Android Framework 的 Native 层大量使用了 Unix domain scoket
。Unix domain socket 又叫 IPC(inter-process communication 进程间通信) socket,用于实现同一主机上的进程间通信。socket 原本是为网络通讯设计的,但后来在 socket 的框架上发展出一种 IPC 机制,就是 UNIX domain socket。虽然网络 socket 也可用于同一台主机的进程间通讯(通过 loopback 地址 127.0.0.1),但是 UNIX domain socket 用于 IPC 更有效率:不需要经过网络协议栈,不需要打包拆包、计算校验和、维护序号和应答等,只是将应用层数据从一个进程拷贝到另一个进程。这是因为,IPC 机制本质上是可靠的通讯,而网络协议是为不可靠的通讯设计的。
TCP 相关API
TCP 程序整体框架:
Server 端流程:
- 构建 socket
- bind
- listen
- accept
- send/recv
- close
Client 端流程:
- Socket
- bind
- connect
- send/recv
- close
构建 socket
cpp
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket (int domain, int type, int protocol)
- domain 指定Socket类型,AF_INET,AF_INET6,AF_UNIX,分别对应 ipv4、ipv6 和 Unix Domain Socket
- type 可以选择 SOCK_DGRAM 或 SOCK_STREAM。SOCK_STREAM 意味着会提供按顺序的、可靠、双向、面向连接的比特流。SOCK_DGRAM 意味着会提供定长的、不可靠、无连接的通信。
- protocol 参数指定为 0 即可
对于 Unix Domain Socket
,一般这样初始化:
cpp
int fd = socket(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);
bind
收发数据之前,需要对 socket 进行绑定操作,所谓绑定操作,就是让 socket fd 和一个地址相关联:
cpp
int bind (int fd, CONST_SOCKADDR_ARG addr, socklen_t len)
- fd 是构建 socket 过程中返回的文件描述符
- addr 指定了地址,它是 sockaddr_un 类型,在
sys/un.h
头文件中定义 - len 用于指定 addr 的长度
addr 数据结构定义如下:
cpp
struct sockaddr_un{
sa_family_t sun_family; // always AF_UNIX
char sun_path[128];
};
用法如下:
cpp
char* server_file = "server.sock";
struct sockaddr_un addr;
memset(&addr,0,sizeof(addr));
addr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(addr.sun_path,server_file);
if (access(addr.sun_path,0) != -1)
{
remove(addr.sun_path);
}
if (bind(socketfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr)) < 0)
{
perror("bind");
return -1;
}
这里有一个细节:如果绑定的文件已经存在,要删掉它,不然bind不会成功的
listen
cpp
int listen (int fd, int n)
listen 通常又服务器调用,用于与连接前的准备。
- fd 就是 socket 的描述符
- n 就是最大的连接数量
accept
cpp
int accept (int fd, SOCKADDR_ARG addr,
socklen_t *addr_len)
listen 是为连接做准备,而 accept 则会等待新的连接,如果有新的连接,那就会返回一个新的连接的文件描述符。连接成功后,会将客户端的地址填充到 addr 的结构体上,字节大小填充到 addr_len。
读操作 recv
cpp
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
读写的字节由 len 决定,读取成功后,将内容存放在 buf 当中。如果读取成功则返回接收到的字节数量。如果发生异常,则返回 -1,通常用返回值判断连接是否正常。
写操作 send
cpp
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
要发送的信息存放在 buf 当中,本次要发送的字节数量由 len 决定。
关闭 socket
cpp
int close(int fd);
客户端连接服务端
cpp
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
connect 是客户端专用,用于连接 server。connect 异常时返回-1,否则返回 0。地址在 addr 中指明。
用法如下:
cpp
struct sockaddr_un serveraddr;
socklen_t addrlen = sizeof(serveraddr);
memset(&serveraddr,0,addrlen);
serveraddr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(serveraddr.sun_path,server_file);
int newcon = -1;
newcon = connect(socketfd,(sockaddr*)&serveraddr,addrlen);
示例代码
服务端代码:
cpp
// tcpserver.cpp
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <memory.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
using namespace std;
char* server_file = "/tmp/localserver.sock";
int main(int argc,char** argv)
{
int socketfd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0);
if ( socketfd < 0)
{
perror("socket");
return -1;
}
struct sockaddr_un addr;
memset(&addr,0,sizeof(addr));
addr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(addr.sun_path,server_file);
if (access(addr.sun_path,0) != -1)
{
remove(addr.sun_path);
}
if (bind(socketfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr)) < 0)
{
perror("bind");
return -1;
}
if (listen(socketfd,12) < 0)
{
perror("listen");
return -1;
}
struct sockaddr_un clientaddr;
socklen_t addrlen = sizeof(clientaddr);
char buf[128];
int newcon = -1;
newcon = accept(socketfd,(sockaddr*)&clientaddr,&addrlen);
if (newcon > 0)
{
int curindex = 0;
int edgeindex = 0;
while (1)
{
if (recv(newcon,buf,sizeof(buf),0) == -1)
{
perror("server recv:");
break;
}
cout << "server recv a message:" << buf << endl;
memset(buf,0,sizeof(buf));
if (send(newcon,"ok",2,0) < 0)
{
perror("server send:");
break;
}
}
}
close(newcon);
close(socketfd);
return 0;
}
客户端代码:
cpp
// tcpclient.cpp
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <memory.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
using namespace std;
char* server_file = "/tmp/localserver.sock";
char* client_file = "/tmp/localclient.sock";
int main(int argc,char** argv)
{
int socketfd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0);
if ( socketfd < 0)
{
perror("client socket");
return -1;
}
struct sockaddr_un addr;
memset(&addr,0,sizeof(addr));
addr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(addr.sun_path,client_file);
if (access(addr.sun_path,0) != -1)
{
remove(addr.sun_path);
}
if (bind(socketfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr)) < 0)
{
perror("client bind");
return -1;
}
struct sockaddr_un serveraddr;
socklen_t addrlen = sizeof(serveraddr);
memset(&serveraddr,0,addrlen);
serveraddr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(serveraddr.sun_path,server_file);
char buf[128];
int newcon = -1;
newcon = connect(socketfd,(sockaddr*)&serveraddr,addrlen);
if (newcon < 0)
{
perror("client connect");
}
int curindex = 0;
int edgeindex = 0;
int index = 0;
while (index < 3)
{
string temp = "client for test:";
temp.append(to_string(index));
if (send(socketfd,temp.c_str(),temp.capacity(),0) < 0)
{
perror("client send:");
break;
}
if (recv(socketfd,buf,sizeof(buf),0) == -1)
{
perror("client recv:");
break;
}
cout << "client recv:" << buf << endl;
memset(buf,0,sizeof(buf));
index++;
sleep(1);
}
close(socketfd);
return 0;
}
参考资料
- Android LocalSocket 详细解析
- Unix domain socket 简介
- Linux 多进程通信开发(八): unix domain socket 之 TCP 通信
- Linux 多进程通信开发(七): unix domain socket 之 UDP 通信
- Android Java层和Native层通信实战大荟萃之LocalSocket实现通信
关于
我叫阿豪,2015 年本科毕业于国防科学技术大学指挥信息系统专业,毕业后从事信息化装备的研发工作,工作内容主要涉及 Android Framework 与 Linux Kernel。
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