詳解Android Ashmem匿名共享內存

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1. 簡述

Android 的 匿名共享內存(Ashmem) 基於 Linux 的共享內存，都是在臨時文件系統(tmpfs)上創建虛擬文件，再映射到不同的進程。它可以讓多個進程操作同一塊內存區域，並且除瞭物理內存限制，沒有其他大小限制。相對於 Linux 的共享內存，Ashmem 對內存的管理更加精細化，並且添加瞭互斥鎖。Java 層在使用時需要用到 MemoryFile，它封裝瞭 native 代碼。 Java 層使用匿名共享內存的4個點： 

1. 通過 MemoryFile 開辟內存空間，獲得 FileDescriptor；

 2. 將 FileDescriptor 傳遞給其他進程；

 3. 往共享內存寫入數據；

 4. 從共享內存讀取數據。

下面用一個例子介紹匿名共享內存的使用，假設需要開辟一段共享內存，寫入一些數據，再在另外一個進程讀取這段數據。

2. 創建 MemoryFile 和 數據寫入

/**
 * 需要寫入到共享內存中的數據
 */
private val bytes = "風蕭蕭兮易水寒。".toByteArray()


/**
 * 創建 MemoryFile 並返回 ParcelFileDescriptor
 */
private fun createMemoryFile(): ParcelFileDescriptor? {
    // 創建 MemoryFile 對象，1024 是最大占用內存的大小。
    val file = MemoryFile("TestAshmemFile", 1024)

    // 獲取文件描述符，因為方法被標註為 @hide，隻能反射獲取
    val descriptor = invokeMethod("getFileDescriptor", file) as? FileDescriptor

    // 如果獲取失敗，返回
    if (descriptor == null) {
        Log.i("ZHP", "獲取匿名共享內存的 FileDescriptor 失敗")
        return null
    }

    // 往共享內存中寫入數據
    file.writeBytes(bytes, 0, 0, bytes.size)

    // 因為要跨進程傳遞，需要序列化 FileDescriptor
    return ParcelFileDescriptor.dup(descriptor)
}


/**
 * 通過反射執行 obj.name() 方法
 */
private fun invokeMethod(name: String, obj: Any): Any? {
    val method = obj.javaClass.getDeclaredMethod(name)
    return method.invoke(obj)
}

MemoryFile 有兩個構造方法，上面是一種，另一種是根據已有的 FileDescriptor 創建。 MemoryFile 創建時指定的大小並不是實際占用的物理內存大小，實際占用內存大小由寫入的數據決定，但不能超過指定的大小。

3. 將文件描述符傳遞到其他進程

這裡選擇用 Binder 傳遞 ParcelFileDescriptor。 我們定義一個 Code，用於 C/S 兩端通信確定事件：

/**
 * 兩個進程在傳遞 FileDescriptor 時用到的 Code。
 */
const val MY_TRANSACT_CODE = 920511

再在需要的地方 bindService：

// 創建服務進程
val intent = Intent(this, MyService::class.java)
bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)

bind 成功之後將 文件描述符 和 數據大小 序列化，然後通過 Binder 傳遞到 Service 進程：

private val serviceConnection = object: ServiceConnection {

    override fun onServiceConnected(name: ComponentName?, binder: IBinder?) {
        if (binder == null) {
            return
        }

        // 創建 MemoryFile，並拿到 ParcelFileDescriptor
        val descriptor = createMemoryFile() ?: return

        // 傳遞 FileDescriptor 和 共享內存中數據的大小
        val sendData = Parcel.obtain()
        sendData.writeParcelable(descriptor, 0)
        sendData.writeInt(bytes.size)

        // 保存對方進程的返回值
        val reply = Parcel.obtain()

        // 開始跨進程傳遞
        binder.transact(MY_TRANSACT_CODE, sendData, reply, 0)

        // 讀取 Binder 執行的結果
        val msg = reply.readString()
        Log.i("ZHP", "Binder 執行結果是：「$msg」")
    }

    override fun onServiceDisconnected(name: ComponentName?) {}

}

兩個進程的文件描述符指向同一個文件結構體，文件結構體指向瞭一片內存共享區域(ASMA)，使得兩個文件描述符對應到同一片ASMA中。

4. 在其他進程接收 FileDescriptor 並讀取數據

先定義一個 MyService 用於開啟子進程：

class MyService : Service() {

    private val binder by lazy { MyBinder() }

    override fun onBind(intent: Intent) = binder
}

再實現具體的 MyBinder 類，主要包含3個步驟： 1. 從序列化數據中讀取 FileDescriptor 和 共享內存中保存的數據大小; 2. 根據 FileDescriptor 創建 FileInputStream； 3. 讀取共享內存中的數據。

/**
 * 這裡不必使用 AIDL，繼承 Binder 類 重寫 onTransact 即可。
 */
class MyBinder: Binder() {

    /**
     * 文件描述符 和 數據大小 通過 data 傳入。
     */
    override fun onTransact(code: Int, data: Parcel, reply: Parcel?, flags: Int): Boolean {
        val parent = super.onTransact(code, data, reply, flags)
        if (code != MY_TRANSACT_CODE && code != 931114) {
            return parent
        }

        // 讀取 ParcelFileDescriptor 並轉為 FileDescriptor
        val pfd = data.readParcelable<ParcelFileDescriptor>(javaClass.classLoader)
        if (pfd == null) {
            return parent
        }
        val descriptor = pfd.fileDescriptor

        // 讀取共享內存中數據的大小
        val size = data.readInt()

        // 根據 FileDescriptor 創建 InputStream
        val input = FileInputStream(descriptor)

        // 從 共享內存 中讀取字節，並轉為文字
        val bytes = input.readBytes()
        val message = String(bytes, 0, size, Charsets.UTF_8)

        Log.i("ZHP", "讀取到另外一個進程寫入的字符串：「$message」")

        // 回復調用進程
        reply?.writeString("Server 端收到 FileDescriptor, 並且從共享內存中讀到瞭：「$message」")

        return true
    }

}

這裡拿到 FileDescriptor 後不僅可以讀也能寫入數據，還可以再創建一個 MemoryFile 對象。

以上就是詳解Android Ashmem匿名共享內存的詳細內容，更多關於Android Ashmem匿名共享內存的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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