Android Framework Binder 总结

Binder系列传送门

Android Framework Binder 总结

Binder源码解析（一）

Binder源码解析（二）

一，Binder的定义

	定义	作用
从机制、模型角度	Binder是一种Android的实现跨进程通信（IPC）的方式（即Binder机制模型）	在Android中实现跨进程通信
从模型的结构、组成角度	Binder是一种虚拟的物理设备驱动（即Binder驱动）	连接Service、Client和Service Manager进程
从Android代码的实现角度	Binder是一个类，实现了IBinder接口（即Binder类）	将Binder机制模型以代码的形式具体是现在Android中

二，Binder与传统IPC对比

	Binder	共享内存	Socket
性能	需要拷贝一次	无需拷贝	需要拷贝两次
特点	基于C/S架构，易用性高	控制复杂，易用性差	基于C/S架构，作为一款通用接口，其传输效率低，开销大
安全性	为每个App分配UID，同时支持实名和匿名	依赖上层协议，访问接入点是开发的，不安全	依赖上层协议，访问接入点是开发的，不安全

三，Linux下传统的进程间通信原理

3.1 内存划分

用户空间是用户程序代码运行的地方，内核空间是内核代码运行的地方。为了安全，它们是隔离的，即使用户的程序崩溃了，内核也不受影响。

• 进程隔离

  为了保证 安全性 & 独立性，一个进程 不能直接操作或者访问另一个进程，即Android的进程是相互独立、隔离的

• 32位系统，即2^32，即总共可访问地址为4G。内核空间为1G，用户空间为3G。

• 64位系统，低位：0～47位才是有效的可变地址（寻址空间256T），高位：48～63位全补0或全补1。一般高位全补0对应的地址空间是用户空间。高位全补1对应的是内核空间

3.2 传统IPC传输数据

3.3 Binder传输数据

工作流程

1. Binder驱动，创建一块接收缓存区。
2. 实现地址映射关系：即根据需映射的接收进程信息，实现内核缓存区和接收进程用户空间地址同时映射到同一个接收缓存区中。
3. 发送进程通过系统调用 copy_from_user() 发送数据到虚拟内存区域（数据拷贝一次）
4. 由于内核缓存区和接收进程的用户地址空间存在映射关系（同时映射Binder创建的接收缓存区中），故相当于也发送到了接收进程的用户空间地址，即实现跨进程通信。

3.4 mmap

Linux通过将一个虚拟内存区域与一个磁盘上的对象关联起来，以初始化这个虚拟内存区域的内容，这个过程称为内存映射(memory mapping)。

• 对文件进行mmap，会在进程的虚拟内存分配地址空间，创建映射关系
• 实现这样的映射关系后，就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写到对应的文件磁盘上

四，Binder通信模型

图片引用自这里

角色说明

• 用户进程：使用服务的进程
• 服务进程：提供服务的进程
• Service Manager进程：管理服务的注册和查询
• Binder驱动：一种虚拟设备驱动，可以连接用户和服务，ServiceManager进程。

步骤说明

• 注册服务

  • 服务进程向Binder进程发起服务注册
  • Binder驱动将注册请求转发给ServiceManager进程
  • ServiceManager进程添加这个服务进程

• 获取服务

  • 用户进程向Binder驱动发起获取服务的请求，传递要获取的服务名称
  • Binder驱动将该请求转发给ServiceManager进程
  • ServiceManager进程查到到用户进程需要的服务进程信息
  • 最后通过Binder驱动将上述服务信息返回个用户进程

• 使用服务

  • Binder驱动为跨进程通信准备：实现内存映射
  • 用户进程将参数数据发送到服务进程
  • 服务进程根据用户进程要求调用目标方法
  • 服务进程将目标方法的结果返回给用户进程

五，Binder源码图解

Binder框架图解

Binder设计的类

Binder驱动

六，Binder源码解析

Binder源码解析（一）

Binder源码解析（二）

七，AIDL

AIDL (Android Interface Definition Language) 是一种接口定义语言，用于生成可以 在Android设备上两个进程之间进行进程间通信(Interprocess Communication, IPC) 的代码。如果在一个进程中（例如Activity）要调用另一个进程中（例如Service） 对象的操作，就可以使用AIDL生成可序列化的参数，来完成进程间通信。简言之，AIDL能够实现进程间通信，其内部是通过Binder机制来实现的。

AIDL的使用实质就是对Binder机制的封装，主要就是将Binder封装成一个代理对象proxy，从用户的角度看，就像是客户端直接调用了服务端的代码。

1. 创建 AIDL
   1. 创建要操作的实体类，实现 Parcelable 接口，以便序列化/反序列化
   2. 新建 aidl 文件夹，在其中创建接口 aidl 文件以及实体类的映射 aidl 文件
   3. Make project ，生成 Binder 的 Java 文件
2. 服务端
   1. 创建 Service，在其中创建上面生成的 Binder 对象实例，实现接口定义的方法
   2. 在 onBind() 中返回
3. 客户端
   1. 实现 ServiceConnection 接口，在其中拿到 AIDL 类
   2. bindService()
   3. 调用 AIDL 类中定义好的操作请求

八，Binder常见问题

1. Binder机制是如何跨进程的

由于发送方进程1和接收方进程2不能直接进行通信，由于内核空间是共享的，发送方通过copy_from_user()把数据直接拷贝到内核空间，因为内核空间与接收方的用户空间同时映射到一块物理内存中，所以说数据通过copy_from_user()拷贝到内核地址空间指定的虚拟内存后，相对于直接进入了接收方的用户空间，所以整个通信过程只进行了一次内存拷贝，这个映射就是通过mmap实现的。

2. 为什么Intent不能传递大数据

限制大小： 1M - 8K 实际传递过程中比（1M - 8K）还要小些，数据还需要打包 就好像网络通信过程中数据会有包头、命令等

如果在异步情况下，限制大小： （1M - 8K）/ 2

3. Binder 的线程管理

每个 Binder 的 Server 进程会创建很多线程来处理 Binder 请求，可以简单的理解为创建了一个 Binder 的线程池吧，而真正管理这些线程并不是由这个 Server 端来管理的，而是由 Binder 驱动进行管理的。

一个进程的 Binder 线程数默认最大是 16，超过的请求会被阻塞等待空闲的 Binder 线程。