Connor学Android - IPC机制与多进程模式

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#android #android studio #java

于 2022-06-21 22:35:27 首次发布

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本文深入探讨了Android的IPC（进程间通信）机制，介绍了进程与线程的概念，以及多进程场景。详细阐述了如何开启Android的多进程模式，包括不同进程命名方式及其区别。文章还提到了沙箱机制、用户ID（UID）与签名在进程间数据共享中的作用，并分析了多进程带来的问题，如静态成员和单例模式失效、线程同步失效以及SharedPreferences的可靠性降低。最后，讨论了Application的多次创建对应用的影响。

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前言

Hey，欢迎阅读Connor学Android系列，这个系列记录了我的Android原理知识学习、复盘过程，欢迎各位大佬阅读斧正！原创不易，转载请注明出处：http://t.csdn.cn/l52O3，话不多说我们马上开始！

1 Android IPC简介

1.1 什么是IPC？

IPC，Inter-Process Communication，进程间通信或跨进程通信，指两个进程之间进行数据交换的过程

1.2 什么是进程？什么是线程？

进程：程序的依次执行过程，或是正在运行的一个程序，动态过程，是程序运行和资源分配的基本单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域。一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程
线程：程序内部的一条执行路径，是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，是比程序更小的能独立运行的基本单位。

1.3 多进程场景

（1）一个应用自身需要采用多进程模式来实现，如有些模块由于特殊原因需要运行在单独的进程中、为了加大一个应用可使用的内存而通过多进程来获取多份内存空间（Android对单个应用所使用的最大内存做了限制）
（2）两个不同的应用跨进程获取数据

2 Android 多进程模式

2.1 开启多进程模式

如何开启多进程模式

<activity android:name="com.connor.MainActivity"
          android:configChanges="orientation | screenSize"
          android:label="@string/app_name"
          android:launchMode="standart">
    <intent-filter>
    	<action android:name="android.intent.action.MAIN" />
        <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
    </intent-filter>
</activity>
<activity android:name="com.connor.SecondActivity"
          android:configChanges="screenLayout"
          android:label="@string/app_name"
          android:process=":remote">
</activity>
<activity android:name="com.connor.ThirdActivity"
          android:configChanges="screenLayout"
          android:label="@string/app_name"
          android:process="com.connor.remote">
</activity>

由上面代码可知，声明进程有三种方式：
（1）不指定android:process属性：运行在当前应用默认的进程中，进程名为包名
（2）android:process=“:remote”：创建一个单独进程，进程名为com.connor:remote
（3）android:process=“com.connor.remote”：创建一个单独进程，进程名为com.connor.remote
命名方式的区别
SecondActivity方式：在指定的进程名前附加当前包名，属于当前应用的私有进程，其他应用的组件不可以和它运行在同一个进程中
ThirdActivity方式：完整命名，属于全局进程，其他应用通过沙箱机制可以和它运行在同一个进程中，共享data目录、组件信息、内存数据，两个应用有相同的UID并且签名相同即可共享数据。

2.2 沙箱机制

沙箱机制的本质是为了实现不同应用程序和进程之间的互相隔离。默认情况下，应用没有权限访问系统资源或其他应用的资源。
UserId
每个App和系统进程都被分配唯一并且固定的UserId，这个UID与内核层进程的uid对应，即Android给每个APK进程分配一个单独的用户空间，其Manifest中的UserId对应一个Linux用户都会被分配到一个属于自己的统一的Linux用户ID，并且为它创建一个沙箱，以防影响其他应用程序
全局进程可以通过共享UID方式共享不同应用的数据。但仅仅共享UID就可以了吗？显然不能，还需要两个应用的签名相同。

<manifest ...
          android:sharedUserId="com.share">
</manifest>

<manifest ...
          android:sharedUserId="com.share">
</manifest>

签名
应用的签名，是为了验证这个应用是否被修改、是否是该应用的所有者发布的等。Android的证书通常是自签名的，也就是开发者可以自己创建的，不需要向CA机构申请。系统认为应用第一次安装时的证书就是合法的。签名有以下几个作用：
（1）应用程序升级：相同包名 + 相同签名才可以覆盖安装。应用市场通常也是通过验证签名来判断是否是应用的所有者
（2）应用程序模块化：允许同一签名的多个应用在一个进程中运行，这些应用即可看成一个程序的各个模块
（3）代码或数据共享：即我们正在讨论的情况，相同的UID + 签名即可共享
（4）安全性校验：使用第三方服务（如微信）会校验应用的签名，签名不对则无法调用。自己的App内也可以增加签名校验（最好放在native中），签名不正确直接退出或报错，防止他人二次打包

2.3 多进程的影响和问题

主要影响
运行在不同进程的Activity无法修改一个类中的static共享数据。
Android为每一个应用分配了一个独立的虚拟机，或者说为每个进程都分配一个独立的虚拟机，不同的虚拟机在内存分配上有不同的地址空间，导致在不同的虚拟机中访问同一个类对象会产生多个副本，修改时实际上修改的是这个数据的拷贝，而非数据本身
主要问题
（1）静态成员和单例模式完全失效。原因见上述的主要影响
（2）线程同步机制完全失效。不同进程锁的不是同一个对象
（3）SharedPreferences的可靠性下降。SharedPreferences不支持两个进程同时去执行写操作，否则会导致一定几率的数据丢失，这是因为SharedPreferences底层是通过读/写XML文件来实现的，并发写显然是可能出问题的，甚至并发读/写都可能出问题
（4）Application会多次创建。当一个组件跑在一个新的进程中时，系统要为这个进程单独分配一个虚拟机，即启动一个应用，自然也会重新创建一个Application