浅谈Android匿名共享内存（Ashmem）机制与应用

2023-09-01 14:14:04

Android匿名共享内存（Ashmem）简介

在Android系统中，APP端View视图的数据是如何传递给SurfaceFlinger服务的呢？View绘制的数据最终是按照一帧一帧显示到屏幕的，而每一帧都会占用一定的存储空间。在APP端执行draw的时候，数据很明显是要绘制到APP的进程空间，这部分数据肯定是在APP的地址空间中。然而，在SurfaceFlinger服务中同样存在一份对应的View视图数据，SurfaceFlinger服务需要把这些数据最终提交给显示子系统，最终显示到屏幕上。此时，APP端进程空间中的那份数据和SurfaceFlinger服务进程空间中的数据是完全一样的。同一个数据存储了两份，这对系统的内存资源来说，无疑是一种浪费。

为了解决这个问题，Android引入了匿名共享内存（Ashmem）机制。Ashmem允许两个或多个进程共享同一块内存区域，而无需将其复制到各个进程的地址空间中。这不仅可以节省内存资源，还可以提高进程间通信的效率。

Ashmem的原理

Ashmem的原理很简单，它本质上是一个内核模块，提供了创建和管理匿名共享内存区域的接口。当一个进程调用Ashmem的接口创建匿名共享内存区域时，内核就会分配一块物理内存并将其映射到该进程的地址空间。同时，内核也会将该匿名共享内存区域的句柄返回给该进程。其他进程可以通过这个句柄来访问该匿名共享内存区域。

Ashmem的应用场景

Ashmem的应用场景非常广泛，但主要集中在以下几个方面：

进程间通信：Ashmem可以用于进程间的数据共享和传输。例如，一个进程可以创建匿名共享内存区域并将其传递给另一个进程，两个进程就可以通过这个匿名共享内存区域进行数据交换。
图形图像处理：Ashmem可以用于图形图像处理。例如，一个应用程序可以使用Ashmem来创建和管理图形图像缓冲区，从而提高图形图像处理的效率。
音视频处理：Ashmem可以用于音视频处理。例如，一个应用程序可以使用Ashmem来创建和管理音视频缓冲区，从而提高音视频处理的效率。
其他场景：Ashmem还可以用于其他场景，例如，在Android系统中，Ashmem被用来实现Zygote进程，Zygote进程是Android系统中所有进程的祖先进程。

Ashmem在不同版本Android系统中的演进

在不同的版本Android系统中，Ashmem的功能和特性都有所演进。以下是一些主要的演进情况：

Android 2.2版本中，引入了Ashmem。
Android 3.0版本中，Ashmem增加了对大页面的支持。
Android 4.1版本中，Ashmem增加了对内存映射的支持。
Android 5.0版本中，Ashmem增加了对ZRAM的支持。

Ashmem的实用示例

以下是一些Ashmem的实用示例：

使用Ashmem进行进程间通信：

// 在进程A中创建匿名共享内存区域
int fd = ashmem_create_region("my_shared_region", 1024);

// 将匿名共享内存区域的句柄传递给进程B
Parcel data = Parcel.obtain();
data.writeFileDescriptor(fd);
data.setDataPosition(0);
sendParcel(data);

// 在进程B中接收匿名共享内存区域的句柄
Parcel data = receiveParcel();
data.setDataPosition(0);
int fd = data.readFileDescriptor();

// 使用匿名共享内存区域进行数据交换

使用Ashmem进行图形图像处理：

// 创建匿名共享内存区域并映射到进程地址空间
int fd = ashmem_create_region("my_image_buffer", 1024 * 1024);
void *ptr = mmap(NULL, 1024 * 1024, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

// 将图形图像数据拷贝到匿名共享内存区域
memcpy(ptr, image_data, 1024 * 1024);

// 使用图形图像库对匿名共享内存区域中的图形图像数据进行处理

// 将处理后的图形图像数据拷贝回匿名共享内存区域
memcpy(image_data, ptr, 1024 * 1024);

// 释放匿名共享内存区域的映射
munmap(ptr, 1024 * 1024);