Oct 31, 2015
基于Android 6.0的源码剖析
一、概述
Android系统中，每个应用程序是由Android的Activity、Service、Broadcast，ContentProvider这四剑客的中一个或多个组合而成。比如多个Activity可能运行在不同的进程中，那么针对这种跨进程Activity间的通信，Android采用的是Binder进程间通信机制。不仅于此，整个Android系统架构中，大量采用了Binder机制作为IPC（进程间通信）方案，当然也存在部分其他的IPC方式，比如Zygote通信便是采用socket。
Binder作为Android系统提供的一种IPC机制，无论从系统开发还是应用开发，都是Android系统中最重要的组成，也是最难理解的一块知识点。要深入了解Binder机制，最好的方法便是阅读源码，借用Linux鼻祖Linus Torvalds曾说过的一句话：Read The Fucking Source Code。
二、 Binder
2.1 IPC原理
从进程角度来看IPC机制
每个Android的进程，只能运行在自己进程所拥有的虚拟地址空间。对应一个4GB的虚拟地址空间，3GB是用户空间，1GB是内核空间，当然内核空间的大小是可以通过参数配置调整的。其中用户空间，不同进程之间彼此是不能共享的，而内核空间却是可共享的。那么Client进程向Server进程通信，需要依赖两个进程可共享的内核空间。Client端与Server端进程的交互可通过ioctl等方法来进行通信交互。
2.2 Binder原理
Binder通信采用c/s架构，从组件视角来说，包含Client、Server、ServiceManager以及binder驱动，其中ServiceManager用于管理系统中的各种服务。
从图中可以看出无论是注册服务，还是获取服务都离不开Service Manager（注：此处的Service Manager是指Native层的ServiceManager，后面还讲到framework层的Service Manager，与其功能不尽完全相同）。ServiceManager是整个Binder通信机制的大管家，是Android进程间通信机制Binder的守护进程，要掌握Binder机制，首先需要了解系统是如何首次启动Service Manager。当Service Manager启动之后，Client端和Server端通信时都需要先获取Service Manager接口，才能开始通信服务。
图中Client/Server/ServiceManage之间的相互通信都是基于Binder机制。既然基于Binder机制通信，那么同样也是C/S架构，则每个步骤都有相应的客户端与服务端。有了Service Manager，便可以开始注册和获取服务。
- 注册服务(addService)：Server进程要先注册Service到ServiceManager。该过程：Server是客户端，ServiceManager是服务端。
- 获取服务(getService)：Client进程使用某个Service前，须先向ServiceManager中获取相应的Service。该过程：Client是客户端，ServiceManager是服务端。
- 使用服务：Client根据得到的Service信息建立与Service所在的Server进程通信的通路，然后就可以直接与Service交互。该过程：client是客户端，server是服务端。
图中的Client,Server,Service Manager之间交互都是虚线表示，是由于它们彼此之间不是直接交互的，而是都通过与Binder驱动进行交互的，从而实现IPC通信方式。其中Binder驱动是内核空间，Client,Server,Service Manager属于用户空间。
另外，Binder驱动和Service Manager可以看做是Android平台的基础架构，而Client和Server是Android的应用层，开发人员只需自定义实现client、Server端，借助Android的基本平台架构便可以直接进行IPC通信。文章Binder系列7 —— 如何使用Binder分别从Native层和framework层的两个视角来阐述系统工程师可如何实现自己的Binder通信。文章Binder系列8 —— 如何使用AIDL是从App视角来阐述应用开发工程师可如何在自己的App中应用Binder通信的。
2.3 C/S模式
BpBinder(客户端)和BBinder(服务端)都是Android中Binder通信相关的代表，它们都从IBinder类中派生而来，关系图如下：
- client端：BpBinder.transact()来发送事务请求；
- server端：BBinder.transact()会接收到相应事务。
三、 提纲
在后续的Binder源码分析过程中所涉及的源码，会有部分的精简，主要是去掉所有log输出语句，已减少代码篇幅过于长。通过前面的介绍，下面罗列一下关于Binder系列文章的提纲：
如果觉得本文对您有所帮助，请关注我的微信公众号：gityuan， 微博：Gityuan。 或者点击这里查看更多关于我的信息
