Binder原理解析

Binder

进程空间划分

用户空间：不可共享空间
内核空间：可共享空间，所有进程共用一个内核空间

用户空间和内核空间之间的交互

copy_from_user()：将用户空间数据拷贝到内核空间
copy_to_user()：将内核空间数据拷贝到用户空间

Binder模型

角色	作用	备注
Client进程	使用服务进程	客户端
Server进程	提供服务进程	服务端
ServiceManager进程	管理Server注册，查询	将字符串形式的Binder名字转换成具体引用
Binder驱动	1.用于连接Client进程，Server进程以及ServiceManager进程的虚拟驱动 2.通过内存映射(mmap)实现进程之间的数据传递 3.实现线程控制，Binder内部对线程池进行管理	Binder驱动持有每一个Server进程在内核空间的Binder实例，并提供给Client进程实例的引用

工作流程

Server进程注册服务
1. Server进程向Binder驱动发起注册服务请求
2. Binder驱动将Server信息转发给ServiceManager进程
3. ServiceManager进程进行注册
Client进程获取服务
1. Client进程通过服务名称向Binder驱动获取Server服务
2. Binder驱动将请求转发给ServiceManager进程
3. ServiceManager通过服务名称进行查询，如果查询到就向Binder驱动发送对应的Server服务
4. Binder将ServiceManager发送的Server进程返回给Client进程
5. 此时Client进程与Server进程建立关系
创建接收缓存区
1. Binder驱动创建出接收缓存区
2. 通过mmap()，实现地址映射关系
  1. 将通过ServiceManager查找到的Server进程和内核缓存区与接收缓存区进行内存地址映射
    
    只是建立了内存地址映射，无法传输数据
Client进程开始请求
1. Client进程通过系统进行调用copy_from_user()方法发送数据给内核缓存区，并挂起当前线程
2. Binder驱动通知Server进程进行解包
  
  由于内核缓存区和接收缓存区都与Server进程的用户地址区域存在地址映射，所以通过copy_from_user()方法，就相当于发送到了Server进程的用户地址区域
Server进程进行处理
1. Server进程通过自己内部的线程进行解包，并且调用目标方法
2. 将结果写入至自己的用户地址区域
  
  由于内核缓存区和接收缓存区都与Server进程的用户地址区域存在地址映射，就相当于发送到了内核缓存区
Client进程获取数据
1. Binder驱动唤醒Client进程处理的线程
2. Client线程通过系统调用copy_to_user()方法获取内核缓存区映射的Server进程的结果数据

Binder有自己的线程池，内部默认为16个，超出数量的请求会被阻塞，知道有空闲Binder线程处理

Client进程，Server进程，ServiceManager都是用户进程，不能直接调用，都必须通过Binder驱动调用

aHR0cDovL3VwbG9hZC1pbWFnZXMuamlhbnNodS5pby91cGxvYWRfaW1hZ2VzLzk0NDM2NS1iNDcwMDhhMDkyNjViOWM2LnBuZz9pbWFnZU1vZ3IyL2F1dG8tb3JpZW50L3N0cmlwJTdDaW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTI0MA.png

代码执行流程

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Client进程将需要传输的数据写入到Parcel之中，也就是目标方法的参数以及接口标识符
通过代理对象的transact()方法，将数据发送给Binder驱动
当前Client线程被挂起
Binder驱动根据代理对象找到对应的Server进程
发通至对应的Server进程，并通知进行数据解包
Server进程从当前线程池里取出处理线程，调用onTransact()方法进行解包，并通过标识符执行对应的方法，返回结果
Binder驱动根据代理对象返回结果
唤醒Clent进程处理线程，并勇敢代理对象获取到结果

代码流程结构

Server进程的定义
- interface是进程间通信定义的通用接口，通过定义接口，然后再服务端实现接口、客户端调用接口，就可实现跨进程通信，内部只有一个方法，返回当前接口关联的 Binder 对象
- 继承自interface的实现接口内部定义需要实现的接口方法，即Client进程需要调用的方法
```
public interface IIntf extends IInterface {
         public int fun(int a,int b);
}
public interface IInterface
{
    public IBinder asBinder();
}
```

Server进程的实现

interface实现类实现了定义的方法的具体实现，并且返回了IBinder

IInterface iintf = new IIntf(){
    //定义的方法
     public int add(int a,int b) {
          return a+b;
     }
    //转为Binder
     public IBinder asBinder（）{ 
          return myBinder ;
     }
};

Server进程的注册
- 将（parameter，descriptor）作为（key,value）对存入到Binder对象中的一个Map<String,IInterface>对象中
- Binder对象可根据descriptor通过queryLocalIInterface（）获得对应IInterface对象（即plus）的引用，可依靠该引用完成对请求方法的调用
```
//向Binder驱动注册服务(最终到ServiceManager中注册)
binder.attachInterface(iintf，"descriptor");
```

Server进程的处理

Binder的子类stub实现了onTransact()方法
用于执行Client进程所请求的目标方法
code：Client进程请求方法标识符。即Server进程根据该标识确定所请求的目标方法
data：目标方法的参数。
reply：目标方法执行后的结果，最终返回给Client进程
当Client进程发起远程请求时，远程请求会要求系统底层调用该方法，运行在Server进程的Binder线程池中

 public class Stub extends Binder {
          @Override
          boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){
          switch (code) { 
                case Stub.add： { 
                       //解包数据
                       data.enforceInterface("descriptor"); 
                       int  arg0  = data.readInt();
                       int  arg1  = data.readInt();
                       //通过参数获取真正执行方法的代理
                       int  result = this.queryLocalIInterface("descriptor").fun(arg0,arg1); 
                       //写入返回值
                       reply.writeInt(result); 
                       return true; 
                  }
           } 
      return super.onTransact(code, data, reply, flags); 
}

方法内部首先会通过code进行过滤操作，在指定操作中，通过queryLocalInterface(data.enforceInterface)获取IInterface对象，再把对应的参数获取并传入，最终把返回值写至reply对象中。

Client进程获取服务

通过bindServer()绑定Server进程中的Server
在onServiceConnected()回调之中，得到BinderProxy对象

private void bindRemoteService() {
        // 远程服务具体名称
        ComponentName componentName = new ComponentName(this, "com.me.dmn.mybinder.server.MyService");
        Intent intent = new Intent();
        intent.setComponent(componentName);
        // 绑定到服务
        bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }
 
    ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder) {
            // 持有binder的引用
            mBinder = iBinder;
            tvConnectState.setText("Connected");
        }
 
        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName componentName) {}
    };

Client使用服务
- 将需要传送的数据写入到Parcel对象中，目标方法的参数+IInterface接口对象的标识符descriptor
- 通过调用代理对象的transact() 将数据发送到Binder驱动，在发送数据后，Client进程的该线程会暂时被挂起
- Binder驱动根据代理对象找到对应的真身Binder对象所在的Server 进程（系统自动执行）
- Binder驱动把数据发送到Server 进程中，并通知Server进程执行解包（系统自动执行）
- Binder驱动根据代理对象沿原路将结果返回并通知Client进程获取返回结果，之前挂起的线程被唤醒
```
//将需要传送的数据写入到Parcel对象中
android.os.Parcel data = android.os.Parcel.obtain();
data.writeInt(1); 
data.writeInt(2); 
data.writeInterfaceToken("descriptor");；
android.os.Parcel reply = android.os.Parcel.obtain();

//将数据发送到Binder驱动
binderproxy.transact(Stub.add, data, reply, 0)

//获取数据
binderproxy.transact(Stub.ADD, data, reply, 0)；
reply.readException();
result = reply.readInt();
```