安卓IPC机制之LocalSocket

LocalSocket作为安卓提供的一种IPC机制，可能应用层的同学比较陌生，我实际也是在这段时间做项目使用到才注意到它并去了解的。不过实际上framework层里面被频繁使用到了，例如我很久前写的博客从源码看安卓应用的启动过程里面提到其他进程和Zygote进程之间的通信使用的是LocalSocket。

那么LocalSocket和Socket到底有什么不同呢？官方文档里面其实提到了它其实是基于UNIX-domain socket的:

Non-standard class for creating an inbound UNIX-domain socket in the Linux abstract namespace.

Socket本来是用来做不同主机间的网络通信的，如果有人想拿来做本机的IPC通信就会发现它的性能堪忧(例如实现binder机制做不到的传输大文件)，因为它需要走网络协议栈、打包拆包、计算校验等，如果是TCP还需要走三次握手和应答。

于是后面就发展出了UNIX-domain socket (LocalSocket)，它的api和socket的基本一致，但是本质上只是一种IPC通信，不可和外部主机通信，但是因为IPC通信是可靠通信，直接将数据拷贝到目标进程内存即可，所以没有之前说的那些耗时的操作。

使用方式

我们先来看看它的使用方式:

private void demoClient() throws IOException {
    LocalSocket client = new LocalSocket();
    client.connect(new LocalSocketAddress("me.linjw.localsocket"));
    client.getOutputStream().write(123);
    int read = client.getInputStream().read();
    Log.d(TAG, "response from server : " + read);
    client.close();
}

private void demoServer() throws IOException {
    LocalServerSocket server = new LocalServerSocket("me.linjw.localsocket");
    LocalSocket client = server.accept();
    int read = client.getInputStream().read();
    Log.d(TAG, "request from client :" + read);
    client.getOutputStream().write(read + 1);
    client.getOutputStream().flush();
    client.close();
}

// 打印
// request from client :123
// response from server : 124

没错，看起来和普通Socket的用法很类似了。

性能

性能是评判一种ipc进制好坏的重要指标，例如我们常用的Binder机制就是用了mmap机制实现了数据的一次拷贝提高了传输速度。

于是我写了一个测试程序来对比AIDL、LocalSocket和TCP Socket的传输速度。测试的逻辑大概是:

1. 每次传输读或者写1024 byte数据
2. 计算3000次读或者写的耗时(也就是计算读3000k或者写3000k数据的总耗时)
3. LocalSocket和TCP Socket每次传输完数据都断开连接,下次需要重新连接

在我们的产品设备上得到的实际数据如下:

方式	方向	第一次3000k	第二次3000k	第三次3000k	第四次3000k	平均时间
AIDL	读	1.711s	1.195s	1.25s	1.169s	1.33125s
LocalSocket	读	1.674s	1.286s	1.185s	1.219s	1.341s
TCP Socket	读	10.188s	8.926s	8.865s	8.803s	9.1955s
AIDL	写	1.261s	1.212s	1.175s	1.23s	1.2195s
LocalSocket	写	1.387s	1.323s	1.23s	1.35s	1.3225s
TCP Socket	写	8.284s	8.242s	8.324s	8.285s	8.28375s

从上面的数据可以看出来LocalSocket虽然会比AIDL慢但是也差的不多，而tcp的耗时就比较多了。虽然我没有具体看过LocalSocket的底层原理，但是想来既然它在framework层被频繁使用，那么谷歌应该也应该会考虑到性能这一点。

优缺点

优点:

1. 可以进行数据流读写,没有大小限制
2. 比TCP Socket会更加安全，因为不能通过抓包监听传输的数据
3. 不会开启线程池(Zygote之所以使用它而不是Binder也是因为Binder机制默认会启动线程池，而fork在多线程下只会fork出当前线程)

缺点:

1. 比Binder的速度还是会稍微慢那么一点点
2. 没有像AIDL这样的高层封装，需要自己实现
3. 和TCP Socket对比起来不能跨主机通信

需要注意的地方

1. 虽然不是真正的网络传输，但是也需要声明android.permission.INTERNET权限，要不然同样会报java.net.SocketException: Permission denied异常
2. 虽然可以通过LocalSocket和framework层直接通信，但是如果系统打开了SeLinux就会出现Permission denied异常
3. 在模拟器上LocalSocket的flush用多了耗时有时候会比较严重(Tcp没有问题，实机测试LocalSocket也没有出现问题，猜测和系统相关)