面试官:跨进程传递大图,你能想到哪些方案呢?

面试官提了一个问题,跨进程传递大图,你能想到哪些方案呢? 

我们来看看 A、B和 C 三位同学的表现如何吧  

A同学自认为无所不知,水平已达应用开发天花板,目前月薪 10k 

面试官:如何跨进程传递大图?

A:很简单,把图片存到 SD 卡,然后把路径传过去,在别的进程读出来这不就完事了嘛。

面试官:这个需要文件操作,效率不行,有别的方法吗?

A:Bitmap 实现了 Parcelable 接口,可以通过 Intent.putExtra(String name, Parcelable value) 方法直接放 Intent 里面传递。 

 面试官:那这个方法有什么缺点? 

 A:Bitmap 太大就会抛异常,所以我更喜欢传路径

 面试官:为什么会抛异常? 

 A:..... 

 面试官:好的,回去等通知吧 

B同学业余时间经常打游戏、追剧、熬夜,目前月薪 15k

面试官:Intent 直接传 Bitmap 会有什么问题? 

 B:Bitmap 太大会抛 TransactionTooLargeException 异常,原因是:底层判断只要 Binder Transaction 失败,且 Intent 的数据大于 200k 就会抛这个异常了。(见:android_util_Binder.cpp 文件 signalExceptionForError 方法)

面试官:为什么 Intent 传值会有大小限制。 

 B:应用进程在启动 Binder 机制时会映射一块 1M 大小的内存,所有正在进行的 Binder 事务共享这 1M 的缓冲区。当使用 Intent 进行 IPC 时申请的缓存超过 1M - 其他事务占用的内存时,就会申请失败抛 TransactionTooLargeException 异常了。(哼,不会像上次一样答不出来了。见:“谈谈你对 binder 的理解?”) 

 面试官:如何绕开这个限制呢?

B:通过 AIDL 使用 Binder 进行 IPC 就不受这个限制,具体代码如下: 

Bundle bundle = new Bundle();

bundle.putBinder("binder", new IRemoteGetBitmap.Stub() {

    @Override

    public Bitmap getBitMap() throws RemoteException {

        return mBitmap;

    }

});

intent.putExtras(bundle);

面试官:这是什么原理呢? 

 B:还没去细看 

 面试官:好的,回去等通知吧 

C 同学坚持每天学习、不断的提升自己,目前月薪 30k 

面试官:为什么通过 putBinder 的方式传 Bitmap 不会抛 TransactionTooLargeException 异常 

C:这个问题,我们先来看下,底层在 IPC 时是怎么把 Bitmap 写进 Parcel 的。

Android - 28 Bitmap.cpp

static jboolean Bitmap_writeToParcel(JNIEnv* env, jobject, ...) {

    // 拿到 Native 的 Bitmap                               

    auto bitmapWrapper = reinterpret_cast<BitmapWrapper*>(bitmapHandle);

    // 拿到其对应的 SkBitmap, 用于获取 Bitmap 的像素信息

    bitmapWrapper->getSkBitmap(&bitmap);

    int fd = bitmapWrapper->bitmap().getAshmemFd();

    if (fd >= 0 && !isMutable && p->allowFds()) {

        // Bitmap 带了 ashmemFd && Bitmap 不可修改 && Parcel 允许带 fd

        // 就直接把 FD 写到 Parcel 里,结束。

        status = p->writeDupImmutableBlobFileDescriptor(fd);

        return JNI_TRUE;

    }

    // 不满足上面的条件就要把 Bitmap 拷贝到一块新的缓冲区

    android::Parcel::WritableBlob blob;

    // 通过 writeBlob 拿到一块缓冲区 blob

    status = p->writeBlob(size, mutableCopy, &blob);

    // 获取像素信息并写到前面拿到缓冲区 blob

    const void* pSrc =  bitmap.getPixels();

    if (pSrc == NULL) {

        memset(blob.data(), 0, size);

    } else {

        memcpy(blob.data(), pSrc, size);

    }

}

接下来我们看一下 writeBlob 是怎么获取缓冲区的(注意虽然方法名写着 write , 但是实际往缓冲区写数据是在 writeBlob 方法执行之后处理的)

Android - 28 Parcel.cpp // Maximum size of a blob to transfer in-place. static const size_t BLOB_INPLACE_LIMIT = 16 * 1024;

status_t Parcel::writeBlob(size_t len, bool mutableCopy, WritableBlob* outBlob) {

    if (!mAllowFds || len <= BLOB_INPLACE_LIMIT) {

        // 如果不允许带 fd ,或者这个数据小于 16K

        // 就直接在 Parcel 的缓冲区里分配一块空间来保存这个数据

        status = writeInt32(BLOB_INPLACE);

        void* ptr = writeInplace(len);

        outBlob->init(-1, ptr, len, false);

        return NO_ERROR;

    }

    // 另外开辟一个 ashmem,映射出一块内存,后续数据将保存在 ashmem 的内存里

    int fd = ashmem_create_region("Parcel Blob", len);

    void* ptr = ::mmap(NULL, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

    ...

    // parcel 里只写个 fd 就好了,这样就算数据量很大,parcel 自己的缓冲区也不用很大

    status = writeFileDescriptor(fd, true /*takeOwnership*/);

    outBlob->init(fd, ptr, len, mutableCopy);

    return status; }

通过上面的分析,我们可以看出,同一个 Bitmap 写入到 Parcel 所占的缓冲区大小和 Pacel 的 allowFds 有关。

直接通过 Intent 传 Bitmap 容易抛 TransactionTooLargeException 异常,就是因为 Parcel 的 allowFds = false,直接把 Bitmap 写入缓冲区占用了较大的内存。 

接下来,我们来看一下,allowFds 是什么时候被设置成 false 的呢: 

// 启动 Activity 执行到 Instrumentation.java 的这个方法

public ActivityResult execStartActivity(..., Intent intent, ...){

  ...

  intent.prepareToLeaveProcess(who);

  ActivityManager.getService().startActivity(...,intent,...)

}

// Intent.java

public void prepareToLeaveProcess(boolean leavingPackage) {

// 这边一层层传递到最后设置 Parcel 的 allowfds

  setAllowFds(false);

  ....

}

 面试官:太多了,你懂的。 

 C:总结一下:较大的 bitmap 直接通过 Intent 传递容易抛异常是因为 Intent 启动组件时,系统禁掉了文件描述符 fd 机制 , bitmap 无法利用共享内存,只能拷贝到 Binder 映射的缓冲区,导致缓冲区超限, 触发异常; 而通过 putBinder 的方式,避免了 Intent 禁用描述符的影响,bitmap 写 parcel 时的 allowFds 默认是 true , 可以利用共享内存,所以能高效传输图片。 

面试官:可以,我们再来聊聊别的。 

看完了这三位同学的面试表现,你有什么感想呢?