簡(jiǎn)介

什么是Binder？Android系統(tǒng)中，每個(gè)應(yīng)用程序是由Activity，Service，Broadcast，ContentProvider中一個(gè)或多個(gè)組合而成，他們都有各自的進(jìn)程，而如果要在這之間傳遞數(shù)據(jù)，就會(huì)涉及到進(jìn)程間的通信。Binder是Android中用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的手段。熟悉Linux系統(tǒng)的讀者對(duì)進(jìn)程間通信肯定不會(huì)陌生，Linux下的IPC機(jī)制有很多種，比如：傳統(tǒng)的管道（Pipe）、信號(hào)（Signal）、跟蹤（Trace）這些基礎(chǔ)版本，他們只能實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間的通信，后來(lái)又新增了三種“系統(tǒng)”級(jí)的通信機(jī)制，即：報(bào)文隊(duì)列（Message）、共享內(nèi)存（Share Memory）、信號(hào)量（Semaphore）；再后來(lái)BSD Unix又對(duì)這些進(jìn)行了拓展，我們眾所周知的Socket就此出現(xiàn)。說(shuō)了這么多，并沒有看到本文的主角Binder？Android不是基于Linux發(fā)展來(lái)的嗎？其實(shí)，是因?yàn)榭紤]到移動(dòng)設(shè)備的性能和功耗內(nèi)存你等特性，Android上自己設(shè)計(jì)了一種新的IPC方式，這個(gè)方式就是Binder。

IPC流程

IPC結(jié)構(gòu)圖.png

從示意圖中我們可以看出，每個(gè)Android的進(jìn)程，都會(huì)分配有屬于自己的用戶空間，然后有一個(gè)屬于系統(tǒng)的內(nèi)核空間，默認(rèn)是1G大小，這個(gè)內(nèi)核空間的大小是可以通過(guò)參數(shù)配置進(jìn)行調(diào)整的，具體怎么調(diào)有興趣的可以自己Google了解一下。各個(gè)用戶空間中的數(shù)據(jù)是獨(dú)立的，相互間沒辦法直接互相訪問(wèn)，內(nèi)核空間是共有的，每個(gè)進(jìn)程都可以通過(guò)ioctl等方法來(lái)進(jìn)行交互。

Binder原理

Binder流程.png

注冊(cè)服務(wù)

由圖可以看出，服務(wù)端和客戶端是通過(guò)Server Manager建立連接的，Server首先會(huì)向Server Manager注冊(cè)服務(wù)，ServiceManager向Binder驅(qū)動(dòng)發(fā)送 BC_TRANSACTION 命令，Binder驅(qū)動(dòng)收到命令后向ServerManager的tudo隊(duì)列添加一條注冊(cè)服務(wù)的事務(wù)來(lái)創(chuàng)建服務(wù)端進(jìn)程binder_node并插入到binder_procs鏈表中，同事注冊(cè)服務(wù)的線程進(jìn)入等待狀態(tài)。事務(wù)處理完后Binder會(huì)發(fā)送BR_TRANSACTION命令，ServiceManager收到命令后叫向svcinfo列表添加已經(jīng)注冊(cè)的服務(wù)進(jìn)去，并將等待的線程喚醒，至此我們的服務(wù)端注冊(cè)成功。

獲取服務(wù)

獲取服務(wù)的過(guò)程可以看成是注冊(cè)過(guò)程的相反。首先ServiceManager向Binder驅(qū)動(dòng)發(fā)送BC_TRANSACTION 命令，同時(shí)獲取服務(wù)的線程進(jìn)入等待狀態(tài)；Binder驅(qū)動(dòng)收到命令后向ServiceManger發(fā)送BC_TRANSACTION ，ServiceManager查詢已注冊(cè)服務(wù)列表，查詢到即喚醒等待線程。

開始通訊

首先客戶端通過(guò)ServiceManager獲取到服務(wù)端的BinderProxy代理對(duì)象，通過(guò)代理對(duì)象將參數(shù)，方法表示傳給ServiceManger，客戶端線程進(jìn)入等待狀態(tài)。
ServerManger將用戶空間的請(qǐng)求數(shù)據(jù)復(fù)制到內(nèi)核空間，并向服務(wù)端插入一條執(zhí)行方法的事務(wù)，事務(wù)執(zhí)行完后通知ServiceManger將執(zhí)行結(jié)果從內(nèi)核空間復(fù)制出來(lái)給到用戶空間，將客戶端線程喚醒，完成一次通訊。

Binder原理

上文已經(jīng)介紹了服務(wù)端與客戶端進(jìn)程的整個(gè)通信過(guò)程了，雖然已經(jīng)知道了整個(gè)過(guò)程，但是其中原理是什么我們還是一無(wú)所知的，所以這里我們來(lái)探索一下Binder跨進(jìn)程通信的原理。首先我們從上面可以了解到，整個(gè)過(guò)程設(shè)計(jì)到四個(gè)部分，分別是Client端、Server端、ServerManger端還有內(nèi)核驅(qū)動(dòng)。整體結(jié)構(gòu)圖大概如下：

Binder原理.png

首先，Server需要向ServerManager注冊(cè)服務(wù)，“登記”一些個(gè)人信息（方法屬性什么的），ServerManager會(huì)記記錄這些信息在自己的表中，然后服務(wù)端需要使用服務(wù)的時(shí)候就向ServerManger查詢客戶端需要哪個(gè)對(duì)象，由于進(jìn)程隔離的存在，他們直接是不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，這個(gè)時(shí)候驅(qū)動(dòng)的作用就體現(xiàn)出來(lái)了?？蛻舳私?jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)的手獲取到了他想要的對(duì)象，但是事實(shí)上這個(gè)對(duì)象并不是服務(wù)端的存在的那個(gè)對(duì)象，它只是一個(gè)“山寨”的代理對(duì)象，它擁有服務(wù)端對(duì)象一模一樣的“外觀”，它能“欺騙”客戶端，使客戶端以為這個(gè)它想要的對(duì)象，然后就將自己的數(shù)據(jù)一五一十地交給了這個(gè)代理對(duì)象去處理，代理對(duì)象因?yàn)槭恰吧秸钡?，自己并沒有那個(gè)能力去處理這些數(shù)據(jù)，只能返回給驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)根據(jù)服務(wù)表查詢到服務(wù)端真正的對(duì)象后將數(shù)據(jù)交給這個(gè)對(duì)象去處理，并要求它將處理結(jié)果返回，得到處理的結(jié)果后，驅(qū)動(dòng)再次將數(shù)據(jù)傳遞到客戶端，至此，這個(gè)驚天“騙局”就完成了。
從上面的分析可以看出，Binder的所謂的夸進(jìn)程傳輸數(shù)據(jù)，并不是把一個(gè)對(duì)象傳輸?shù)搅硪粋€(gè)進(jìn)程，它只是傳輸了一個(gè)仿制品，僅有外觀而無(wú)具體功能，客戶端進(jìn)程通過(guò)服務(wù)端進(jìn)程的代理，在驅(qū)動(dòng)的協(xié)助下完成了跨進(jìn)程通信。