[008]Cursor引發(fā)的一系列思考

前言

[007]一次Binder通信最大可以傳輸多大的數(shù)據(jù)?這個(gè)文章,我得到了一個(gè)結(jié)論,就是正常情況下一次Binder通信最大可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的大小是1MB-8KB。突然想到我們?cè)谕ㄟ^(guò)ContentResolver對(duì)象調(diào)用ContentProvider的調(diào)用query返回Cursor的時(shí)候,本質(zhì)上這是一次Binder通信,那這個(gè)Cursor對(duì)象大小有沒(méi)有限制呢?是不是也要小于1MB-8KB?

Cursor的實(shí)現(xiàn)原理

rameworks/base/libs/androidfw/CursorWindow.cpp

status_t CursorWindow::create(const String8& name, size_t size, CursorWindow** outCursorWindow) {
    String8 ashmemName("CursorWindow: ");
    ashmemName.append(name);

    status_t result;
    //調(diào)用ashmem_create_region創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存
    int ashmemFd = ashmem_create_region(ashmemName.string(), size);
    if (ashmemFd < 0) {
        result = -errno;
    } else {
        //設(shè)置匿名共享內(nèi)存可讀可寫(xiě)
        result = ashmem_set_prot_region(ashmemFd, PROT_READ | PROT_WRITE);
        if (result >= 0) {
            //調(diào)用mmap進(jìn)行內(nèi)存映射
            void* data = ::mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, ashmemFd, 0);
            if (data == MAP_FAILED) {
                result = -errno;
            } else {
                result = ashmem_set_prot_region(ashmemFd, PROT_READ);
                if (result >= 0) {
                    CursorWindow* window = new CursorWindow(name, ashmemFd,
                            data, size, false /*readOnly*/);
                  //省略部分代碼
    return result;
}

//序列化只傳遞兩個(gè)數(shù)據(jù)1.mName 2. mAshmemFd
status_t CursorWindow::writeToParcel(Parcel* parcel) {
    status_t status = parcel->writeString8(mName);//一個(gè)名字
    if (!status) {
        status = parcel->writeDupFileDescriptor(mAshmemFd);//匿名共享內(nèi)存的文件描述FD
    }
    return status;
}

從代碼來(lái)看Cursor的真實(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)該是CursorWindow.cpp,CursorWindow的Data數(shù)據(jù)真實(shí)實(shí)現(xiàn)是匿名共享內(nèi)存,在序列化到Parcel的時(shí)候,只需要傳遞String和匿名共享內(nèi)存的FD就好了。
這樣子看來(lái)Cursor的大小是不受限制的,不懂匿名共享內(nèi)存的可以先看一下[006]匿名共享內(nèi)存(Ashmem)的使用

其實(shí)在Android Framework中對(duì)此有一定的限制,請(qǐng)注意在CursorWindow::create會(huì)傳遞一個(gè)size的參數(shù)。
frameworks/base/core/java/android/database/CursorWindow.java

    public CursorWindow(String name) {
        this(name, getCursorWindowSize());
    }

    public CursorWindow(String name, @BytesLong long windowSizeBytes) {
        mStartPos = 0;
        mName = name != null && name.length() != 0 ? name : "<unnamed>";
        //windowSizeBytes默認(rèn)是getCursorWindowSize的返回值就是2048*1024
        mWindowPtr = nativeCreate(mName, (int) windowSizeBytes);
        if (mWindowPtr == 0) {
            throw new CursorWindowAllocationException("Cursor window allocation of " +
                    windowSizeBytes + " bytes failed. " + printStats());
        }
        mCloseGuard.open("close");
        recordNewWindow(Binder.getCallingPid(), mWindowPtr);
    }

    private static int getCursorWindowSize() {
        if (sCursorWindowSize < 0) {
            //<integer name="config_cursorWindowSize">2048</integer>
            sCursorWindowSize = Resources.getSystem().getInteger(
                    com.android.internal.R.integer.config_cursorWindowSize) * 1024;
        }
        return sCursorWindowSize;
    }

總結(jié):

Cursor的Data區(qū)域是基于匿名共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)的,所以Binder進(jìn)程傳遞的Cursor對(duì)象,本質(zhì)上就是一個(gè)String和FD(根本不用擔(dān)心超出Binder的1MB-8KB的限制導(dǎo)致異常),但是這個(gè)匿名共享內(nèi)存的大小是有限制的,安卓系統(tǒng)中Cursor的data匿名共享內(nèi)存的大小限制是2MB。當(dāng)然可以通過(guò)調(diào)用public CursorWindow(String name, @BytesLong long windowSizeBytes)來(lái)設(shè)置Cursor的Data區(qū)域大小

意外發(fā)現(xiàn)Parcel.cpp中的writeBlob方法

frameworks/native/libs/binder/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 (len > INT32_MAX) {
        // don't accept size_t values which may have come from an
        // inadvertent conversion from a negative int.
        return BAD_VALUE;
    }

    status_t status;
    //如果mAllowFds為false或者len小于等于16kb,使用普通的方式保存數(shù)據(jù)
    if (!mAllowFds || len <= BLOB_INPLACE_LIMIT) {
        ALOGV("writeBlob: write in place");
        status = writeInt32(BLOB_INPLACE);
        if (status) return status;

        void* ptr = writeInplace(len);
        if (!ptr) return NO_MEMORY;

        outBlob->init(-1, ptr, len, false);
        return NO_ERROR;
    }
    //使用匿名共享內(nèi)存的方式保存數(shù)據(jù)
    ALOGV("writeBlob: write to ashmem");
    int fd = ashmem_create_region("Parcel Blob", len);
    if (fd < 0) return NO_MEMORY;
    //創(chuàng)建可讀可寫(xiě)的匿名共享內(nèi)存fd
    int result = ashmem_set_prot_region(fd, PROT_READ | PROT_WRITE);
    if (result < 0) {
        status = result;
    } else {
        //申請(qǐng)物理內(nèi)存
        void* ptr = ::mmap(NULL, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
        if (ptr == MAP_FAILED) {
            status = -errno;
        } else {
            if (!mutableCopy) {
                result = ashmem_set_prot_region(fd, PROT_READ);
            }
            if (result < 0) {
                status = result;
            } else {
                //把數(shù)據(jù)寫(xiě)到申請(qǐng)的匿名共享內(nèi)存上
                status = writeInt32(mutableCopy ? BLOB_ASHMEM_MUTABLE : BLOB_ASHMEM_IMMUTABLE);
                if (!status) {
                    status = writeFileDescriptor(fd, true /*takeOwnership*/);
                    if (!status) {
                        outBlob->init(fd, ptr, len, mutableCopy);
                        return NO_ERROR;
                    }
                }
            }
        }
        ::munmap(ptr, len);
    }
    ::close(fd);
    return status;
}

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

    /** @hide */
    public final void restoreAllowFds(boolean lastValue) {
        nativeRestoreAllowFds(mNativePtr, lastValue);
    }

    /**
     * Write a blob of data into the parcel at the current {@link #dataPosition},
     * growing {@link #dataCapacity} if needed.
     * @param b Bytes to place into the parcel.
     * {@hide}
     * {@SystemApi}
     */
    public final void writeBlob(byte[] b) {
        writeBlob(b, 0, (b != null) ? b.length : 0);
    }

    /**
     * Write a blob of data into the parcel at the current {@link #dataPosition},
     * growing {@link #dataCapacity} if needed.
     * @param b Bytes to place into the parcel.
     * @param offset Index of first byte to be written.
     * @param len Number of bytes to write.
     * {@hide}
     * {@SystemApi}
     */
    public final void writeBlob(byte[] b, int offset, int len) {
        if (b == null) {
            writeInt(-1);
            return;
        }
        Arrays.checkOffsetAndCount(b.length, offset, len);
        nativeWriteBlob(mNativePtr, b, offset, len);
    }
發(fā)現(xiàn)其實(shí)Parcel有隱藏接口,可以通過(guò)restoreAllowFds來(lái)讓writeBlob的接口內(nèi)部以匿名共享內(nèi)存的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
猜想:在Intent跳轉(zhuǎn)另一個(gè)頁(yè)面的時(shí)候,能否通過(guò)調(diào)用隱藏接口來(lái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)的傳輸?

常規(guī)的操作

    private void test1() {
        Intent intent = new Intent(this, Main2Activity.class);
        byte[] bytes = new byte[1024*1024];//創(chuàng)建一個(gè)1M的數(shù)據(jù)
        intent.putExtra("kobe", bytes);
        this.startActivity(intent);
    }

出現(xiàn)異常

E AndroidRuntime: Caused by: android.os.TransactionTooLargeException: data parcel size 1048944 bytes
E AndroidRuntime:   at android.os.BinderProxy.transactNative(Native Method)
E AndroidRuntime:   at android.os.BinderProxy.transact(Binder.java:1127)
E AndroidRuntime:   at android.app.IActivityManager$Stub$Proxy.startActivity(IActivityManager.java:3754)
E AndroidRuntime:   at android.app.Instrumentation.execStartActivity(Instrumentation.java:1669)

因?yàn)锽inder調(diào)用的限制是1M-8K,我們傳遞一個(gè)1M的數(shù)據(jù),肯定報(bào)錯(cuò)了。

特殊操作:調(diào)用Parcel的隱藏接口

    private void test2() {
        Intent intent = new Intent(this, Main2Activity.class);
        Data data = new Data();
        data.bytes = new byte[1024*1024];//創(chuàng)建一個(gè)1M的數(shù)據(jù),并保存在Data中的bytes
        intent.putExtra("kobe", data);//把一個(gè)Parcelable對(duì)象傳進(jìn)去
        this.startActivity(intent);
    }
//Data實(shí)現(xiàn)了Parcelable接口
public class Data implements Parcelable {

    public byte[] bytes;

    @Override
    public int describeContents() {
        return 0;
    }
    //序列化
    @Override
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        dest.restoreAllowFds(true);//設(shè)置Parcel的AllowFds為true
        dest.writeBlob(bytes);//把數(shù)據(jù)傳遞寫(xiě)到Parcel里面,存儲(chǔ)方式是匿名共享內(nèi)存
    }

    public Data() {
    }
    //反序列化
    protected Data(Parcel in) {
        this.bytes = in.readBlob();//把數(shù)據(jù)從Parcel中讀出來(lái)
    }

    public static final Parcelable.Creator<Data> CREATOR = new Parcelable.Creator<Data>() {
        @Override
        public Data createFromParcel(Parcel source) {
            return new Data(source);
        }

        @Override
        public Data[] newArray(int size) {
            return new Data[size];
        }
    };
}
寫(xiě)完代碼的我感覺(jué)非常好,程序跑起來(lái),正準(zhǔn)備宣布我的新發(fā)現(xiàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是我太年輕了
E AndroidRuntime: Caused by: java.lang.IllegalArgumentException: File descriptors passed in Intent
E AndroidRuntime:   at android.os.Parcel.readException(Parcel.java:2009)
E AndroidRuntime:   at android.os.Parcel.readException(Parcel.java:1951)
E AndroidRuntime:   at android.app.IActivityManager$Stub$Proxy.startActivity(IActivityManager.java:4425)
E AndroidRuntime:   at android.app.Instrumentation.execStartActivity(Instrumentation.java:1613)
E AndroidRuntime:   at android.app.Activity.startActivityForResult(Activity.java:4501)
E AndroidRuntime:   at android.app.Activity.startActivityForResult(Activity.java:4459)
E AndroidRuntime:   at android.app.Activity.startActivity(Activity.java:4820)
E AndroidRuntime:   at android.app.Activity.startActivity(Activity.java:4788)
E AndroidRuntime:   at com.tct.blobtest.MainActivity.test2(MainActivity.java:28)
E AndroidRuntime:   at com.tct.blobtest.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:14)
E AndroidRuntime:   at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:7023)
E AndroidRuntime:   at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:7014)
E AndroidRuntime:   at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1215)
E AndroidRuntime:   at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2861)

總結(jié)

java.lang.IllegalArgumentException: File descriptors passed in Intent
說(shuō)明Intent中是無(wú)法傳遞FD的,當(dāng)然無(wú)法通過(guò)匿名共享內(nèi)存的方式,來(lái)通過(guò)Intent傳遞大的數(shù)據(jù)。其實(shí)android為什么要做這個(gè)限制,想想也很簡(jiǎn)單,如果可以通過(guò)Intent來(lái)傳遞FD,會(huì)導(dǎo)致程序中的FD泛濫成災(zāi),一個(gè)應(yīng)用的FD上限是1024,這樣子應(yīng)用太容易crash了。

More

通過(guò)最近的幾次研究,發(fā)現(xiàn)匿名共享內(nèi)存在android中使用還是非常多的,只是android的SDK基本幫我們封裝好了,不希望我們直接操作匿名功能內(nèi)存,畢竟一旦操作不好就容易FD泄露,匿名共享內(nèi)存泄露。
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