Android 进程间通信 Binder

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-07-29 11:35 219阅读 0赞

相关文档参考：  
[打开链接][Link 1] [http://blog.csdn.net/lin20044140410/article/details/51106372][Link 1]

[打开链接][Link 2] [http://blog.csdn.net/lin20044140410/article/details/73739901][Link 2]

Android 进程间通信 Binder，  
学习过程中的做的一些记录，不足之处，还请多指教！  
相关代码可以查看相关文件。

我们知道同一个应用程序中的函数、变量是可以直接互访的，根本原因是它们处于相同的内存空间，在一个内存空间中，虚拟地址的映射是完全一致，所以函数间的调用关系很简单。如果是两个不同的进程中应用，是没有办法直接通过内存地址来访问到对方内部的数据的，因为每个进程的逻辑地址和物理地址都不是直接对应的，任何进程都没有办法访问到它管辖范围外的内存空间，即使是刻意产生的内存越界与非法访问，操作系统也会马上阻止并强行关闭程序，这也有力的保障了应用程序和操作系统的安全稳定。  
既然无法“直接”访问到对方进程的内存空间，可以通过“间接”的方式实现，这就是Binder要做的工作。  
Binder作为Android中使用最广泛的IPC机制，涉及的东西很多，主要的组成元素有：Binder驱动，Service Manager，Binder Client，Binder Server，有人把这些主要元素跟TCP/IP做了类比，Binder驱动 == 路由器，Service Manager == DNS，Binder Client == 客户端，Binder Server == 服务器，客户端如果要访问服务器，首先从DNS查询服务器的IP地址，然后通过路由器把数据包发给服务器。  
Binder的本质目标就是进程1（客户端）希望与进程2（服务器）进行互访，但是因为它们是跨进程（跨网络）的，所以必须借助于Binder驱动（路由器）来把请求正确的投递到对方所在的进程中，而参与的这些进程需要Binder颁发的唯一标志（IP地址）。在这个过程中DNS不是必须的，只要客户端知道要访问的服务器的IP就可以，但是IP地址很难记，所以DNS就是用于管理IP（Binder标志）与域名间的对应关系，方便查询。如同DNS的IP地址是预先设置的，service manager在Binder通信过程中的唯一标志永远是0.  
一，进程间该如何传递数据  
如果是一个int类型数值，或者说基础类型数值，不断的复制直到目标进程即可。但是如果是一个对象呢？我们知道同一个进程间的对象传递都是通过引用来做的，因而本质上传递的就是一个内存地址。这种方式在跨进程的情况下是无能为力的。因为采用了虚拟内存机制，两个进程都有自己独立的内存地址空间，所以跨进程传递的地址值是无效的。  
android中担任进程间数据传递重任的是percel，percel是一种数据的载体，用于承载希望通过Ibinder发送的相关信息。它把对象在进程A中占据的内存相关数据打包起来，然后寄送到进程B中，有B在自己的进程空间“复现”这个对象。percel就具备这种打包和重组的能力。  
我们知道Activity的oncreate方法的参数是：Bundle savedInstanceState，它可以保存一些数据等待下次进入时恢复。这个Bundles就是遵循percelable协议的对象，它实现了percelable接口， public final class Bundle extends BaseBundle implements Cloneable, Parcelable；Bundle的最大特点就是采用键值对的方式存储数据，在一定程度上优化了读取效率。  
二，Binder驱动，  
由于Android系统是基于Linux内核的，所以它所依赖的Binder驱动也是一个标准的Linux驱动，具体而言，Binder Drive将自己注册成一个misc device，向上层提供一个/dev/binder节点，Binder驱动运行于内核态，提供了open（），ioctl（），mmap等常用的文件操作，对应的函数在文件Binder.c中。  
上层应用在访问Binder驱动时，首先要打开Binder设备，这个操作的实现在binder\_open()中；  
然后通过binder\_mmap()把设备指定的内存块直接映射到应用程序的内存空间中；  
Binder\_ioctl()实现了应用进程和binder驱动间的信息交互，承载了binder驱动中的大部分业务，binder并没有提供read(),write()这类常规的文件操作，使用ioctl()来替代了它们。  
三，Service Manager，  
Service Manager是为了完成Binder Server Name（域名）和Server Handle（IP）间的对应关系的查询而存在的，必须保证在有应用使用binder机制前就处于正常的工作状态，好比DNS也要在你查看网页前就要到位一样，它的启动是在init程序解析init.rc脚本是启动的。  
Service manager（简称SM）自身也是Binder server，对应的文件：  
Frameworks/native/cmds/Servicemanager/Service\_manager.c中main()函数，  
它启动后主要做了这么几件事：  
1，打开binder设备，做些初始化 binder\_open()  
2，把自己设置为Binder大管家 binder\_become\_context\_manager()  
3，进入主循环 binder\_loop()

接下来，我们看下java层的应用程序如何使用ServiceManager服务。

如果要访问SM的服务，流程通常是这样的：  
1，打开binder设备  
2，执行内存映射mmap  
3，通过binder驱动向SM发送请求  
4，获得结果  
核心的工作就这么多，一些具体的细节还是有点复杂的：  
如：向SM发送请求的Binder client可能是app，所以SM必须提供java层的接口。如果BinderClient都亲力亲为执行以上步骤获取SM服务，那么会很浪费很多时间。如果app每次使用SM服务，都要做一遍上述步骤，后果就是消耗很多系统资源。一个有效的办法是每个进程只允许打开一次Binder设备，只做一次内存映射，所有需要使用Binder驱动的线程共享这一资源。

但是在实际使用中，这些操作对上层用户都是透明的，并且上层也没有如此亲力亲为的执行这些步骤，因为Android创建了一个类ProcessState来完成了这一系列的命令，当然只有ProcessState是不够的，因为进程中的每一个线程都应该有与binder驱动自由沟通的权利，所以与Binder驱动进行实际命令通信的就是 IPCThreadState。有了这2个类，应用程序就可以与binder驱动通信了，原则上可以发送binder支持的命令来与其交互，不过这种做法比较繁琐，所以Android对SM提供的服务进行了封装，把这个封装取名为ServiceManagerProxy，就是SM的代理。  
当某个Binder server在启动时，会把自己的名称 name与对应的binder句柄值保存在serviceManager中，调用者只知道Binder server的名称，所以要向SM发起查询请求，这就是getService（name）。

SM在起来之后，把自己注册成binder大管家，做完一系列初始化后，在最后一次read操作中进入睡眠等待，直到有客户端BinderClient发起请求而被Binder驱动叫醒。  
SM醒来后，会分两条线索：（一）SM端接着执行read操作，把调用者的具体请求读出来，然后利用binder\_parse解析，在根据实际情况填写transaction信息，最后把结果通过BR\_REPLY命令(ioctl)返回Binder驱动；（二）发起getService请求的BinderClient在等待SM回复的过程中进入睡眠，直到被binder驱动再次叫醒，他和SM一样也是在read中睡眠的，因为醒来后继续执行读取操作，这一次得到是SM对请求的执行结果，程序通过层层返回到ServiceManagerProxy，最终传给调用者。  
这样就完成了ServiceManager.getService()的流程。

[Link 1]: http://blog.csdn.net/lin20044140410/article/details/51106372
[Link 2]: http://blog.csdn.net/lin20044140410/article/details/73739901