Android跨进程传图片或者大数据（解决TransactionTooLargeException）

跨进程传图片方案

直接intent传bitmap
使用文件读写
intent传递自定义binder，binder中传递image
使用网络传输

一、直接intent传bitmap

优势

使用简单

劣势

相关代码可能有侵入性，必须在四大组件中接收。

intent传递数据的总大小是1MB，其中还包括启动四大组件相关的信息。因此使用intent传递的图片不宜超过500KB，甚至应该更小，因为还可能会传递其他数据。
如果通过此方案传递大图片，必须先压缩后传输。开发者需要自己评估业务场景是否适用，毕竟很多场景不适合让图片质量下降。

如果intent传递的数据超过1MB时，就会报错TransactionTooLargeException。

二、使用文件读写

优势

使用相对简单
一定程度上可以避免逻辑耦合的问题，对于单独的模块来说只需要负责“读”或者“写”。

劣势

需要自己控制读写的时机。
读写操作相比直接传递效率更低，耗时更长。

三、intent传递自定义binder，binder中传递image

优势

效率相对最高
传递图片没有大小限制

劣势

使用相对麻烦，需要自定义aidl
相关代码可能有侵入性，必须在四大组件中接收。

四、使用网络传输

这个方案比较特殊，只有特殊场景才会使用。

一般存在两种情况：

两个进程都与服务端通信，一个进程传输，一个进程接收。如果是图片上传和下载的场景可以使用，但是效率肯定没有直接传输高。
两个进程一个作为服务端，一个作为客户端。这个方案的关键在于这个“作为服务端的进程”，需要这个进程本身就是某种图片服务的提供者，且通过网络来对其他进程或模块提供服务度。

intent通过binder传递bitmap的Demo
有兴趣的读者可以自行看下Demo：

github地址
https://github.com/Double2hao/ProcessImageTest

intent通过binder传递bitmap的原理

bitmap在native层传递的时候会有两种方案：

1. 直接将图片写入进程的缓冲区。

缓冲区是进程在初始化的时候就已经申请了的，并且大小是一定的。因此如果写入的大小超过了缓冲区的大小，就会报错。

2. 使用共享内存，将共享内存的fd，也就是文件描述符写入缓冲区。

这样的好处就是传递图片的大小不会受限制。

intent直接传递bitmap对应方案1，intent通过binder传递bitmap对应方案2。

为什么intent传递bitmap不默认使用共享内存？

个人理解，缓冲区的大小是进程创建的时候就申请好的，如果能保证不超出缓冲区大小的情况下使用缓冲区，不需要再另外申请共享内存肯定是最好的。

如果默认就使用共享内存，而缓冲区资源又没人用的话，就造成了资源浪费。

因此如果开发者自己认为需要传递大文件的话，就使用共享内存，默认不使用。

Android 基于共享内存跨进程实时传输大量图片或数据

aidl传输文件有大小1M限制，单次传输不适合传递大数据，可以使用aidl传递共享内存引用ParcelFileDescriptor方式传递图片信息，具体实现如下。

一、service端

1.1 aidl文件IIpcService.aidl 定义，这里主要用到pfd参数

interface IIpcService {
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
// void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
// double aDouble, String aString);
void register2Server(String packageName,IIpcServiceListener ipcServiceListener);
void unregister2Server(String packageName);
String processClientRequest(String packageName,String clientRequest,inout ParcelFileDescriptor pfd);
}

1.2 service端处理客户端传递的图片流引用ParcelFileDescriptor ，将获取的ParcelFileDescriptor转换成Bitmap 并回调给ui层显示

    public String processClientRequest(String packageName, String clientRequest, ParcelFileDescriptor pfd) {Log.i(TAG, "processClientRequest 11 packageName:" + packageName+ " clientRequest:" + clientRequest + " pfd:" + pfd);String ret = clientRequest;FileDescriptor fileDescriptor = pfd.getFileDescriptor();FileInputStream fis = null;try {fis = new FileInputStream(fileDescriptor);Bitmap rawBitmap = BitmapFactory.decodeStream(fis);ret += " process success!";Log.i(TAG, "processClientRequest 112 rawBitmap:" + rawBitmap + " mUiShow:" + mUiShow);if (null != mUiShow) {mUiShow.showBitmap(rawBitmap);}} catch (Exception e) {Log.i(TAG, "processClientRequest 22 error:" + e);e.printStackTrace();} finally {try {if (fis != null) {fis.close();}} catch (IOException e) {Log.i(TAG, "processClientRequest 33 error:" + e);}}Log.i(TAG, "processClientRequest 22 end ret:" + ret);return ret;}

1.3 也可以处理客户端传递的字节数组数据引用，处理代码如下

    public String processClientRequest(String packageName, String clientRequest, ParcelFileDescriptor pfd) {Log.i(TAG, "processClientRequest 11 packageName:" + packageName+ " clientRequest:" + clientRequest + " pfd:" + pfd);String ret = clientRequest;FileDescriptor fileDescriptor = pfd.getFileDescriptor();FileInputStream fis = null;try {fis = new FileInputStream(fileDescriptor);byte[] content = new byte[5];fis.read(content);Log.i(TAG, "processClientRequest 111 content:" + content);for (int i = 0; i < content.length; i++) {Log.i(TAG, "processClientRequest 113 content[" + i + "]=" + content[i]);}}} catch(Exception e){Log.i(TAG, "processClientRequest 33 error:" + e);e.printStackTrace();} finally{try {if (fis != null) {fis.close();}} catch (IOException e) {Log.i(TAG, "processClientRequest 44 error:" + e);}}Log.i(TAG,"processClientRequest 55 end ret:"+ret);
return ret;
}

二客户端

2.1 客户端连接到service后，调用接口传递图片文件引用 ParcelFileDescriptor

    String path = "/sdcard/lilei/20230207161749238.jpg";public ParcelFileDescriptor getPfd() {ParcelFileDescriptor pfd = null;try {pfd = ParcelFileDescriptor.open(new File(path), MODE_READ_WRITE);} catch (FileNotFoundException e) {throw new RuntimeException(e);}Log.i(TAG, "getPfd() pfd:" + pfd);return pfd;}public String sendFile(String requestJson) {Log.i(TAG, "sendFile() requestJson:" + requestJson);if (null != mFtIpcManager) {return mFtIpcManager.processClientRequest(requestJson, getPfd());}return "error";}

2.2 客户端也可以传递 byte数组

    public ParcelFileDescriptor getTextPfd() {ParcelFileDescriptor pfd = null;try {MemoryFile memoryFile = new MemoryFile("test", 1024);Method method = MemoryFile.class.getDeclaredMethod("getFileDescriptor");FileDescriptor des = (FileDescriptor) method.invoke(memoryFile);pfd = ParcelFileDescriptor.dup(des);
//向内存中写入字节数组memoryFile.getOutputStream().write(new byte[]{1,2,5,4,3});
//关闭流memoryFile.getOutputStream().close();memoryFile.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InvocationTargetException e) {throw new RuntimeException(e);a} catch (NoSuchMethodException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);}Log.i(TAG, "getTextPfd() pfd:" + pfd);return pfd;}public String sendFile(String requestJson) {Log.i(TAG, "sendFile() requestJson:" + requestJson);if (null != mFtIpcManager) {return mFtIpcManager.processClientRequest(requestJson, getTextPfd());}return "error";}

2.3 客户端也可以传递Bitmap数据，需要先将Bitmap转换成 byte数组，service端接收同1.2


public class test {public ParcelFileDescriptor getBitmapPfd() {ParcelFileDescriptor pfd = null;Bitmap bitmap= BitmapFactory.decodeResource(FtClientApp.getAppContext().getResources(), R.drawable.btn_send);
//将Bitmap转成字节数组ByteArrayOutputStream stream = new ByteArrayOutputStream();bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 100, stream);byte[] byteArray = stream.toByteArray();try {MemoryFile memoryFile = new MemoryFile("test", bitmap.getByteCount());Method method = MemoryFile.class.getDeclaredMethod("getFileDescriptor");FileDescriptor des = (FileDescriptor) method.invoke(memoryFile);pfd = ParcelFileDescriptor.dup(des);
//向内存中写入字节数组memoryFile.getOutputStream().write(byteArray);
//关闭流memoryFile.getOutputStream().close();memoryFile.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (InvocationTargetException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (NoSuchMethodException e) {throw new RuntimeException(e);} catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);}Log.i(TAG, "getPfd() pfd:" + pfd);return pfd;}public String sendFile(String requestJson) {Log.i(TAG, "sendFile() requestJson:" + requestJson);if (null != mFtIpcManager) {return mFtIpcManager.processClientRequest(requestJson, getBitmapPfd());}return "error";}

PS：这里也可以共享内存传递大字符串，只是需要将字符串和字节数组转换一下再传递，转换实现如下。
1.string 字符串转换成 byte[] 数组
String str = "reagan";
byte[] srtbyte = str.getBytes();

2.byte[] 数组转换成 string字符串
String res = new String(srtbyte);
或者
String res = new String(srtbyte,"UTF-8");
System.out.println(res);

Android 跨进程传递大图片

跨进程传大图，有哪些方案？

通过IPC的方式转发图片数据。

Binder：性能很好，方便使用，但是有大小限制
Socket，管道：存在多次copy问题，性能差，也有大小限制
共享内存：性能好

主要看两个指标

1. 性能，减少copy次数

2. 内存泄露，资源及时关闭

跨进程通信是需要buffer的，发送数据需要buffer，返回数据也需要buffer，buffer只有整个transaction结束时才释放，发送数据占用太多buffer的话，留给返回数据的buffer就很少了。事情buffer是吧就会跑TransactionTooLargeException

进程在启动binder机制时会映射一块内存，大小是1M，也就是说跨进程通信时申请缓冲区大小不大于1M，一个事务用太多的话，其他事务可用空间就变少。甚至事情100K都会跑TransactiionToolargeException。

第三条是官方推荐

binder_alloc_buffer: 分配data_size(parcel)大小的内存空间

Bitmap 是如何传输的

上面代码块，如果使用那个intent启动另外一个进程的Activity，会抛出TransactionTooLargeException, 是因为这个bitmap直接copy到缓冲区了，没有里有ashmem机制，因为allowFd机制没有打开

下面代码块不会抛出TransactionTooLargeException

bitmap超过16K时，使用的是匿名共享内存的方式

setAllowFds(false): 禁用了bundle的fd机制，bundle写入parcel时也会禁用parcel的allowFd机制

这两个底层都用到了共享内存 , 适合跨进程大数据传输

Android 共享内存实现跨进程大文件传输(设计思路和Demo实现绕过Binder传输限制)

项目链接 AndroidSharedMemoryDemo

下图是文件详情:13.7M

项目在客户端最终的显示效果:

本人建议可以下载下来直接查看就可以,对照着代码查看.

项目整体分为三个部分

1.客户端clientapp:负责调用SDK测试

2.SDKjar包:mylibrary:扶着整体的共享内存的开辟以及读取操作.

3.服务端serverapp:当客户端请求数据时,往共享内存里面写数据.

本文不再对如何提供SDK给第三方项目使用的进行讲解,只针对部代码进行详解,如果想看项目的详解可以查看 Android 应用提供SDK Jar包给第三方使用 (设计思路以及实现步骤) 和本项目的架构类似。

本项目的整体调用时序图如下:

本项目的类关系图:

MemoryFile简介:

MemoryFile是android在最开始就引入的一套框架，其内部实际上是封装了android特有的内存共享机制Ashmem匿名共享内存，简单来说，Ashmem在Android内核中是被注册成一个特殊的字符设备，Ashmem驱动通过在内核的一个自定义slab缓冲区中初始化一段内存区域，然后通过mmap把申请的内存映射到用户的进程空间中（通过tmpfs），这样子就可以在用户进程中使用这里申请的内存了，另外，Ashmem的一个特性就是可以在系统内存不足的时候，回收掉被标记为"unpin"的内存，这个后面会讲到，另外，MemoryFile也可以通过Binder跨进程调用来让两个进程共享一段内存区域。由于整个申请内存的过程并不再Java层上，可以很明显的看出使用MemoryFile申请的内存实际上是并不会占用Java堆内存的。

MemoryFile.java位置在如下,有兴趣的同学可以翻阅源码看一看

frameworks/base/core/java/android/os/MemoryFile.java

mylibrary简介:
本项目中 mylibrary负责整体的内存开辟以及读操作

MemoryFileHelper.java是开辟空间的具体操作类,具体拿到MemoryFIle用的是反射方法,核心方法如下:

    public static MemoryFile openMemoryFile(FileDescriptor fd, int length, int mode) {MemoryFile memoryFile = null;try {memoryFile = new MemoryFile("tem", 1);memoryFile.close();if (!Utils.isMoreThanAPI27()) {Class<?> c = MemoryFile.class;Method native_mmap = null;Method[] ms = c.getDeclaredMethods();for (int i = 0; ms != null && i < ms.length; i++) {if (ms[i].getName().equals("native_mmap")) {native_mmap = ms[i];}}ReflectUtils.setField("android.os.MemoryFile", memoryFile, "mFD", fd);ReflectUtils.setField("android.os.MemoryFile", memoryFile, "mLength", length);if (Utils.isMoreThanAPI21()) {long address = (long) ReflectUtils.invokeMethod(null, native_mmap, fd, length, mode);ReflectUtils.setField("android.os.MemoryFile", memoryFile, "mAddress", address);} else {int address = (int) ReflectUtils.invokeMethod(null, native_mmap, fd, length, mode);ReflectUtils.setField("android.os.MemoryFile", memoryFile, "mAddress", address);}} else {SharedMemory sharedMemory = SharedMemory.create("tem", 1);sharedMemory.close();ReflectUtils.setField("android.os.SharedMemory", sharedMemory, "mFileDescriptor", fd);ReflectUtils.setField("android.os.SharedMemory", sharedMemory, "mSize", length);ReflectUtils.setField("android.os.MemoryFile", memoryFile, "mSharedMemory", sharedMemory);ReflectUtils.setField("android.os.MemoryFile", memoryFile, "mMapping", sharedMemory.mapReadWrite());}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return memoryFile;}

MyControllerImp.java负责开辟共享内存和负责通过Aidl和服务端交互的核心业务类.最核心的方法在链接建立之后,将自己创建的ParcelFileDescriptor对象传递给server这样保证了serverapp拿到的MemoryFile对象是同一个对象

@Overridepublic void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {Log.d("mysdk", " sdk  onServiceConnected  ");if (service == null) {if (mMyRemoteCtrl != null) {try {mMyRemoteCtrl.unlinkToDeath(mFrameDataCallBack.asBinder());} catch (RemoteException e) {e.printStackTrace();}}mMyRemoteCtrl = null;} else {mMyRemoteCtrl = IMyRemoteCtrl.Stub.asInterface(service);if (mMyRemoteCtrl != null) {try {mMyRemoteCtrl.linkToDeath(mFrameDataCallBack.asBinder());Log.d("mysdk", " sdk  onServiceConnected  setBackBufferCallBack ");if (mCallBack != null) {mMyRemoteCtrl.setParcelFileDescriptor(mMemoryFile.getParcelFileDescriptor());mMyRemoteCtrl.registerFrameByteCallBack(mFrameDataCallBack);mMemoryFile.setReadBufferCallBack(mCallBack);} else {mMyRemoteCtrl.unregisterFrameByteCallBack(mFrameDataCallBack);mMemoryFile.release();}Log.d("mysdk", " sdk  onServiceConnected  setBackBufferCallBack  eld ");} catch (RemoteException e) {e.printStackTrace();}}}}

而客户端注册的IReadBufferCallBack.java的对象也被MyControllerImp.java 设置到了MemoryFileImp.java中当,也就是说MemoryFileImp.java持有客户端注册的数据回调对象

mMemoryFile.setReadBufferCallBack(mCallBack);

serverapp简介:

服务端最核心的类ServerClientService.java中的内部类MyRemoteCtrlImpl.java负责和mylibrary 中的MyControllerImp.java通讯,用于接收传递过来的远端ParcelFileDescriptor对象和callBack.最核心的代码如下,因为没有持续的流可以写,就自己准备了一张在草原天路拍色的图片放在服务端的assets文件夹下 13M 绝对超出了Binder限制.

public class MyRemoteCtrlImpl extends IMyRemoteCtrl.Stub {
...........省略代码.......@Overridepublic void readFile(String msg) throws RemoteException {Log.d("mysdk"," mParcelFileDescriptor  = null ? " + (mParcelFileDescriptor == null));if (mParcelFileDescriptor != null) {memoryFile = MemoryFileHelper.openMemoryFile(mParcelFileDescriptor, MEMORY_SIZE, 0x3);}Log.d("mysdk"," memoryFile  = null ? " + (memoryFile == null));try {InputStream open = getResources().getAssets().open("IMG.JPG");byte[] buffer = new byte[open.available()];Log.d("mysdk"," 服务端 buffer " + buffer.length );open.read(buffer);readImage(buffer);open.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
//写共享内存方法private void readImage(byte[] frame) {if (memoryFile != null) {try {memoryFile.readBytes(isCanRead, 0, 0, 1);if (isCanRead[0]== 0) {memoryFile.writeBytes(frame, 0, 1, frame.length);isCanRead[0] = 1;memoryFile.writeBytes(isCanRead, 0, 0, 1);}Log.d("mysdk"," 服务端 canReadFrameData " );mIReadDataCallBack.canReadFileData();} catch (Exception e ) {Log.d("mysdk"," 服务端 Exception  "  + e.getMessage()  );e.printStackTrace();}}}

clientapp简介

集成mylibrary的jar包不知道如何打jar包的可以看 Android 应用提供SDK Jar包给第三方使用 (设计思路以及实现步骤)

核心代码就是读取数据进行显示MainActivity.java中

public class MainActivity extends AppCompatActivity {ImageView iv;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);iv = findViewById(R.id.iv);SharedMemoryLibSDK.getInstance().init(this);SharedMemoryLibSDK.getInstance().setBackBufferCallBack(new IReadBufferCallBack() {@Overridepublic void onReadBuffer(final byte[] bytes, int i) {Log.d("mysdk"," 客户端 读取到客户写到共享内存的大小为: " + bytes.length);runOnUiThread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Bitmap bitmap = byteToBitmap(bytes);iv.setImageBitmap(bitmap);}});}});}public static Bitmap byteToBitmap(byte[] imgByte) {  InputStream input = null;  Bitmap bitmap = null;  BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();  options.inSampleSize = 8;  input = new ByteArrayInputStream(imgByte);SoftReference softRef = new SoftReference(BitmapFactory.decodeStream(  input, null, options));  bitmap = (Bitmap) softRef.get();  if (imgByte != null) {  imgByte = null;  }  try {if (input != null) {  input.close();  }  } catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch block  e.printStackTrace();  }  return bitmap;  }public void  readFIle(View view) {Log.d("mysdk"," 客户端  调用服务端的 readFIle  " );SharedMemoryLibSDK.getInstance().readFile("我是客户端");}
}

点击按钮的最后效果:因为数据太大在用byte生成BitMap的时候容易内存溢出,在客户端读取完成数据之后对生成的BitMap使用了中压缩了处理.