Android基础——Binder详解

心在梦在
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一、 Linux内核的基础知识

1.1 进程隔离/虚拟地址空间

进程隔离是为保护操作系统中进程互不干扰而设计的一组不同硬件和软件的技术。这个技术是为了避
免进程A写入进程B的情况发生。 进程的隔离实现，使用了虚拟地址空间。进程A的虚拟地址和进程B
的虚拟地址不同，这样就防止进程A将数据信息写入进程B。

以上来自维基百科；操作系统的不同进程之间，数据不共享；对于每个进程来说，它都天真地以为自己独享了整个系统，完全不知道其他进程的存在；(有关虚拟地址，请自行查阅）因此一个进程需要与另外一个进程通信，需要某种系统机制才能完成。

1.2 系统调用

用户空间访问内核空间的唯一方式就是系统调用；通过这个统一入口接口，所有的资源访问都是在内核的控制下执行，以免导致对用户程序对系统资源的越权访问，从而保障了系统的安全和稳定。

1.3 驱动

驱动程序一般指的是设备驱动程序（Device Driver），是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作；

二、 Binder通信机制介绍

2.1 为什么使用Binder

Android使用的Linux内核拥有着非常多的跨进程通信机制，比如管道，System V，Socket等；为什么还需要单独搞一个Binder出来呢？主要有两点，性能和安全。在移动设备上，广泛地使用跨进程通信肯定对通信机制本身提出了严格的要求；Binder相对出传统的Socket方式，更加高效；另外，传统的进程通信方式对于通信双方的身份并没有做出严格的验证，只有在上层协议上进行架设；比如Socket通信ip地址是客户端手动填入的，都可以进行伪造；而Binder机制从协议本身就支持对通信双方做身份校检，因而大大提升了安全性。这个也是Android权限模型的基础。

2.2 Binder通信模型

2.2.1 非跨进程通信

整个通信步骤如下：

  1. SM（ServiceManager）建立(建立通信录)；首先有一个进程向驱动提出申请为SM；驱动同意之后，SM进程负责管理Service（注意这里是Service而不是Server，因为如果通信过程反过来的话，那么原来的客户端Client也会成为服务端Server）不过这时候通信录还是空的，一个号码都没有。
  2. 各个Server向SM注册(完善通信录)；每个Server端进程启动之后，向SM报告，我是zhangsan, 要找我请返回0x1234(这个地址没有实际意义，类比)；其他Server进程依次如此；这样SM就建立了一张表，对应着各个Server的名字和地址；就好比B与A见面了，说存个我的号码吧，以后找我拨打10086；
  3. Client想要与Server通信，首先询问SM；请告诉我如何联系zhangsan，SM收到后给他一个号码0x1234；Client收到之后，开心滴用这个号码拨通了Server的电话，于是就开始通信了。
    那么Binder驱动干什么去了呢？这里Client与SM的通信，以及Client与Server的通信，都会经过驱动，驱动在背后默默无闻，但是做着最重要的工作。驱动是整个通信过程的核心，因此完成跨进程通信的秘密全部隐藏在驱动里面；

2.2.2 跨进程通信模型

首先，Server进程要向SM注册；告诉自己是谁，自己有什么能力；在这个场景就是Server告诉SM，它叫zhangsan，它有一个object对象，可以执行add 操作；于是SM建立了一张表：zhangsan这个名字对应进程Server;

然后Client向SM查询：我需要联系一个名字叫做zhangsan的进程里面的object对象；这时候关键来了：进程之间通信的数据都会经过运行在内核空间里面的驱动，驱动在数据流过的时候做了一点手脚，它并不会给Client进程返回一个真正的object对象，而是返回一个看起来跟object一模一样的代理对象objectProxy，这个objectProxy也有一个add方法，但是这个add方法没有Server进程里面object对象的add方法那个能力；objectProxy的add只是一个傀儡，它唯一做的事情就是把参数包装然后交给驱动。(这里我们简化了SM的流程，见下文)

但是Client进程并不知道驱动返回给它的对象动过手脚，毕竟伪装的太像了，如假包换。Client开开心心地拿着objectProxy对象然后调用add方法；我们说过，这个add什么也不做，直接把参数做一些包装然后直接转发给Binder驱动。

驱动收到这个消息，发现是这个objectProxy；一查表就明白了：我之前用objectProxy替换了object发送给Client了，它真正应该要访问的是object对象的add方法；于是Binder驱动通知Server进程，调用你的object对象的add方法，然后把结果发给我，Sever进程收到这个消息，照做之后将结果返回驱动，驱动然后把结果返回给Client进程；于是整个过程就完成了。

由于驱动返回的objectProxy与Server进程里面原始的object是如此相似，给人感觉好像是直接把Server进程里面的对象object传递到了Client进程；因此，我们可以说Binder对象是可以进行跨进程传递的对象

2.3 Binder到底是什么

  1. 通常意义下，Binder指的是一种通信机制
  2. 对于Server进程来说，Binder指的是Binder本地对象，对于Client来说，Binder指的是Binder代理对象
  3. 对于传输过程而言，Binder是可以跨进程传递的对象

三、 AIDL

Android基础——AIDL Demo

参考资料
Binder学习指南

有2篇文章分析的也很好，记录下 # 3分钟带你看懂android的Binder机制 # 写给 Android 应用工程师的 Binder 原理剖析

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