分析CmProcess跨进程通信的实现

【字号: 日期:2022-06-15浏览:48作者:雯心
目录一、基础知识准备1.1、多进程1.2、Bundle类二、代码解析2.1、AIDL接口2.2、启动分析三、EventReceiver四、ServiceManagerNative五、BinderProvider六、BinderProvider 启动分析七、MainActivity八、TestActivity一、基础知识准备1.1、多进程

Android多进程概念:一般一个 app 只有一个进程,所有的 components 都运行在同一个进程中,进程名称就是 app 包名。但是每一个进程都有内存的限制,如果一个进程的内存超过了这个限制的时候就会报 OOM 错误。为了解决内存限制的问题,Android 引入了多进程的概念,将占用内存的操作放在一个单独的进程中分担主进程的压力。

多进程的好处:

分担主进程的内存压力。 常驻后台任务。 守护进程,主进程和守护进程相互监视,有一方被杀就重新启动它。 多么块,对有风险的模块放在单独进程,崩溃后不会影响主进程的运行。

多进程的缺点:

Applicaton的重新创建,每个进程有自己独立的virtual machine,每次创建新的进程就像创建一个新的Application 静态成员变量和单例模式失效,每个进程有自己独立的虚拟机,不同虚拟机在内存分配上有不同的地址空间,这就导致不同虚拟机在访问同一个对象时会产生多分副本。 SharedPreference的可靠性下降,不支持多进程 线程同步机制失效1.2、Bundle类

bundle 定义 bundle 是一个 final 类,final 类通常功能是完整的,它们不能被继承。Java 中有许多类是 final 的,譬如 String, Interger 以及其他包装类。

public final class Bundle extends BaseBundle implements Cloneable, Parcelable

bundle 传递的数据可以是 boolean、byte、int、long、float、double、string 等基本类型或它们对应的数组,也可以是对象或对象数组。但是如果传递对象或对象数组,该对象必须实现 Serializable 或 Parcelable 接口。由 Bundle 定义我们也可以看到其实现了 Parcelable 接口,所以支持实现了Parcelable 接口的对象。因此当我们在一个进程中启动了另外一个进程的 Activity、Service、Receiver,我们就可以在 Bundle 中附加我们需要传输给远程进程的信息(前提是能够被序列化)并通过 Intent 发送出去。

二、代码解析2.1、AIDL接口

1、IEventReceiver:事件接收器

// 事件接受器interface IEventReceiver { // 这里的 event 是 bundle 类型 void onEventReceive(String key,in Bundle event);}

2、IPCCallback:看名字也可以看出来是跨进程 callback

interface IPCCallback { // result 也是 bundle void onSuccess(in Bundle result); void onFail(String reason);}

3、IServiceFetcher:获取服务的。可以再此进行注册。

interface IServiceFetcher { // service 是 Ibinder 类型 android.os.IBinder getService(java.lang.String name); // 注册服务 void addService(java.lang.String name, android.os.IBinder service); // 添加回调 void addEventListener(java.lang.String name, android.os.IBinder service); // 移除 service void removeService(java.lang.String name); // 移除回调 void removeEventListener(java.lang.String name);// 发送消息 void post(String key,in Bundle result);}2.2、启动分析

根据代码可知,咱们有三个进程,分别是:

com.ipc.code:vc :TestActivity 运行所在的进程;这是属于用户测的。 com.ipc.code:vm : 也就是BinderProvider 存在的进程;IPCBus 也在该进程,主要是用于保存和传递数据 com.ipc.code :MainActivity 主进程;

也就是每个进程在初始化的时候,都会走一遍Application 的初始化,因此如果需要对进程做啥操作,可以判断出具体的进程,然后做一些额外的操作。对于 CmProcess ,所有进程的初始化逻辑都是一样的。

public class App extends Application { private static final String TAG = 'App'; @Override protected void attachBaseContext(Context base) { super.attachBaseContext(base); // 先启动主进程,之后才启动其他进程 VCore.init(base); }}

启动过程中,会主动为每个进程注册回调,注意是每个进程。

该 init 方法最终会走入到下面的方法中:

public void startup(Context context) { if (!isStartUp) { // 在主线程启动,每个进程都有一个自己的主线程 if (Looper.myLooper() != Looper.getMainLooper()) { throw new IllegalStateException('VirtualCore.startup() must called in main thread.'); } ServiceManagerNative.SERVICE_CP_AUTH = context.getPackageName() + '.' + ServiceManagerNative.SERVICE_DEF_AUTH; this.context = context; // 传入了一个 cache 实例,这个实例是只有主线程有的 IPCBus.initialize(new IServerCache() { @Override public void join(String serverName, IBinder binder) { ServiceManagerNative.addService(serverName, binder); } @Override public void joinLocal(String serverName, Object object) { ServiceCache.addLocalService(serverName,object); } @Override public void removeService(String serverName) { ServiceManagerNative.removeService(serverName); } @Override public void removeLocalService(String serverName) { ServiceCache.removeLocalService(serverName); } @Override public IBinder query(String serverName) { return ServiceManagerNative.getService(serverName); } @Override public Object queryLocal(String serverName) { return ServiceCache.getLocalService(serverName); } @Override public void post(String key,Bundle bundle) { ServiceManagerNative.post(key,bundle); } }); // 这里是根据进程名字添加注册的事件接收器 ServiceManagerNative.addEventListener(AppUtil.getProcessName(context, Process.myPid()), EventReceiver.getInstance()); isStartUp = true; } }

这里整个逻辑很简单,就是在主线程初始化了IPCBus,然后给该进程注册了一个事件分发的监听。

三、EventReceiver

public class EventReceiver extends IEventReceiver.Stub { private static final String TAG = 'EventReceiver'; private static final EventReceiver EVENT_RECEIVER = new EventReceiver(); private EventReceiver(){} public static final EventReceiver getInstance(){ return EVENT_RECEIVER; } @Override public void onEventReceive(String key,Bundle event) { EventCenter.onEventReceive(key,event); }}

整个类的代码很简单。但是要注意的是,其继承了IEventReceiver.Stub,说明他具有跨进程传输的能力。主要就是通过EventCenter 来分发消息。

由于每个进程都会走一遍初始化逻辑,所以每个进程都注册了事件的接收。

四、ServiceManagerNative

从名字也可以看出来,这个跟我们平时看到的ServiceManager 很像。主要就是用来获取 service 和注册 listener 的。

public static void addEventListener(String name, IBinder service) { IServiceFetcher fetcher = getServiceFetcher(); if (fetcher != null) { try { fetcher.addEventListener(name, service); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } }}

首先是调用getServiceFetcher 来获取最终保存服务的 fetcher。

注册回调的时候,会先获取是否存在 (binder)ServiceFetcher ,在将其转化为本地 binder;这样 ServiceFetcher 的管理器就可以用了。

private static IServiceFetcher getServiceFetcher() { if (sFetcher == null || !sFetcher.asBinder().isBinderAlive()) { synchronized (ServiceManagerNative.class) { Context context = VirtualCore.get().getContext(); Bundle response = new ProviderCall.Builder(context, SERVICE_CP_AUTH).methodName('@').call(); if (response != null) { IBinder binder = BundleCompat.getBinder(response, '_VM_|_binder_'); linkBinderDied(binder); sFetcher = IServiceFetcher.Stub.asInterface(binder); } } } return sFetcher;}

首先是看ProviderCall.Builder(context, SERVICE_CP_AUTH).methodName('@').call(),他最终会调用下面的方法:

//ContentProviderCompatpublic static Bundle call(Context context, Uri uri, String method, String arg, Bundle extras) { // 这里还区分了版本 if (Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1) { return context.getContentResolver().call(uri, method, arg, extras); } ContentProviderClient client = crazyAcquireContentProvider(context, uri); // 这里会不断重试最终会获得对 BinderProvider 的引用 Bundle res = null; try { // 通过约定好的方法名字获得bindle res = client.call(method, arg, extras); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } finally { releaseQuietly(client); } return res;} 五、BinderProvider

下面看下 BinderProvider 的 call 方法。

新建了一个 bundle 对象,然后将 binder 保存在里面。注意这是通过跨进程调用,最终将 bundle 传回主进程,然后拿到了ServiceFetcher 的 binder,并将其转为本地 binder。

可以发现这里对于方法名是 '@' 时,就会返回 bundle ,否则就是返回 null 。

public Bundle call(String method, String arg, Bundle extras) { if ('@'.equals(method)) { Bundle bundle = new Bundle(); BundleCompat.putBinder(bundle, '_VM_|_binder_', mServiceFetcher); return bundle; } return null;}

简单来说,就是大家都通过 binderProvider 这个进程来保存对于回调的注册,保存是基于进城名字来的,因此可以保证不会被覆盖。

此处的mServiceFetcher 是BinderProvider 内部内的实例,但是其继承了IServiceFetcher.Stub,因此也就有了跨进程的能力。

到这里,理一下前面的逻辑:

ServiceManagerNative.addEventListener(AppUtil.getProcessName(context, Process.myPid()), EventReceiver.getInstance());

某个进程的主线程调用这个方法,所做的具体事情如下:

1.通过 binder 拿到了binderProvider 中的 IServiceFetcher.Stub 的实例;

2.向IServiceFetcher.Stub 注册回调,该回调最终会被保存binderProvider 进程里面。

六、BinderProvider 启动分析

上面介绍了其是怎么将 listener 注册到 binderProvider 进程的,但是并没有讲到接下去我们看下 BinderProvider 的启动过程,

下图是ContentProvider 的启动流程。当我们在主进程想获取 server 的时候,这时候,会看看 provider 存不存在,没有的就会进行启动,同时会走 Application 的初始化逻辑,

分析CmProcess跨进程通信的实现

具体我们可以看下面这个启动流程图:

分析CmProcess跨进程通信的实现

Application 的 attachBaseContext 方法是优先执行的; ContentProvider 的 onCreate的方法 比 Application的onCreate的方法先执行; Activity、Service 的 onCreate 方法以及 BroadcastReceiver 的 onReceive 方法,是在 MainApplication 的 onCreate 方法之后执行的; 调用流程为: Application 的 attachBaseContext ---> ContentProvider 的 onCreate ----> Application 的 onCreate ---> Activity、Service 等的 onCreate(Activity 和 Service 不分先后);

这里主要是梳理了下 provider 的启动过程,并没有很细讲,但是有必要了解一下。

七、MainActivity

接下去,开始看MainActivity 里面的代码。

调用registerService 注册服务,传入IPayManager.class 和MainActivity;记得MainActivity 也实现了IPayManager 接口。

VCore.getCore().registerService(IPayManager.class, this);

看下,里面的具体代码逻辑

// Vcorepublic VCore registerService(Class<?> interfaceClass, Object server){ if (VirtualCore.get().getContext() == null){ return this; } Object o = IPCBus.getLocalService(interfaceClass); // 如果是第一次调用就会返回空 IBinder service = ServiceManagerNative.getService(interfaceClass.getName()); if (service != null && o != null){ return this; } IPCBus.registerLocal(interfaceClass,server); // 这里的注册就是把 server 保存到 binder 中 IPCBus.register(interfaceClass,server); return this;}

这里使用了一个registerLocal和register 方法,但是本质上两个方法是有区别的。registerLocal 意思很明确,就是本地ServiceCache保存一份。但是register,确实做了一些额外的操作。

public static void register(Class<?> interfaceClass, Object server) { checkInitialized(); // 这里主要是获取一个 binder,或者换句话来说,采用 binder 来保存相关数据 ServerInterface serverInterface = new ServerInterface(interfaceClass); // 这里就是把 binder 保存到 binderProvider TransformBinder binder = new TransformBinder(serverInterface, server); sCache.join(serverInterface.getInterfaceName(), binder);}

首先这里创建了一个ServerInterface 实例,该实例内部保存了传过了来的接口和接口的方法,并将方法和 code 联系在一起。

public ServerInterface(Class<?> interfaceClass) { this.interfaceClass = interfaceClass; Method[] methods = interfaceClass.getMethods(); codeToInterfaceMethod = new SparseArray<>(methods.length); methodToIPCMethodMap = new HashMap<>(methods.length); for (int i = 0; i < methods.length; i++) {// 这里每一个方法都有一个 code int code = Binder.FIRST_CALL_TRANSACTION + i;// 组成一个 ipcMenhod IPCMethod ipcMethod = new IPCMethod(code, methods[i], interfaceClass.getName()); codeToInterfaceMethod.put(code, ipcMethod);// 保存他们的映射关系 methodToIPCMethodMap.put(methods[i], ipcMethod); }}

同时利用TransformBinder 将接口和 实例保存到 binder 中。再将 binder 和 接口名字 保存到ServiceCache 中。

注册完以后,下面是调用获取本地服务:

// 其实 service 本质还是这个 MainActivityIPayManager service = VCore.getCore().getLocalService(IPayManager.class);

最后注册了一个回调:

VCore.getCore().subscribe('key', new EventCallback() { @Override public void onEventCallBack(Bundle event) { }});

最终EventCenter 会保存相关信息;

八、TestActivity

最后启动 TestActivity ,这个是在另一个进程。在 onCreate 里面调用下面的方法:

IPayManager service = VCore.getCore().getService(IPayManager.class);

进程刚刚创建,我们看看是怎么获取服务的:

// Vcore public <T> T getService(Class<T> ipcClass){ T localService = IPCBus.getLocalService(ipcClass); if (localService != null){ return localService; } return VManager.get().getService(ipcClass);}

这里很明确,本地肯定是没有的,因此,最后会从 VManager 中获取:

// VManagerpublic <T> T getService(Class<T> ipcClass) { T t = IPCBus.get(ipcClass); if (t != null){ return t; } IPCSingleton<T> tipcSingleton = mIPCSingletonArrayMap.get(ipcClass); if (tipcSingleton == null){ tipcSingleton = new IPCSingleton<>(ipcClass); mIPCSingletonArrayMap.put(ipcClass,tipcSingleton); } return tipcSingleton.get();}

接下去我们看下IPCSingleton 相关逻辑

// IPCSingletonpublic T get() { if (instance == null) { synchronized (this) { if (instance == null) { instance = IPCBus.get(ipcClass); } } } return instance;}

这是一个单例,目的也很明确,就是只获取一次,可以看到后面又调到了 IPCBus 里面。

// IPCBuspublic static <T> T get(Class<?> interfaceClass) { checkInitialized(); ServerInterface serverInterface = new ServerInterface(interfaceClass); // 这里获取的 binder 应该是 TransformBinder IBinder binder = sCache.query(serverInterface.getInterfaceName()); if (binder == null) { return null; } // 这里使用了动态代理 return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(), new Class[]{interfaceClass}, new IPCInvocationBridge(serverInterface, binder));}

这里采用了动态代理创造了一个实例,最终返回的实例被保存在一个单例中。

可以看到,这里回去查找存不存在 binder。

// VirtualCorepublic IBinder query(String serverName) { return ServiceManagerNative.getService(serverName);}

还是通过ServiceManagerNative 来获取的 service;这里又回到我们之前分析过的逻辑。先从 binderProvider 获取fetcher, 也就是 ServiceFetcher。

IServiceFetcher fetcher = getServiceFetcher();

它也会从ServiceFetcher 中获取到 binder ,而这个 binder 就是之前我们保存的TransformBinder 。拿到这个之后,还是一样,将其转化为该进程的本地 binder .

// BinderProvider private class ServiceFetcher extends IServiceFetcher.Stub {

最后,我们通过动态代理的形式,创建了一个 IPayManager 的实例。

return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(), new Class[]{interfaceClass}, new IPCInvocationBridge(serverInterface, binder));

这里需要注意的是IPCInvocationBridge 继承自InvocationHandler。

拿到后,开始调用对应的方法:

if (service != null){ Log.d(TAG, 'onCreate: shentest before vcore ' + AppUtil.getAppName(this)); // 首先这个 service 是跨进程调用的,怎么才通知到其他组件?这里大家可以思考下 service.pay(5000, new BaseCallback() { @Override public void onSucceed(Bundle result) { textview.setText(result.getString('pay')); Bundle bundle = new Bundle(); bundle.putString('name', 'DoDo'); VCore.getCore().post('key',bundle); } @Override public void onFailed(String reason) { } });}

调用 service.pay 的时候,就会调用动态代理中的 invoke 方法:

public Object invoke(Object o, Method method, Object[] args) throws Throwable { IPCMethod ipcMethod = serverInterface.getIPCMethod(method); if (ipcMethod == null) { throw new IllegalStateException('Can not found the ipc method : ' + method.getDeclaringClass().getName() + '@' + method.getName()); } // 这里很关键 return ipcMethod.callRemote(binder, args);}

首先根据方法名获得ipcMethod,里面保存了方法的 code,接口名字,参数,返回值。接着调用了 ipcMethod.callRemote, 该方法又会调用:

// IPCMethod // 这个方法很重要,需要理解其实现过程public Object callRemote(IBinder server, Object[] args) throws RemoteException { Parcel data = Parcel.obtain(); // 获取一个新的 parcel 对象 Parcel reply = Parcel.obtain(); Object result; try { data.writeInterfaceToken(interfaceName); data.writeArray(args); // 这里 server 就是 transformBinder server.transact(code, data, reply, 0); reply.readException(); result = readValue(reply); if (resultConverter != null) { result = resultConverter.convert(result); } } finally { data.recycle(); reply.recycle(); } return result;}

code 变量用于标识客户端期望调用服务端的哪个函数,因此,双方需要约定一组 int 值,不同的值代表不同的服务端函数,该值和客户端的 transact() 函数中第一个参数 code 的值是一致的。

enforceInterface() 是为了某种校验,它与客户端的 writeInterfaceToken() 对应,具体见下一小节。readString() 用于从包裹中取出一个字符串。如果该 IPC 调用的客户端期望返回一些结果,则可以在返回包裹 reply 中调用 Parcel 提供的相关函数写入相应的结果。 Parcel.writeXXX();

现在要看的是怎么通过 binder 一步一步拿到参数。

使用 Parcel 一般是通过 Parcel.obtain() 从对象池中获取一个新的 Parcel 对象,如果对象池中没有则直接 new 的 Parcel 则直接创建新的一个 Parcel 对象,并且会自动创建一个Parcel-Native 对象。

writeInterfaceToken 用于写入 IBinder 接口标志,所带参数是 String 类型的,如 IServiceManager.descriptor = 'android.os.IServiceManager'。

之前说的 code 在这里用上了,code 是一个私有变量,跟 method 绑定在一起的。

中间有个 server.transact(code, data, reply, 0); 该方法实现了跨进程调用,最终会走到 binderProvider 的下面onTransact方法:

// TransformBinder 运行在主进程@Overrideprotected boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException { // 回调进来后,就到了 MainActivity 的进程 if (code == INTERFACE_TRANSACTION) { reply.writeString(serverInterface.getInterfaceName()); return true; } IPCMethod method = serverInterface.getIPCMethod(code); if (method != null) { try { method.handleTransact(server, data, reply); } catch (Throwable e) { e.printStackTrace(); } return true; } return super.onTransact(code, data, reply, flags);}

这里主要是根据 code 来获取到是哪个方法被调用了,下面才是真正的处理。

// IPCMethod public void handleTransact(Object server, Parcel data, Parcel reply) { data.enforceInterface(interfaceName); // 确保是目标接口 Object[] parameters = data.readArray(getClass().getClassLoader()); if (parameters != null && parameters.length > 0) { for (int i = 0; i < parameters.length; i++) { if (converters[i] != null) { parameters[i] = converters[i].convert(parameters[i]); }// 如果参数里面包含有 binder if (parameters[i] instanceof IBinder){ parameters[i] = IPCCallback.Stub.asInterface(((IBinder)parameters[i])); } } } try { // 最终通过反射的形式实现了的调用 // 其实最主要的是通过 binder 拿到参数,然后知道对方调用的是哪个方法。 // 现在要分析的是,他怎么将数据传过来的 Object res = method.invoke(server, parameters); reply.writeNoException(); reply.writeValue(res); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); reply.writeException(e); } catch (InvocationTargetException e) { e.printStackTrace(); reply.writeException(e); }}

看看 convert 里面的操作:

public Object convert(Object param) { if (param != null) { if (asInterfaceMethod == null) { synchronized (this) { if (asInterfaceMethod == null) { // 找到 asInterface 方法 asInterfaceMethod = findAsInterfaceMethod(type); } } } try {// 因为 asInterface 方法是静态方法,所以对象可以传入空,最终转变成所需要的参数类型 return asInterfaceMethod.invoke(null, param); } catch (Throwable e) { throw new IllegalStateException(e); } } return null;}

通过 convert 这个一调用,就转变成我们所需要的参数了。

private static Method findAsInterfaceMethod(Class<?> type) { for (Class<?> innerClass : type.getDeclaredClasses()) { // public static class Stub extends Binder implements IType if (Modifier.isStatic(innerClass.getModifiers()) && Binder.class.isAssignableFrom(innerClass) && type.isAssignableFrom(innerClass)) { // public static IType asInterface(android.os.IBinder obj) for (Method method : innerClass.getDeclaredMethods()) { if (Modifier.isStatic(method.getModifiers())) { Class<?>[] types = method.getParameterTypes(); if (types.length == 1 && types[0] == IBinder.class) { return method; } } } } } throw new IllegalStateException('Can not found the ' + type.getName() + '$Stub.asInterface method.');}

findAsInterfaceMethod 通过层层筛选,最终获得需要的那个方法:

public static com.cmprocess.ipc.server.IPCCallback com.cmprocess.ipc.server.IPCCallback$Stub.asInterface(android.os.IBinder)

通过 invoke 方法,终将获得了我们需要的类型。

这里 server 就是 mainActivity。在把对应的参数传进去即可。最终调到了mainActivity 里面的 pay 方法。

public void pay(final int count, final IPCCallback callBack) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { SystemClock.sleep(2000); Bundle bundle = new Bundle(); bundle.putString('pay', count + 100 + ''); try { // callback 也是一个binder callBack.onSuccess(bundle); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } } }).start();}

此处,callback 也是一个binder,调用成功后,发送了post。 其实最终也是调用了ServiceFetcher 。

// TestActivity VCore.getCore().post('key',bundle);

其实也是通过 binder 来进行发送消息的。由于每个进程都注册了消息回调,因此,每个进程都会收到。

// ServiceCachepublic static synchronized void sendEvent(String key,Bundle event){ if (sEventCache.isEmpty()){ return; } for (IBinder binder:sEventCache.values()){ IEventReceiver eventReceiver = IEventReceiver.Stub.asInterface(binder); try { eventReceiver.onEventReceive(key, event); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } }}

EventReceiver 存在于每个进程,因此,对于 binderprovider 来说都是客户端,其他进程则是服务端。最终 EventCenter 会根据 KEY 值来做分发。

到这里整个流程就基本讲完了。

不过我们发现还有两个 service ,他们的作用是干嘛用的呢?感觉是用来保活的,防止 provider 死了。

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