Android源碼分析之了解Binder通信機制

IPC，即Inner-Process-communication，程序間通信，是Android系統中比較難以了解的一個概念。而Binder則是Android系統中特有的進行IPC的一種方式，相對于Linux自帶的其他方式（如管道）、socket、檔案等而言，Binder具有更大的效率和安全優勢。而本文将從各個層面深入探究Binder的原理。

一、Linux基礎

本文首先 介紹部分和Android的程序間通信有關的Linux基礎知識。

1.程序隔離/虛拟位址空間：Linux系統為了避免程序之間互相幹擾，給各個程序配置設定了一塊虛拟的位址空間，各個程序分别運作在各自的虛拟位址空間内。

2.系統調用：Linux提供的一種調用機制，通過系統調用，使用者控件可以通路核心的應用程式。

二、何為Binder

1.廣義來講，Binder可以了解為Android的一種跨程序通信方式。

2.從Android源碼來看，Binder是一個Java類，實作了IBinder接口。

3.從Android的FrameWork來看，Binder可以看做是ServiceManager連接配接各種系統自帶的Manager（如ActivityManager、WindowManager）和對應的Service（ActivityManagerService，WindowManagerService）的橋梁。

4.從應用層面來講，Binder是用戶端和服務端通信的媒介。當用戶端對服務端進行綁定時，服務端會傳回一個包含了服務端業務調用的Binder類對象，用戶端可以通過此對象調用服務端的方法和資料。

讀到此處，相信大家還是很難對Binder的應用場景，實作方式和作用有很直覺的了解，以下筆者将通過client調用Service的詳細過程對其進行解析。

三、詳解IPC

1、我們将主要圍繞上圖進行分析。

1）圖中有四個關鍵的對象：Server、Client、SeviceManager（圖中最下方的矩形）、Binder驅動。其中前三者運作在客戶空間，而Binder驅動運作在核心空間。Server、Client由應用程式負責提供，而Binder驅動和SeviceManager由系統提供。

2）Binder程序間通信實在OpenBinder的基礎上實作的，其中提供服務的程序分為服務程序，而通路服務的程序分為Client程序，兩者分别運作在不同的程序中。而Server程序和Client程序需要通信，需要借助運作在核心空間的Binder驅動，Binder驅動對使用者空間暴露了一個裝置檔案、dev/binder，應用程式可以依靠他來建立通信通道。

3）當Server空間中的Service啟動時（不一定是Service子類，但需要繼承IInterface接口），會在ServiceManager（下稱SM）中去進行注冊。SM可以看做是Binder程序通信間的上下文管理者，他也需要與Server和Client通信，可以看做是特殊的Service元件。

4）當Client需要調用Service（再次強調，這裡指的Service指的是繼承了IInterface的一個實作類，通常還有一個中間接口IService）中的方法或者資料時，需要根據類名在SM中進行查找，SM會傳回服務端的代理對象，代理對象（Proxy）實作了Service所對應的接口（假設命名為IService，繼承關系為：Service>IService>IInterface）的子類Stub，并對IService中定義的方法做了封裝，使其可以實作程序間讀寫資料（需要需要序列化），是以代理對象可以将資料交由IService的最終實作類進行處理，完成之後再傳回給Client。

上面就是Binder程序間通信機制的大緻流程。下面将在分别對SM，Service元件啟動和其代理對象具體擷取過程作詳細介紹。

5）SM：SM由系統負責啟動，啟動過程分為三個步驟：打開裝置檔案dev/binder将其映射到本程序的位址空間；将自己注冊為Binder程序間通信的額上下文管理者；調用函數binder_loop來循環等待和處理Client的通信請求。SM中含有四個方法getService、checkService、addService、listService，Client通過getService擷取Service的代理對象，Service通過addService将自己注冊進SM中。SM運作在自己的獨立空間，也繼承了IInterface，是以它自身和Server及Client通信也需要跨程序：當Client需要通過SM的getService方法擷取Service代理對象或者Service需要通過addService進行注冊時時，也需要先擷取SM的代理對象，但是不同的是其代理對象擷取比較簡單，Android系統在Binder庫中提供了一個函數defaultServiceManager，通過此方法即可擷取到。

6）Service啟動過程：Service元件是在Server程序中運作的，Server程序啟動時，首先将它裡面的Service元件注冊到SM中，接着再啟動一個Binder線程池來等待和處理Client程序的通信請求。

7）Service代理對象擷取：參考下面AIDL的解析。

四、IPC具體實作：AIDL