IPC通信方式之LocalSocket

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LocalSocket是什么

在弄清LocalSocket是什么之前,有必要先了解下Socket是什么。Socket通常翻译为套接字,它是为了方便让两台机器能互相通信的一套技术,该套技术封装好了繁琐的TCP/IP协议,向外提供出简单的API简化了通信实现的过程,其可以实现不同层面,不同应用,跨进程跨网络的通信。依据Socket提供的数据传输特性可分为如下几个大类:

  • Stream socket: 提供双向、有序、可靠、非重复的数据通信。大致可以认为它封装的TCP通信协议。
  • Datagram socket: 提供双向数据通信,数据不一定按顺序到达。大致可以认为它封装的是UDP通信协议。
  • Sequential socket: 提供双向、有序、可靠数据通信,数据包有最大限制,并且必须把这个包完整的接受才能进行读取。
  • Raw socket: 提供相对TCP/UDP而言较下层的通信协议访问,如果使用非TCP/UDP的通信协议可以使用该类型的socket。

socket通信过程如下图


socket通信过程示意图

而Android中的LocalSocket是基于UNIX-domain Socket的,UNIX-domain Socket是在Socket的基础上衍生出来的一种IPC通信机制,因此LocalSocket解决的是同一台主机上不同进程间互相通信的问题。其相对于网络通信使用的socket不需要经过网络协议栈,不需要打包拆包、计算校验,自然的执行效率也高。与大名鼎鼎的binder机制作用一样,都在Android系统中作为IPC通信手段被广泛使用。

在去代码看看
frameworks/base/core/java/android/net/LocalSocket.java

public class LocalSocket implements Closeable {

    private final LocalSocketImpl impl;
    private volatile boolean implCreated;
    private LocalSocketAddress localAddress;
    private boolean isBound;
    private boolean isConnected;
    private final int sockType;

    /** unknown socket type (used for constructor with existing file descriptor) */
    /* package */ static final int SOCKET_UNKNOWN = 0;
    /** Datagram socket type */
    public static final int SOCKET_DGRAM = 1;
    /** Stream socket type */
    public static final int SOCKET_STREAM = 2;
    /** Sequential packet socket type */
    public static final int SOCKET_SEQPACKET = 3;
    // ...

从上述代码片段引出了几个重要的相关类:

  • LocalSocketImpl: 如果看过JDK源码中的Socket模块,其中有一个SocketImpl类,客户端socket和服务端socket都是通过SocketImpl创建出来的。对比来看LocalSocketImpl的作用跟SocketImpl类似,不过这里还差一个服务端socket,查看LocalSocketImpl的类注释,

    /**
     Socket implementation used for android.net.LocalSocket and
     android.net.LocalServerSocket. Supports only AF_LOCAL sockets.
     */
     class LocalSocketImpl {
    

    类注释里清楚的阐述了LocalSocketImpl的作用,它是LocalSocket和LocalServerSocket的实现类,并且只支持AF_LOCAL类型的socket,而AF_LOCAL就是UNIX域的本地socket类型。这里又出现了一个重要类LocalServerSocket,它就是差的那个服务端socket.

  • LocalServerSocket: 服务端的socket。

  • LocalSocketAddress: AF_LOCAL类型socket的地址,做为LocalSocket和 LocalServerSocket互相通信的标示。这个标示可以放在三个不同的namespace下。具体如下

    Android系统可以通过命令

    adb shell netstat -apn

    查看socket所处的命名空间,下图是本地截取的部分输出。


    socket-地址空间

LocalSocket通信实例

一般两个不同的应用之间如果要相互通信,首先想到的解决方案都是利用AIDL,这里我们用LocalSocket来实现。通过该例子来实践下LocalSocket。
先看看运行效果图。


LocalSocket实例

TestLocalSocketServer和TestLocalSocketClient是不同的两个应用,我们从TestLocalSocketClient输入一个字串,然后在TestLocalSocketServer显示出来。

TestLocalSocketServer核心代码:

public class ServerActivity extends Activity {

    private LocalServerSocket mServerSocket = null;
    private LocalSocket mSocket = null;
    private TextView mShowMsg = null;
    private InputStream mInputStream = null;
    private static final String SOCKET_NAME = "com.azhengye.testsocket";
    private static final String TAG = "azhengye-Socket";

    private final Handler mHandler = new Handler() {
        public void handleMessage(android.os.Message msg) {
            String dispMesg = (String) msg.obj;
            mShowMsg.setText(dispMesg);
        };
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Button button = (Button) findViewById(R.id.replay_btn);
        mShowMsg = (TextView) findViewById(R.id.display_msg);
        createServerSocket();// 创建LocalServerSocket
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                acceptMsg();//必须要在子线程里接收消息
            }
        }).start();
    }

    private void createServerSocket() {
        if (mServerSocket == null) {
            try {
                /**注意这里new出LocalServerSocket的同时,系统层已经同步做了bind和listen。
                 * 我们看看new的过程:
                 * public LocalServerSocket(String name) throws IOException {
                 *       impl = new LocalSocketImpl();
                 *       impl.create(LocalSocket.SOCKET_STREAM);
                 *       localAddress = new LocalSocketAddress(name);
                 *       impl.bind(localAddress);
                 *       impl.listen(LISTEN_BACKLOG);
                 * }
                 */
                mServerSocket = new LocalServerSocket(SOCKET_NAME);
            } catch (IOException ex) {
                throw new RuntimeException(
                        "Error binding to local socket " + ex);
            }
        }
    }

    private void acceptMsg() {
        try {
            mSocket = mServerSocket.accept();//accept是个阻塞方法,这就是必须要在子线程接收消息的原因。
        } catch (IOException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
        while (true) {
            try {
                byte[] buffer = new byte[1024];
                mInputStream = mSocket.getInputStream();
                int count = mInputStream.read(buffer);
                String key = new String(Arrays.copyOfRange(buffer, 0, count));
                Log.d(TAG, "ServerActivity mSocketOutStream==" + key);
                if ("stop".equals(key)) {
                    closeSocketResource();
                    break;
                }
                Message msg = mHandler.obtainMessage();
                msg.obj = key;
                msg.sendToTarget();
            } catch (IOException e) {
                Log.d(TAG, "exception==" + e.fillInStackTrace().getMessage());
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private void closeSocketResource() {
        closeSlient(mInputStream);
        closeSlient(mSocket);
        try {
            if (mServerSocket != null) {
                mServerSocket.close();
                mServerSocket = null;
            }
        } catch (IOException ex) {
            Log.e(TAG, "Failed closing ServerSocket" + ex.fillInStackTrace());
        }
    }

    private void closeSlient(Closeable closeable){
        try {
            if (closeable != null) {
                closeable.close();
                closeable = null;
            }
        } catch (IOException ex) {
            Log.e(TAG, "Failed closing : " + closeable);
        }
    }
}

启动TestLocalSocketServer使用命令:

adb shell netstat -apn|grep testsocket

输出

unix  2      [ ACC ]     STREAM     LISTENING       898034 12421/com.example.te@com.azhengye.testsocket

则表明TestLocalSocketServer已经就绪,等待客户端socket接入发送消息了。

TestLocalSocketClient核心代码:

public class ClientActivity extends Activity implements OnClickListener{
    private LocalSocket mSocket;
    private OutputStream mOut;
    private EditText mEditText = null;
    private static final String SOCKET_NAME = "com.azhengye.testsocket";//这里必须要跟TestLocalSocketServer中定义的一样
    private static final String TAG = "azhengye-Socket";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        connect();
        mEditText = (EditText) findViewById(R.id.input_msg);
        findViewById(R.id.replay_btn).setOnClickListener(this);
        findViewById(R.id.stop_btn).setOnClickListener(this);
    }

    private boolean connect() {
        if (mSocket != null) {
            return true;
        }
        try {
            mSocket = new LocalSocket();//创建LocalSocket,模拟客户端
            LocalSocketAddress address = new LocalSocketAddress(SOCKET_NAME,
                    LocalSocketAddress.Namespace.ABSTRACT);
            mSocket.connect(address);//连接TestLocalSocketServer
        } catch (IOException ex) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    private boolean writeCommand(String cmdString) {
        final byte[] cmd = cmdString.getBytes();
        final int len = cmd.length;
        try {
            mOut = mSocket.getOutputStream();
            mOut.write(cmd, 0, len);
            Log.i(TAG, "ClientActivity write " + new String(cmd));
        } catch (IOException ex) {
            Log.e(TAG, "ClientActivity write error:" + ex.fillInStackTrace());
            return false;
        }
        return true;
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        switch (v.getId()) {
            case R.id.replay_btn:
                writeCommand(mEditText.getText().toString());
                break;
            case R.id.stop_btn:
                writeCommand("stop");
                break;
            default:
                break;
        }

    }
}

启动TestLocalSocketClient使用命令:

adb shell netstat -apn|grep testsocket

输出

unix  3      [ ]         STREAM     CONNECTED       902376 12421/com.example.te@com.azhengye.testsocket

则表明TestLocalSocketClient已经连接上了TestLocalSocketServer,可以给TestLocalSocketServer发送消息了。

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