Android Binder的原理與使用

更新時(shí)間：2021年04月15日 08:43:33 作者：板磚不得頸椎病

這篇文章主要介紹了Android Binder的原理與使用，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)使用Android開發(fā)，感興趣的朋友可以了解下

前言

Binder是安卓中實(shí)現(xiàn)IPC（進(jìn)程間通信的）常用手段，四大組件之間的跨進(jìn)程通信也是利用Binder實(shí)現(xiàn)的，Binder是學(xué)習(xí)四大組件工作原理的的一個(gè)重要基礎(chǔ)。好多文章都會(huì)深入C代碼去介紹Binder的工作流程，沒點(diǎn)水平真的難以理解，本文不會(huì)太深入底層去剖析原理，盡可能較為簡(jiǎn)單的讓大家了解Binder是怎么工作的。

Binder的使用

在介紹Binder原理之前，我們先來看看在安卓中怎么使用Binder來進(jìn)程間通信。在使用之前我們先來介紹Binder的幾個(gè)方法：

public final boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)

protected boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)

這兩個(gè)方法分別代表了客戶端和服務(wù)端，transact用來發(fā)送消息，onTransact負(fù)責(zé)接收transact傳過來的消息，這一點(diǎn)很容易理解。

code 方法標(biāo)識(shí)符，在相同進(jìn)程中，我們很容易的通過方法調(diào)用來執(zhí)行我們的目標(biāo)方法，但是在不同的進(jìn)程間，方法調(diào)用的方式就不能再用了，所以我們使用code來表示遠(yuǎn)程調(diào)用函數(shù)的標(biāo)識(shí)。這個(gè)標(biāo)識(shí)必須介于FIRST_CALL_TRANSACTION（0x00000001）和LAST_CALL_TRANSACTION（0x00ffffff）之間。
data Parcel類型的數(shù)據(jù)包，要傳給客戶端的請(qǐng)求參數(shù)。
reply 如果客戶端需要返回值，則reply就是服務(wù)端返回的數(shù)據(jù)。
flags 用來區(qū)分這個(gè)調(diào)用是普通調(diào)用還是單程調(diào)用，普通調(diào)用時(shí)，Client端線程會(huì)阻塞，直到從Server端接收到返回值，若flag==IBinder.FLAG_ONEWAY，則這次調(diào)用是單程調(diào)用，Client在傳出數(shù)據(jù)后會(huì)立即執(zhí)行下一段代碼，此時(shí)兩端異步執(zhí)行，單程調(diào)用時(shí)函數(shù)返回值必須為void （也就是單程調(diào)用必須舍棄返回值，要返回值就必須阻塞等待）

利用這兩個(gè)方法我們就可以實(shí)現(xiàn)Client和Server端的通信，接下來我們看看具體該怎么使用。在Server接收到Client傳來的消息（data）時(shí)，會(huì)對(duì)data進(jìn)行驗(yàn)證data.enforceInterface(DESCRIPTOR)，DESCRIPTOR是一個(gè)字符串類型的描述符，當(dāng)data的描述符跟DESCRIPTOR相同時(shí)才能通過驗(yàn)證。

public class Stub extends Binder {
    //描述符
    public static final java.lang.String DESCRIPTOR = "MyTestBinder";
    //code 方法描述符
    public static final int TRANSACTION_test0 = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    public static final int TRANSACTION_test1 = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);

    @Override
    protected boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
        switch (code) {
            case TRANSACTION_test0:
                //驗(yàn)證描述符
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                //執(zhí)行方法
                test0();
                return true;
            case TRANSACTION_test1:
                //驗(yàn)證描述符
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                //執(zhí)行方法
                test1(data, reply);
                return true;
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

    //無返回值
    private void test0() {
        Log.d("MyBinderServer", "test0");
    }

    //有返回值
    private void test1(Parcel data, Parcel reply) {
        Log.d("MyBinderServer", "test1");
        reply.writeInt(data.readInt() + 1);
    }
}

我們知道，要想實(shí)現(xiàn)Client和Server端的通信連接，就必須讓client知道server端的地址，就跟Http請(qǐng)求，我們要知道服務(wù)端的ip和端口。Binder通信其實(shí)也是一樣的，那么我們?cè)趺醋孋lient拿到Server的地址呢？一種是跟Http請(qǐng)求一樣，我們知道Http請(qǐng)求要把域名轉(zhuǎn)換成ip和端口，這就是DNS，我們也需要一個(gè)Binder的DNS。安卓中也為我們提供了Binder的“DNS”那就是ServiceManager，ServiceManager中注冊(cè)了所有系統(tǒng)服務(wù)（如MediaServer等），我們可以使用ServiceManager拿到遠(yuǎn)程的Binder地址，這種方式叫做有名Binder查找（有名Binder，如MediaServer等這些系統(tǒng)服務(wù)被注冊(cè)的時(shí)候都是有名字的，比如，我們通過WINDOW_SERVICE這個(gè)名字就能拿到WindowManager）。但是問題是向ServiceManager注冊(cè)服務(wù)的過程是系統(tǒng)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的，我們的應(yīng)用進(jìn)程不能注冊(cè)自己的Binder。另一種就是利用有名的Binder來輔助傳遞匿名的Binder，也就是說如果有某個(gè)有名Binder服務(wù)它提供了傳遞Binder的方法，那么我們就可以通過這個(gè)Binder服務(wù)來傳遞我們的匿名Binder，我們查找到這個(gè)有名的Binder是不是就能拿到我們的匿名Binder。正好AMS其實(shí)提供了這樣的功能，它通過Service.onBind把匿名的Binder封裝在了Service里面供我們調(diào)用。

 public class MyService extends Service {
    
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return new Stub();
    }
}

我們使用binderService()來獲取遠(yuǎn)程的Binder。

Intent serviceIntent = new Intent(this, MyService.class);
        bindService(serviceIntent, new ServiceConnection() {
            @Override
            public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                //service可以理解為是遠(yuǎn)程Binder的地址，我們利用他跟遠(yuǎn)程通信，C++層會(huì)轉(zhuǎn)換這個(gè)IBinder跟Binder進(jìn)行通信
            }

            @Override
            public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

            }
        }, BIND_AUTO_CREATE);

獲取到Binder之后我們補(bǔ)充好通信的代碼：

        bindService(serviceIntent, new ServiceConnection() {
            @Override
            public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                Parcel data0 = Parcel.obtain();//請(qǐng)求參數(shù)
                Parcel reply0 = Parcel.obtain();//響應(yīng)參數(shù)
                Parcel data1 = Parcel.obtain();
                Parcel reply1 = Parcel.obtain();

                //調(diào)用第一個(gè)方法
                try {
                    //添加描述符
                    data0.writeInterfaceToken(Stub.DESCRIPTOR);
                    /*
                     * 寫入?yún)?shù)，要想傳遞多個(gè)int參數(shù)，順序調(diào)用writeInt
                     * data0.writeInt(10);
                     * data0.writeInt(20);
                     * 獲取
                     * int num10 = data0.readInt();
                     * int num20 = data0.readInt();
                     */
                    data0.writeInt(10);
                    //發(fā)起遠(yuǎn)程調(diào)用
                    service.transact(Stub.TRANSACTION_test0, data0, reply0, 0);
                    reply0.readException();
                } catch (RemoteException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    data0.recycle();
                    reply0.recycle();
                }

                //調(diào)用第二個(gè)方法
                try {
                    //添加描述符
                    data1.writeInterfaceToken(Stub.DESCRIPTOR);
                    data1.writeInt(10);
                    //發(fā)起遠(yuǎn)程調(diào)用
                    service.transact(Stub.TRANSACTION_test1, data1, reply1, 0);
                    reply1.readException();
                    //讀取返回值
                    int num = reply1.readInt();
                    Log.d(TAG, "reply value: " + num);
                } catch (RemoteException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    data1.recycle();
                    reply1.recycle();
                }
            }

            @Override
            public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

            }
        }, BIND_AUTO_CREATE);

為了方便調(diào)用，我們寫一個(gè)代理類來封裝通信過程

public class Proxy {
    //描述符
    public static final java.lang.String DESCRIPTOR = "MyTestBinder";
    //code 方法描述符
    public static final int TRANSACTION_test0 = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    public static final int TRANSACTION_test1 = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
    private IBinder mRemote;

    public Proxy(IBinder remote) {
        this.mRemote = remote;
    }

    public void test1() {
        Parcel data0 = Parcel.obtain();//請(qǐng)求參數(shù)
        Parcel reply0 = Parcel.obtain();//響應(yīng)參數(shù)
        //調(diào)用第一個(gè)方法
        try {
            //添加描述符
            data0.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            /*
             * 寫入?yún)?shù)，要想傳遞多個(gè)int參數(shù)，順序調(diào)用writeInt
             * data0.writeInt(10);
             * data0.writeInt(20);
             * 獲取
             * int num10 = data0.readInt();
             * int num20 = data0.readInt();
             */
            data0.writeInt(10);
            //發(fā)起遠(yuǎn)程調(diào)用
            mRemote.transact(TRANSACTION_test0, data0, reply0, 0);
            reply0.readException();
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            data0.recycle();
            reply0.recycle();
        }
    }

    public int test2() {
        Parcel data1 = Parcel.obtain();
        Parcel reply1 = Parcel.obtain();
        //調(diào)用第二個(gè)方法
        int num = 0;
        try {
            //添加描述符
            data1.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            data1.writeInt(10);
            //發(fā)起遠(yuǎn)程調(diào)用
            mRemote.transact(TRANSACTION_test1, data1, reply1, 0);
            reply1.readException();
            //讀取返回值
            num = reply1.readInt();
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            data1.recycle();
            reply1.recycle();
        }
        return num;
    }
}

 bindService(serviceIntent, new ServiceConnection() {
            @Override
            public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                Proxy proxy = new Proxy(service);
                proxy.test1();
                int i = proxy.test2();
            }

            @Override
            public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

            }
        }, BIND_AUTO_CREATE);

模糊進(jìn)程間調(diào)用

前邊就是Binder的使用方式，但是至此還遺留了一個(gè)問題，我們的Service只有指定了新的進(jìn)程名之后才會(huì)是遠(yuǎn)程調(diào)用，如果通過bindService 傳遞過來的IBinder對(duì)象是同進(jìn)程的，那我們就不需要使用IBinder.transact進(jìn)行內(nèi)核通信了。我們知道同進(jìn)程之間利用方法調(diào)用方式就可以做到通信。我們?cè)趏nServiceConnected打印IBinder類型，如果發(fā)現(xiàn)是遠(yuǎn)程調(diào)用，傳給我們的 iBinder 是 BinderProxy 類型，BinderProxy是Binder的內(nèi)部類一樣實(shí)現(xiàn)了IBinder接口，他在native層會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)C++的BpBinder，BpBinder 最終會(huì)通過Binder驅(qū)動(dòng)跟Server端通信。如果是本地調(diào)用，打印出的類型為Stub，說明本地調(diào)用時(shí)，onServiceConnected傳過來的就是我們?cè)赟ervice的onBinde方法返回的Stub對(duì)象本身?；谶@個(gè)原理，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換方法。

首先我們要怎么判斷當(dāng)前是遠(yuǎn)程調(diào)用還是同進(jìn)程調(diào)用呢？我們使用queryLocalInterface(DESCRIPTOR)方法，Binder中queryLocalInterface不會(huì)返回空，而在BinderProxy的實(shí)現(xiàn)中，queryLocalInterface返回為null。 Binder：

public IInterface queryLocalInterface(String descriptor) {
        if (mDescriptor != null && mDescriptor.equals(descriptor)) {
            return mOwner;
        }
        return null;
    }

mOwner是attachInterface方法傳進(jìn)來的接口本身，后面還會(huì)出現(xiàn)這個(gè)方法。 BinderProxy：

public IInterface queryLocalInterface(String descriptor) {
        return null;
    }

當(dāng)發(fā)現(xiàn)是遠(yuǎn)程調(diào)用時(shí)我們創(chuàng)建上邊的Proxy來代理跨進(jìn)程通信過程。要是本地調(diào)用我們直接返回本地Stub對(duì)象。

public static IMyInterface asInterface(IBinder iBinder){
        if ((iBinder == null)) {
            return null;
        }
        //獲取本地interface
        IInterface iin = iBinder.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
        if (((iin != null) && (iin instanceof IMyInterface))) {
            //不為空，說明是本地調(diào)用，直接強(qiáng)轉(zhuǎn)后返回。
            //IMyInterface封裝了test0()、test1()兩個(gè)方法，本地對(duì)象和Proxy都繼承自接口
            return ((IMyInterface)iin );
        }
        //為null，遠(yuǎn)程調(diào)用，新建代理
        return new Proxy(iBinder);
    }

把上面相關(guān)代碼完善之后

public interface IBinderTest extends android.os.IInterface {
    /**
     * 本地Stub對(duì)象
     */
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements IBinderTest {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.XXX.XXXX.IBinderTest";

        public Stub() {
            //綁定DESCRIPTOR，并設(shè)置queryLocalInterface方法返回的mOwner
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }

        /**
         * 本地遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換
         */
        public static IBinderTest asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof IBinderTest))) {
                return ((IBinderTest) iin);
            }
            return new IBinderTest.Stub.Proxy(obj);
        }

        @Override
        public android.os.IBinder asBinder() {
            return this;
        }

        /**
         * 處理Client調(diào)用請(qǐng)求
         */
        @Override
        public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
            java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
            switch (code) {
                case INTERFACE_TRANSACTION: {
                    reply.writeString(descriptor);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_testVoidAidl: {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    this.testVoidAidl();
                    reply.writeNoException();
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_testStringAidl: {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    java.lang.String _result = this.testStringAidl();
                    reply.writeNoException();
                    reply.writeString(_result);
                    return true;
                }
                default: {
                    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
                }
            }
        }

        /**
         * 遠(yuǎn)程調(diào)用代理類
         */
        private static class Proxy implements IBinderTest {
            private android.os.IBinder mRemote;

            Proxy(android.os.IBinder remote) {
                mRemote = remote;
            }

            @Override
            public android.os.IBinder asBinder() {
                return mRemote;
            }

            public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
                return DESCRIPTOR;
            }

            @Override
            public void testVoidAidl() throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_testVoidAidl, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
            }

            @Override
            public java.lang.String testStringAidl() throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                java.lang.String _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_testStringAidl, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    _result = _reply.readString();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }
        }

        /**
         * 調(diào)用函數(shù)code
         */
        static final int TRANSACTION_testVoidAidl = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
        static final int TRANSACTION_testStringAidl = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
    }

    public void testVoidAidl() throws android.os.RemoteException;

    public java.lang.String testStringAidl() throws android.os.RemoteException;
}

如果你用過AIDL并且看過AIDL生成的代碼，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)上面代碼就是AIDL生成的。換掉Service的調(diào)用

public class MyService extends Service {

    private String TAG = "MyService";

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return new MyBinder();
    }

    class MyBinder extends IBinderTest.Stub{

        @Override
        public void testVoidAidl() throws RemoteException {
            Log.d(TAG, "testVoidAidl");
        }

        @Override
        public String testStringAidl() throws RemoteException {
            Log.d(TAG, "testStringAidl");
            return "hello";
        }
    }
}

以上就是Binder的使用方法以及原理的簡(jiǎn)單介紹。

Binder原理

之前介紹了Binder的基本使用，接下來我們來看下Binder的底層原理。

（圖片來源gityuan.com/2015/10/31/…），安卓的應(yīng)用內(nèi)存是隔離的，但是內(nèi)核空間是共享的，我們要實(shí)現(xiàn)IPC就要靠共享的內(nèi)核空間來交換數(shù)據(jù)。

Binder通信模型：

ioctl

Binder的通信原理：

由于用戶空間的隔離機(jī)制（沙盒模式），所以我們要利用內(nèi)核空間進(jìn)行IPC操作，用戶空間與內(nèi)核空間的交互使用的是linux內(nèi)核的ioctl函數(shù)，接下來簡(jiǎn)單了解一下ioctl的使用。 ioctl可以控制I/O設(shè)備（驅(qū)動(dòng)設(shè)備），提供了一種獲得設(shè)備信息和向設(shè)備發(fā)送控制參數(shù)的手段。簡(jiǎn)單來說就是使用ioctl可以對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行操作。由于我們IPC的過程中內(nèi)核空間使用虛擬驅(qū)動(dòng)設(shè)備/dev/binder控制通信過程，我們要跟這個(gè)Binder驅(qū)動(dòng)設(shè)備交互就要使用ioctl命令。簡(jiǎn)單介紹下，Linux要實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的使用需要三個(gè)角色

應(yīng)用程序（調(diào)用方），使用ioctl來發(fā)送操作指令。
驅(qū)動(dòng)程序，用來處理ioctl傳來的指令，并完成對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的操作。驅(qū)動(dòng)程序被注冊(cè)進(jìn)內(nèi)核之后，就會(huì)等待應(yīng)用程序的調(diào)用。
驅(qū)動(dòng)設(shè)備，在Binder機(jī)制中，驅(qū)動(dòng)設(shè)備是/dev/binder，這個(gè)文件被映射到每個(gè)系統(tǒng)Service的虛擬內(nèi)存中（后邊會(huì)講到），驅(qū)動(dòng)程序可以操作這個(gè)文件進(jìn)行進(jìn)程間數(shù)據(jù)交互。

下圖是Linux中應(yīng)用程序是怎么通過驅(qū)動(dòng)來操作硬件設(shè)備的：

來個(gè)圖來說一下應(yīng)用層與驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)的ioctl之間的聯(lián)系：

簡(jiǎn)單介紹一下函數(shù)：

int (*ioctl) (struct inode * node, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);

參數(shù)：

inode和file：ioctl的操作有可能是要修改文件的屬性，或者訪問硬件。要修改文件屬性的話，就要用到這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體了，所以這里傳來了它們的指針。
cmd：命令，接下來會(huì)講
arg：參數(shù)，接下來會(huì)講

返回值：如果傳入的非法命令，ioctl返回錯(cuò)誤號(hào)-EINVAL。內(nèi)核中的驅(qū)動(dòng)函數(shù)返回值都有一個(gè)默認(rèn)的方法，只要是正數(shù)，內(nèi)核就會(huì)傻乎乎的認(rèn)為這是正確的返回，并把它傳給應(yīng)用層，如果是負(fù)值，內(nèi)核就會(huì)認(rèn)為它是錯(cuò)誤了。

ioctl的cmd cmd就是一個(gè)數(shù)，如果應(yīng)用層傳來的數(shù)值在驅(qū)動(dòng)中有對(duì)應(yīng)的操作，那么就執(zhí)行，就跟IBinder的transact方法中函數(shù)標(biāo)識(shí)是一個(gè)道理. 要先定義個(gè)命令，就用一個(gè)簡(jiǎn)單的0，來個(gè)命令的頭文件，驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用函數(shù)都要包含這個(gè)頭文件：

/*test_cmd.h*/
#ifndef _TEST_CMD_H
#define _TEST_CMD_H

#define TEST_CLEAR 0/*定義的cmd*/

#endif /*_TEST_CMD_H*/

驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)ioctl：命令TEST_CLEAR的操作就是清空驅(qū)動(dòng)中的kbuf。

int test_ioctl (struct inode *node, struct file *filp, unsigned int cmd, uns igned long arg)
{
    int ret = 0;
    struct _test_t *dev = filp->private_data;
    switch(cmd){
        case TEST_CLEAR:
        memset(dev->kbuf, 0, DEV_SIZE);
        dev->cur_size = 0;
        filp->f_pos = 0;
        ret = 0;
        break;
        default: /*命令錯(cuò)誤時(shí)的處理*/
        P_DEBUG("error cmd!\n");
        ret = - EINVAL;
        break;
    }
    return ret;
}

然后在應(yīng)用程序中調(diào)用ioctl(fd, TEST_CLEAR);就可以執(zhí)行驅(qū)動(dòng)程序中的清除kbuf的方法。

ioctl的arg ioctl命令還可以傳遞參數(shù)，應(yīng)用層的ioctl(fd,cmd,...)后面的“...”是指可以傳任意類型的一個(gè)參數(shù)，注意是一個(gè)不是任意多個(gè)，只是不檢查類型。

binder初始化

我們了解ioctl之后就來看看Binder設(shè)備是怎么初始化的，這里介紹的是Binder設(shè)備，并不是Binder設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，Binder驅(qū)動(dòng)程序是misc設(shè)備驅(qū)動(dòng)，要想了解Binder驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)容，請(qǐng)點(diǎn)擊下面鏈接。

gityuan.com/2015/11/01/…

我們的系統(tǒng)服務(wù)創(chuàng)建的過程中，要?jiǎng)?chuàng)建打開Binder設(shè)備，下面是具體過程。我們先來介紹下frameworks/native/libs/binder/ProcessState.cpp，ProcessState用來儲(chǔ)存當(dāng)前進(jìn)程的各種信息，系統(tǒng)服務(wù)啟動(dòng)時(shí)會(huì)創(chuàng)建當(dāng)前進(jìn)程的ProcessState單例對(duì)象。

ProcessState::ProcessState()
    //打開binder 
    : mDriverFD(open_driver()) //
      //映射內(nèi)存的起始地址
    , mVMStart(MAP_FAILED)
    , mThreadCountLock(PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER)
    , mThreadCountDecrement(PTHREAD_COND_INITIALIZER)
    , mExecutingThreadsCount(0)
    , mMaxThreads(DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS)
    , mStarvationStartTimeMs(0)
    , mManagesContexts(false)
    , mBinderContextCheckFunc(NULL)
    , mBinderContextUserData(NULL)
    , mThreadPoolStarted(false)
    , mThreadPoolSeq(1)
{
    if (mDriverFD >= 0) {
        //分配虛擬地址空間，完成數(shù)據(jù)wirte/read，內(nèi)存的memcpy等操作就相當(dāng)于write/read(mDriverFD)
        mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);
        if (mVMStart == MAP_FAILED) {
            close(mDriverFD);
            mDriverFD = -1;
        }
    }
}

對(duì)于一個(gè)不懂C++的我，看起來其實(shí)挺難受的，但是這段代碼很重要，還是要看懂的。其實(shí)我們只需要關(guān)注這幾行重要代碼 open_driver() 下面會(huì)講 mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0) 分配虛擬內(nèi)存映射我們先來看open_driver函數(shù)

static int open_driver()
{
    int fd = open("/dev/binder", O_RDWR | O_CLOEXEC); //打開 /dev/binder
    if (fd >= 0) {
        int vers = 0;
        //通過ioctl通知binder驅(qū)動(dòng)binder版本
        status_t result = ioctl(fd, BINDER_VERSION, &vers);
        if (result == -1) {
            ALOGE("Binder ioctl to obtain version failed: %s", strerror(errno));
            close(fd);
            fd = -1;
        }
        if (result != 0 || vers != BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION) {
            ALOGE("Binder driver protocol does not match user space protocol!");
            close(fd);
            fd = -1;
        }
        //設(shè)置當(dāng)前fd最多支持DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS線程數(shù)量
        size_t maxThreads = DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS;
        result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads);
        if (result == -1) {
            ALOGE("Binder ioctl to set max threads failed: %s", strerror(errno));
        }
    } else {
        ALOGW("Opening '/dev/binder' failed: %s\n", strerror(errno));
    }
    return fd;
}

首先執(zhí)行int fd = open("/dev/binder", O_RDWR | O_CLOEXEC); 獲取到了驅(qū)動(dòng)文件的文件描述符。文件打開成功之后，使用ioctl查詢了版本號(hào)，并設(shè)置了最大的連接線程數(shù)。然后調(diào)用mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0)把/dev/binder文件映射到了進(jìn)程虛擬內(nèi)存空間，這里我們還要了解下linux的mmap函數(shù)。

mmap參考自：blog.itpub.net/7728585/vie…

在LINUX中我們可以使用mmap用來在進(jìn)程虛擬地址空間中分配創(chuàng)建一片虛擬內(nèi)存地址映射

我們可以在當(dāng)前進(jìn)程的虛擬內(nèi)存中獲得一塊映射區(qū)域，我們直接操作映射區(qū)域就可以間接操作內(nèi)核中的文件。我們使用mmap的目的是創(chuàng)建共享文件映射

進(jìn)程都有一份文件映射，并且都指向同一個(gè)文件，這樣就實(shí)現(xiàn)了共享內(nèi)存，Binder就是利用這種共享內(nèi)存方式去進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。每個(gè)進(jìn)程都會(huì)保留一份dev/binder設(shè)備的映射區(qū)域，這樣我們利用Binder，數(shù)據(jù)經(jīng)過一次拷貝就可以實(shí)現(xiàn)跨進(jìn)程，Linux的管道機(jī)制則需要四次拷貝

總結(jié)

1、介紹了Binder在Android中的使用方式 2、Binder機(jī)制原理，用戶進(jìn)程隔離，借助內(nèi)核空間進(jìn)行IPC 3、使用ioctl系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，調(diào)用Binder設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，完成IPC調(diào)用 4、dev/binder是Binder機(jī)制中的虛擬設(shè)備，利用Binder驅(qū)動(dòng)可以操作該設(shè)備（數(shù)據(jù)交互） 5、mmap指令可以創(chuàng)建進(jìn)程虛擬內(nèi)存映射空間，映射dev/binder文件，實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存，Binder一次拷貝原理

以上就是Android Binder的原理與使用的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Android Binder的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

您可能感興趣的文章: