初始化怎么办?

这里提供一个简单粗暴的方法,博主也是这么干的…直接拿到进程名判断,作出相应操作即可:

public class MyApp extends Application {

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        Log.d("process name", getProcessName());
    }

    //取得进程名
    private String getProcessName() {
        ActivityManager am = (ActivityManager) getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
        List<ActivityManager.RunningAppProcessInfo> runningApps = am.getRunningAppProcesses();
        if (runningApps == null) {
            return null;
        }
        for (ActivityManager.RunningAppProcessInfo procInfo : runningApps) {
            if (procInfo.pid == Process.myPid()) {
                return procInfo.processName;
            }
        }
        return null;
    }

}

每个进程创建,都会调用Application的onCreate方法,这是一个需要注意的地方,我们也可以根据当前进程的pid,拿到当前进程的名字去做判断,然后做一些我们需要的逻辑,我们这个例子,拿到的两个进程名分别是:

  1. 客户端进程:com.example.aidl
  2. 服务端进程:com.example.aidl:remote

总结

  1. 多进程app可以在系统中申请多份内存,但应合理使用,建议把一些高消耗但不常用的模块放到独立的进程,不使用的进程可及时手动关闭;
  2. 实现多进程的方式有多种:四大组件传递Bundle、Messenger、AIDL等,选择适合自己的使用场景;
  3. Android中实现多进程通讯,建议使用系统提供的Binder类,该类已经实现了多进程通讯而不需要我们做底层工作;
  4. 多进程应用,Application将会被创建多次;

结语

这篇文章断断续续写了很久,而且我相信真正使用起来的同学可能不多,选择这样一个话题我是吃力不讨好… 但是我还是希望可以在这里提供一个完整的解决方案给大家。简单的多进程使用,而且效果显著的,比如把图片选择和WebView配置到独立的进程,这个我希望可以大家行动起来。这篇文章的知识点非常多,理解起来可能不是太容易,如果有兴趣,我建议你手动去写一下,然后不理解的地方,打断点看看是什么样的运行步骤。

对于面试的同学,如果在面试过程中说到多进程,跟面试官聊得开,估计也是能加点分的,或者在实际工作中,一些使用多进程可以更好地解决问题的地方,你可以在会议中拍桌猛起,跟主管说:“我有一个大胆的想法…”,这样装逼也不错(当然,被炒了的话就不关我的事了…)

转载请注明:Android开发中文站 » 巧用Android多进程,微信,微博等主流App都在用

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