详解Android Ashmem匿名共享内存
作者：michael_zhong
1. 简述
Android 的 匿名共享内存(Ashmem) 基于 Linux 的共享内存，都是在临时文件系统(tmpfs)上创建虚拟文件，再映射到不同的进程。它可以让多个进程操作同一块内存区域，并且除了物理内存限制，没有其他大小限制。相对于 Linux 的共享内存，Ashmem 对内存的管理更加精细化，并且添加了互斥锁。Java 层在使用时需要用到 MemoryFile，它封装了 native 代码。 Java 层使用匿名共享内存的4个点：
1. 通过 MemoryFile 开辟内存空间，获得 FileDescriptor；
2. 将 FileDescriptor 传递给其他进程；
3. 往共享内存写入数据；
4. 从共享内存读取数据。
下面用一个例子介绍匿名共享内存的使用，假设需要开辟一段共享内存，写入一些数据，再在另外一个进程读取这段数据。
2. 创建 MemoryFile 和 数据写入
/**
* 需要写入到共享内存中的数据
*/
private val bytes = "风萧萧兮易水寒。".toByteArray()
/**
* 创建 MemoryFile 并返回 ParcelFileDescriptor
*/
private fun createMemoryFile(): ParcelFileDescriptor? {
// 创建 MemoryFile 对象，1024 是最大占用内存的大小。
val file = MemoryFile("TestAshmemFile", 1024)
// 获取文件描述符，因为方法被标注为 @hide，只能反射获取
val descriptor = invokeMethod("getFileDescriptor", file) as? FileDescriptor
// 如果获取失败，返回
if (descriptor == null) {
Log.i("ZHP", "获取匿名共享内存的 FileDescriptor 失败")
return null
}
// 往共享内存中写入数据
file.writeBytes(bytes, 0, 0, bytes.size)
// 因为要跨进程传递，需要序列化 FileDescriptor
return ParcelFileDescriptor.dup(descriptor)
}
/**
* 通过反射执行 obj.name() 方法
*/
private fun invokeMethod(name: String, obj: Any): Any? {
val method = obj.javaClass.getDeclaredMethod(name)
return method.invoke(obj)
}
MemoryFile 有两个构造方法，上面是一种，另一种是根据已有的 FileDescriptor 创建。 MemoryFile 创建时指定的大小并不是实际占用的物理内存大小，实际占用内存大小由写入的数据决定，但不能超过指定的大小。
3. 将文件描述符传递到其他进程
这里选择用 Binder 传递 ParcelFileDescriptor。 我们定义一个 Code，用于 C/S 两端通信确定事件：
/** * 两个进程在传递 FileDescriptor 时用到的 Code。 */ const val MY_TRANSACT_CODE = 920511
再在需要的地方 bindService：
// 创建服务进程 val intent = Intent(this, MyService::class.java) bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)
bind 成功之后将 文件描述符 和 数据大小 序列化，然后通过 Binder 传递到 Service 进程：
private val serviceConnection = object: ServiceConnection {
override fun onServiceConnected(name: ComponentName?, binder: IBinder?) {
if (binder == null) {
return
}
// 创建 MemoryFile，并拿到 ParcelFileDescriptor
val descriptor = createMemoryFile() ?: return
// 传递 FileDescriptor 和 共享内存中数据的大小
val sendData = Parcel.obtain()
sendData.writeParcelable(descriptor, 0)
sendData.writeInt(bytes.size)
// 保存对方进程的返回值
val reply = Parcel.obtain()
// 开始跨进程传递
binder.transact(MY_TRANSACT_CODE, sendData, reply, 0)
// 读取 Binder 执行的结果
val msg = reply.readString()
Log.i("ZHP", "Binder 执行结果是：「$msg」")
}
override fun onServiceDisconnected(name: ComponentName?) {}
}
两个进程的文件描述符指向同一个文件结构体，文件结构体指向了一片内存共享区域(ASMA)，使得两个文件描述符对应到同一片ASMA中。
4. 在其他进程接收 FileDescriptor 并读取数据
先定义一个 MyService 用于开启子进程：
class MyService : Service() {
private val binder by lazy { MyBinder() }
override fun onBind(intent: Intent) = binder
}
再实现具体的 MyBinder 类，主要包含3个步骤： 1. 从序列化数据中读取 FileDescriptor 和 共享内存中保存的数据大小; 2. 根据 FileDescriptor 创建 FileInputStream； 3. 读取共享内存中的数据。
/**
* 这里不必使用 AIDL，继承 Binder 类 重写 onTransact 即可。
*/
class MyBinder: Binder() {
/**
* 文件描述符 和 数据大小 通过 data 传入。
*/
override fun onTransact(code: Int, data: Parcel, reply: Parcel?, flags: Int): Boolean {
val parent = super.onTransact(code, data, reply, flags)
if (code != MY_TRANSACT_CODE && code != 931114) {
return parent
}
// 读取 ParcelFileDescriptor 并转为 FileDescriptor
val pfd = data.readParcelable<ParcelFileDescriptor>(javaClass.classLoader)
if (pfd == null) {
return parent
}
val descriptor = pfd.fileDescriptor
// 读取共享内存中数据的大小
val size = data.readInt()
// 根据 FileDescriptor 创建 InputStream
val input = FileInputStream(descriptor)
// 从 共享内存 中读取字节，并转为文字
val bytes = input.readBytes()
val message = String(bytes, 0, size, Charsets.UTF_8)
Log.i("ZHP", "读取到另外一个进程写入的字符串：「$message」")
// 回复调用进程
reply?.writeString("Server 端收到 FileDescriptor, 并且从共享内存中读到了：「$message」")
return true
}
}
这里拿到 FileDescriptor 后不仅可以读也能写入数据，还可以再创建一个 MemoryFile 对象。
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