MemoryFile 共享内存原理分析，中高级Android面试题目汇总解答

「进程 A 中申请一块共享内存写入数据，并准备好文件描述符：」

MemoryFile memoryFile = new MemoryFile(name, size);

memoryFile.getOutputStream().write(data);

Method method = MemoryFile.class.getDeclaredMethod(“getFileDescriptor”);

FileDescriptor des = (FileDescriptor) method.invoke(memoryFile);

ParcelFileDescriptor pfd = ParcelFileDescriptor.dup(des);

「进程 B 中通过 binder 拿到 A 进程中准备好的文件描述符，然后直接读取数据：」

FileDescriptor descriptor = pfd.getFileDescriptor();

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(descriptor);

fileInputStream.read(data);

如上代码所示，使用起来和文件读写一样很简单，但我们不能只停留在仅会使用的浅显层面。接着来看 MemoryFile 是怎么从 Java API 调用到 Ashmem 驱动函数的，先来看 MemoryFile 的构造函数：

public MemoryFile(String name, int length) throws IOException {

try {

mSharedMemory = SharedMemory.create(name, length);

mMapping = mSharedMemory.mapReadWrite();

} catch (ErrnoException ex) {

ex.rethrowAsIOException();

}

}

可以看到构造 MemoryFile 时通过 SharedMemory create 方法申请了一块匿名共享内存，SharedMemory create 方法中调用了 nCreate native 方法：

private static native FileDescriptor nCreate(String name, int size) throws ErrnoException;

对应的 native 实现在 android_os_SharedMemory.cpp 中，实现如下：

static jobject SharedMemory_create(JNIEnv* env, jobject, jstring jname, jint size) {

const char* name = jname ? envGetStringUTFChars(jname, nullptr) : nullptr;

int fd = ashmem_create_region(name, size); //创建匿名共享内存

…

return jniCreateFileDescriptor(env, fd);

}

接着来看 ashmem_create_region 方法，它的对应实现在 ashmem-dev.cpp 中，如下：

int ashmem_create_region(const char *name, size_t size){

int ret, save_errno;    //创建匿名共享内存

int fd = __ashmem_open();

if (fd < 0) { return fd;}

if (name) {

char buf[ASHMEM_NAME_LEN] = {0};

strlcpy(buf, name, sizeof(buf));

// 设置 Ashmem 名字

ret = TEMP_FAILURE_RETRY(ioctl(fd, ASHMEM_SET_NAME, buf));

if (ret < 0) {goto error; }

}

}

如上设置 Ashmem 名字执行了 ioctl 系统调用， 它会进一步调用到 「ashmem_ioctl」 驱动函数。接着来看 __ashmem_open 方法：

static int __ashmem_open(）{

int fd;

pthread_mutex_lock(&__ashmem_lock);

fd = __ashmem_open_locked(); //创建匿名共享内存

pthread_mutex_unlock(&__ashmem_lock);

return fd;

}

进一步调用到 __ashmem_open_locked 方法，如下：

#define ASHMEM_DEVICE “/dev/ashmem” //Ashmem 设备驱动

static int __ashmem_open_locked(){

int ret;

struct stat st;

int fd = TEMP_FAILURE_RETRY(

open(ASHMEM_DEVICE, O_RDWR | O_CLOEXEC)); //创建匿名共享内存

…    return fd;

}

在 __ashmem_open_locked 方法中调用了 open() 系统调用，和 ioctl 一样，对应到 Ashmem 设备驱动函数了，即 「ashmem_open」 驱动函数。

通过上面的分析知道 Ashmem 驱动的 ashmem_open 函数是由 SharedMemory 的 create 方法触发一步一步调用到的，期间还调用了 ashmem_ioctl 函数。

而 ashmem_mmap 驱动函数是通过 SharedMemory 的 mapReadWrite 方法触发，下面来分析这个过程：

//android.os.SharedMemory.java

public @NonNull ByteBuffer mapReadWrite() throws ErrnoException {

return map(OsConstants.PROT_READ | OsConstants.PROT_WRITE, 0, mSize);

}

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