Android开发高级进阶——多进程间通信

多进程就是多个进程的意思，那么什么是进程呢？

当一个应用在开始运行时，系统会为它创建一个进程，一个应用默认只有一个进程，这个进程（主进程）的名称就是应用的包名。

进程的特点：

• 进程是系统资源和分配的基本单位，而线程是调度的基本单位。
• 每个进程都有自己独立的资源和内存空间
• 其它进程不能任意访问当前进程的内存和资源
• 系统给每个进程分配的内存会有限制

根据上边的引言和进程的特点可以看出，使用多进程的场景为：需要使apk所使用的内存限制扩大。

按优先级可以分为五类，优先级从高到低排列：

Android进程分类

1. 前台进程：该进程包含正在与用户进行交互的界面组件，比如一个Activity。在接收关键生命周期方法时会让一个进程临时提升为前台进程，包括任何服务的生命周期方法onCreate()和onDestroy()和任何广播接收器onReceive()方法。这样做确保了这些组件的操作是有效的原子操作，每个组件都能执行完成而不被杀掉。
2. 可见进程：该进程中的组件虽然没有和用户交互，但是仍然可以被看到。activity可见的时候不一定在前台。一个简单的例子是前台的 activity 使用对话框启动了一个新的 activity 或者一个透明 activity 。另一个例子是当调用运行时权限对话框时（事实上它就是一个 activity！）。
3. 服务进程：该进程包含在执行后台操作的服务组件，比如播放音乐的Service。对于许多在后台做处理（如加载数据）而没有立即成为前台服务的应用都属于这种情况。
   请特别注意从onStartCommand()返回的常量，如果服务由于内存压力被杀掉，它表示控制什么发生什么：
   START_STICKY表示希望系统可用的时候自动重启服务，但不关心是否能获得最后一次的 Intent （例如，可以重建自己的状态或者控制自己的 start/stop 生命周期）。
   START_REDELIVER_INTENT是为那些在被杀死之后重启时重新获得 Intent 的服务的，直到用传递给 onStartCommand() 方法的 startId 参数调用stopSelf()为止。这里会使用 Intent 和 startId 作为队列完成工作。
   START_NOT_STICKY用于那些杀掉也没关系的服务。这适合那些管理周期性任务的服务，它们只是等待下一个时间窗口工作。
4. 后台进程：该进程包含的组件没有与用户交互，用户也看不到 Service。在一般操作场景下，设备上的许多内存就是用在这上面的，使可以重新回到之前打开过的某个 activity 。
5. 空进程：没有任何界面组件、服务组件，或触发器组件，只是出于缓存的目的而被保留（为了更加有效地使用内存而不是完全释放掉），只要 Android 需要可以随时杀掉它们。

Android多进程创建很简单，只需要在AndroidManifest.xml的声明四大组件的标签中增加”android:process”属性即可。命名之后，就成了一个单独的进程。

process分私有进程和全局进程：

• 私有进程的名称前面有冒号，例如：

<service android:name=".MusicService"   
           android:process=":musicservice"/>

• 全局进程的名称前面没有冒号，例如：

<service android:name=".MusicService"   
           android:process="com.trampcr.musicdemo.service"/>

为了节省系统内存，在退出该Activity的时候可以将其杀掉（如果没有人为杀掉该进程，在程序完全退出时该进程会被系统杀掉）。

多进程被创建好了，应用运行时就会对进程进行初始化，如果一个application中有多个进程，在进行全局初始化时，多进程会被初始化多次。

解决办法：判断当前进程，然后做相应的初始化操作。

IPC：InterProcess Communication，即进程间通信。

我们知道，同一个进程的多个线程是共享该进程的所有资源，但多个进程间内存是不可见的，也就是说多个进程间内存是不共享的。那么进程间是如何进行通信的呢？

Android中提供了三种方法：

• 系统实现。
• AIDL（Android Interface Definition Language，Android接口定义语言）：大部分应用程序不应该使用AIDL去创建一个绑定服务，因为它需要多线程能力，并可能导致一个更复杂的实现。
• Messenger：利用Handler实现。（适用于多进程、单线程，不需要考虑线程安全），其底层基于AIDL。

使用Messenger

如需让服务与远程进程通信，则可使用Messenger为服务提供接口。
定义一个MessengerService继承自Service，并在AndroidManifest.xml中声明并给一个进程名，使该服务成为一个单独的进程。代码如下：

MessengerService.java

public class MessengerService extends Service{

    class IncomingHandler extends Handler{
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what){
                case 0:
                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "hello, trampcr", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    break;
            }
        }
    }

    Messenger mMessenger = new Messenger(new IncomingHandler());

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        Toast.makeText(getApplicationContext(), "binding", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        return mMessenger.getBinder();
    }
}

AndroidManifest.xml文件的配置如下：

<service android:name=".MessengerService"  
         android:process="com.trampcr.messenger.service"/>

MessengerActivity.java

public class MessengerActivity extends Activity{

    private boolean mBound;
    private Messenger mMessenger;
    private ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            mMessenger = new Messenger(service);
            mBound = true;
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            mMessenger = null;
            mBound = false;
        }
    };

    public void sayHello(View v){
        if(!mBound){
            return;
        }
        Message msg = Message.obtain(null, 0 , 0, 0);
        try {
            mMessenger.send(msg);
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

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

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        Intent intent = new Intent(MessengerActivity.this, MessengerService.class);
        bindService(intent, mServiceConnection, BIND_AUTO_CREATE);
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        if(mBound){
            unbindService(mServiceConnection);
            mBound = false;
        }
    }
}

通过以上代码，可以看到Messenger的使用方法：

1. 服务实现一个Handler，由其接收来自客户端的每个调用的回调。
2. Handler用于创建Messenger对象（对Handler的引用）。
3. Messenger创建一个IBinder，服务通过onBind()使其返回客户端。
4. 客户端使用IBinder将Messenger（引用服务的Handler）实例化，然后使用后者将Message对象发送给服务。
5. 服务在其Handler中（具体地讲，是在handleMessage()方法中）接收每个Message。

这样，客户端并没有调用服务的“方法”。而客户端传递的“消息”（Message对象）是服务在其Handler中接收的。

以上代码实现的应用，刚打开会弹出一个binding，binding表示打开应用Activity就通过Messenger连接了一个服务进程，然后点击say hello会弹出hello,trampcr，这表示了Activity通过Messenger将Message发送给了服务进程。如下图：

MessengerService进程与MessengerActivity之间的通信

使用AIDL

AIDL是一种接口描述语言，通常用于进程间通信。

使用AIDL的步骤：

1. 创建AIDL，在main下新建一个文件夹aidl，然后在aidl下新建AIDL文件，这时系统会自动为该文件创建一个包名。
   aidl文件中会有一个默认的basicType方法，我们为它增加一个getName方法。代码如下：

interface IMyAidlInterface {
    /**
     * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
     * and return values in AIDL.
     */
    void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
            double aDouble, String aString);

    String getName(String nickName);
}

以上是我们自己创建的aidl文件，系统还会自动生成aidl代码，所在位置为：build/generated/source/aidl下debug和release，但是此时debug下没有任何东西，可以rebuild或运行一下程序，再次打开debug，发现生成了一个包和一个aidl文件。

2. 在java下新建一个类AIDLService继承自Service。代码如下：

public class AIDLService extends Service {

    IMyAidlInterface.Stub mStub = new IMyAidlInterface.Stub() {
        @Override
        public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, String aString) throws RemoteException {

        }

        @Override
        public String getName(String nickName) throws RemoteException {
            return "aidl " + nickName;
        }
    };

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

3. 在AndroidManifest.xml中注册，并给一个进程名，是该服务成为一个独立的进程。

<service android:name=".AIDLService"   
            android:process="com.aidl.test.service"/>

4. 在MainActivity中进行与AIDLService之间的进程间通信。代码如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Button mBtnAidl;
    private IMyAidlInterface mIMyAidlInterface;

    ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            mIMyAidlInterface = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(service);
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mBtnAidl = (Button) findViewById(R.id.btn_aidl);

        bindService(new Intent(MainActivity.this, AIDLService.class), mServiceConnection, BIND_AUTO_CREATE);

        mBtnAidl.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                if(mIMyAidlInterface != null){
                    try {
                        String name = mIMyAidlInterface.getName("I'm nick");
                        Toast.makeText(MainActivity.this, "name = " + name, Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    } catch (RemoteException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
    }
}

在Activity中利用bindService与AIDLService进行连接，通过IMyAidlInterface实例与AIDLService进程进行通信，如下图所示：

AIDLService进程与MainActivity之间的通信.gif

Parcelable code generate：自动生成实现了Parcelable接口的对象。