Binder源码阅读指南之java层

用户124032156396
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这里以gityuan的代码作为示例

public class ClientDemo { public static void main(String[] args) throws RemoteException { System.out.println("Client start"); IBinder binder = ServiceManager.getService("MyService"); //获取名为"MyService"的服务 IMyService myService = new MyServiceProxy(binder); //创建MyServiceProxy对象 myService.sayHello("binder"); //通过MyServiceProxy对象调用接口的方法 System.out.println("Client end"); } } public class ServerDemo { public static void main(String[] args) { System.out.println("MyService Start"); Looper.prepareMainLooper(); //开启循环执行 android.os.Process.setThreadPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND); //设置为前台优先级 ServiceManager.addService("MyService", new MyService());//注册服务 Looper.loop(); } }

获取ServiceManager

在ServerDemo中可以看到在获取服务之前，先要想ServiceManager添加服务ServiceManager.addService()，既然有添加，那必定有一个地方去存储它，存储的地方就是ServiceManager，那么要怎么获取到ServiceManager呢？先从ServiceManager.addService()开始，在开始之前先来看一下获取ServiceManager的UML图

类图

get-servicemanager-class.png

有几个特殊的类要解释一下

  1. BinderProxy，native binder的存储类，里面存储的是native binder的指针，并且不是由Java类初始化，是在JNI代码中加载和创建
  2. IServiceManager.Stub，这个是个抽象类，没有实现类，在平常使用Binder的时候一般都是继承它作为Binder实体类，但是IServiceManager是工作在native中的服务，所以Stub类不会被继承，这种方式也常见于获取C++ Binder服务的时候

ServiceManager.addService()

最终调用到addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated, int dumpPriority)，它里面的代码就一行

getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated, dumpPriority)

看到正主getIServiceManager()了

ServiceManager.getIServiceManager()

private static IServiceManager getIServiceManager() { if (sServiceManager != null) { return sServiceManager; }

// Find the service manager sServiceManager = ServiceManagerNative .asInterface(Binder.allowBlocking(BinderInternal.getContextObject())); return sServiceManager; }

这里使用的是单例模式，没有加线程保护，因为这个接口并不给应用使用，以及应用也不能直接操作addService()``getService()等接口，所以getIServiceManager()可以是认为运行在主线程中，没错，我们与ServiceManager的通信也是采用Binder，只是ServiceManager的Binder是有点特殊，我们先看ServiceManagerNative.asInterface()这个方法

ServiceManagerNative.asInterface()

public static IServiceManager asInterface(IBinder obj) { if (obj == null) { return null; }

// ServiceManager is never local return new ServiceManagerProxy(obj); }

直接创建了一个ServiceManagerProxy对象

ServiceManagerProxy初始化

public ServiceManagerProxy(IBinder remote) { mRemote = remote; mServiceManager = IServiceManager.Stub.asInterface(remote); }

  1. mRemote = remote;这个是老的方式，gityuan的Binder系列7-framework层分析，就是使用这种方式
  2. mServiceManager = IServiceManager.Stub.asInterface(remote);是通过AIDL方式进行通信，显得更加简洁一点

这里说明一点AIDL并不等于Binder通信，它只是让Binder通信变得更加简单，就如同Retrofit和okhttp的关系，AIDL生成的java代码在out目录下，所以想要分析的话得要先编译过Android源码才行，具体的路径是out/soong/.intermediates/frameworks/base/framework-minus-apex/android_common/javac/shard30/classes/android/os/IServiceManager.class使用AndroidStudio，IDEA或者反编译工具可以打开查看，如果想直接看的话我把它拷贝了一份IServiceManager.java

IServiceManager.Stub.asInterface()

public static IServiceManager asInterface(IBinder obj) { if (obj == null) { return null; } else { IInterface iin = obj.queryLocalInterface("android.os.IServiceManager"); return (IServiceManager)(iin != null && iin instanceof IServiceManager ? (IServiceManager)iin : new IServiceManager.Stub.Proxy(obj)); } }

逻辑很简单

  1. 如果是相同进程，直接返回Binder对象，由于ServiceManager是单独处于一个进程，这里不会是相同进程，至于本地Service是怎么连接到的，我们稍后再讨论
  2. 如果不是相同进程，则创建IServiceManager.Stub.Proxy

IServiceManager.Stub.Proxy初始化

Proxy(IBinder remote) { this.mRemote = remote; }

这个和ServiceManagerProxy老的初始化方式是不是一模一样，再来看看IServiceManager.Stub.Proxy.addService()

public void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated, int dumpPriority) throws RemoteException { Parcel _data = Parcel.obtain(); Parcel _reply = Parcel.obtain();

try { _data.writeInterfaceToken("android.os.IServiceManager"); _data.writeString(name); _data.writeStrongBinder(service); _data.writeInt(allowIsolated ? 1 : 0); _data.writeInt(dumpPriority); boolean _status = this.mRemote.transact(3, _data, _reply, 0); if (!_status && IServiceManager.Stub.getDefaultImpl() != null) { IServiceManager.Stub.getDefaultImpl().addService(name, service, allowIsolated, dumpPriority); return; }

_reply.readException(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } }

和老方式也基本一样，所以新方式只是自动生成了这部分代码，减少了代码量，让IPC看起来就是一个方法调用，但最终都是调用IBinder.transact()方法进行IPC，接下来回到ServiceManager.getIServiceManager()方法中，上面的只能算作是一些代码技巧而已，接下来就是Binder的核心，获取ServiceManager的IBinder对象。

BinderInternal.getContextObject()

这是一个native方法，对应到android_util_Binder.cpp的android_os_BinderInternal_getContextObject()

android_os_BinderInternal_getContextObject()

这里做了两件事情：

  1. 通过调用ProcessState.getContextObject(NULL)获取sp，注意这里传递的参数NULL，即要获取的是IServiceManager的Binder，这一步留作native Binder解析流程中详细阐述
  2. 调用javaObjectForIBinder()将IBinder转为java对象，即BinderProxy对象，转换的过程就是将IBinder的指针(long类型)存储在BinderProxy的mNativeData中

javaObjectForIBinder()

  1. 检查是不是Binder类型，这一步是判断是不是传入的是JavaBBinder类型

  2. 创建BinderProxyNativeData类型的指针,并初始化对应的字段

  3. 将其IBinder的智能指针引用放到BinderProxyNativeData.mObject当中

  4. 通过CallStaticObjectMethod()调用BinderProxy.getInstance()并传递对应的参数，这里又引出了一个问题，**我们都知道调用一个类的静态方法是会触发类的加载，可以看到这里直接传的是gBinderProxyOffsets.mClass，说明BinderProxy.class对象已经加载完成了，那么这个gBinderProxyOffsets又是怎么初始化的呢？**答案是在虚拟机启动的时候就加载完成了，具体的调用栈大致如下

//AndroidRuntime.cpp，这部分是将函数指针进行绑定，使用宏的目的是为了方便DEBUG，可以定义不同的结构体，进行不同的初始化操作 #define REG_JNI(name) { name } struct RegJNIRec { int (mProc)(JNIEnv); }; extern int register_android_os_Binder(JNIEnv* env);//申明函数，使用静态链接链入 static const RegJNIRec gRegJNI[] = { ... REG_JNI(register_android_os_Binder),//宏展开就是结构体的初始化操作{register_android_os_Binder} ... }; //AndroidRuntime.cpp，这部分在进程启动时调用 AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector& options, bool zygote) int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env) static int register_jni_procs(const RegJNIRec array[], size_t count, JNIEnv* env) //android_util_Binder.cpp int register_android_os_Binder(JNIEnv* env) static int int_register_android_os_BinderInternal(JNIEnv* env)

  1. 下面的代码没有看懂，但是关系不是很大

如此一来返回的就是BinderProxy的对象实例，它也是实现了IBinder的接口

BinderProxy.getInstance()

方法签名如下private static BinderProxy getInstance(long nativeData, long iBinder)，是一个私有的静态方法，返回的是BinderProxy的对象实例，再来对比一下CallStaticObjectMethod(gBinderProxyOffsets.mClass, gBinderProxyOffsets.mGetInstance, (jlong) nativeData, (jlong) val.get())，应该会觉得很相似。前面两个参数gBinderProxyOffsets.mClass和gBinderProxyOffsets.mGetInstance代表的分别是BinderProxy.class对象以及getInstance的方法名字，具体的可以看static int int_register_android_os_BinderProxy(JNIEnv* env)函数是怎么初始化gBinderProxyOffsets的字段的；后面两个参数就是getInstance的两个参数，将指针转成jlong类型传入到BinderProxy.getInstance()当中。接下来看一下getInstance中的逻辑

  1. 看看有没有缓存的BinderProxy对象，有则直接返回，这里可以缓存BinderProxy的原因是BinderProxy<==>Binder是一一对应的，所以对于一个Binder服务来说，只需要要一个BinderProxy即可，所以可以是全局的
  2. 如果没有，则创建一个BinderProxy实例，并存入到缓存中
  3. 之后的BinderProxy的初始化只做了一件事，将传递过来的BinderProxyNativeData的指针对应的jlong，存入到mNativeData中，实现了BinderProxy和native binder的关联

以上就是获取IServiceManager整个过程，需要记住一点就是IServiceManager的所有接口，最终都是调用BinderProxy.transact()方法中

ServiceManager.addService()

回到最开始添加服务的位置，方法签名如下

public static void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated,int dumpPriority){ try { getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated, dumpPriority); } catch (RemoteException e) { Log.e(TAG, "error in addService", e); } }

在获取到IserviceManager之后的addService()则会调用到AIDL生成的方法当中

IServiceManager.Proxy.addService()

这个方法的代码在上面有贴出，逻辑如下

  1. 获取Parcel对象，分为两种，传递数据的data和获取回复的reply
  2. 写入两个String对象，分别是token和服务名称
  3. 写入Binder对象，这里我们在下面进行讨论
  4. 调用IBinder.transact()方法，之前获取IServiceManager的时候就说过返回的是BinderProxy的对象实例，所以看BinderProxy.transact()方法

BinderProxy.transact()

  1. 判断是不是异步的Binder，这里有个变量mWarnOnBlocking，还记得之前在调用BinderInternal.getContextObject()之后还做了一个操作Binder.allowBlocking(BinderInternal.getContextObject())，这里会将mWarnOnBloking置为false，所以这块逻辑一般都是走不到
  2. 是否添加Trace，主要是性能跟踪
  3. 接下来的一堆操作不是很理解是要干嘛的，最后是调用到transactNative()，这是个native方法，方法签名如下transactNative(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)，对应android_util_Binder.cpp的android_os_BinderProxy_transact()

android_os_BinderProxy_transact()

  1. 判断dataObj是否为NULL，所以即使不传任何数据，也要在调用transact()之前调用Parcel.obtain()获取Parcel对象
  2. 将java端的Parcel对象转为native的Parcel，包括data和reply，转换的方式其实和BinderProxy很类似，之后我们再来讨论
  3. 之后调用getBPNativeData()将BinderProxy.mNativeData转为指向BinderProxyNativeData的指针，从而获取到sp
  4. 之后调用native 的Binder的transact()方法进行，这部分留到native 的解析的时候再说

IServiceManager.getService()

其实是一样的逻辑，都是通过BinderProxy.tansact()进行传递到 JNI再到native binder，包括开头的Demo中客户端调用sayHello()向服务进行通信，是不是和addService()很像，其中的逻辑是一模一样的。getService()和addService()唯一区别是对于reply的处理，getService()需要获取native传回来的IBinder，我们接下来讨论Parcel的时候看一下

Parcel和Parceable

为什么要Parcelable

这里涉及到对象的深拷贝和浅拷贝，由于java对象都是通过引用来使用的，引用说白了还是指针。问题就在于此，浅拷贝只是将对象中的数据一字节一字节的拷贝，如果对象含有另一对象的引用，就会造成拷贝出来的对象指向同一个对象，这还只是其一，对于远程调用来说，如果只是浅拷贝，拷贝过来的对象中的引用根本就是null(进程的内存隔离)。

解决的方法就是深拷贝，所谓深拷贝就是将对象中引用不断的进行“解析”，怎么“解析”呢？不要忘记了Java中的8个基本类型，所有的java对象都是由这8个基本类型组成，“解析”之后就变成一个个有序的字节序列，说它有序是因为“解析”的过程要按照一定的顺序，不然就不能“反解析”了，“反解析“的过程就是将有序的字节序列变成对象的过程，这个“解析”的过程就是序列化，“反解析”的过程就是反序列化

Java中的序列话需要实现Serializeable以及设置一个serialVersionUID，不过由于Serializeable会产生大量的临时对象，所以Android序列化使用的都是Parceable

总结

对于面试，一定要有良好的心态，这位小伙伴面试美团的时候没有被前面阿里的面试影响到，发挥也很正常，也就能顺利拿下美团的offer。 小编还整理了大厂java程序员面试涉及到的绝大部分面试题及答案，希望能帮助到大家，

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最后感谢大家的支持，希望小编整理的资料能够帮助到大家！也祝愿大家都能够升职加薪！

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