Android 系统中跨进程通信（Binder机制）在 C++ 层的实现原理

一句话概括

这篇文章讲解Android 系统中跨进程通信（Binder机制）在 C++ 层的实现原理，主要拆解了三个关键角色：协议类（菜单）、服务端（厨师）、客户端（顾客）。

---

形象比喻

想象一家餐厅的运作：

1. ​​协议类（IHelloService）​​：就像一份菜单，定义了"打招呼"和"向某人打招呼"两个服务项目
2. ​​服务端（BnHelloService）​​：后厨的厨师，真正实现做菜（具体业务逻辑）
3. ​​客户端（BpHelloService）​​：餐厅前台的接单员，负责把顾客需求转达给后厨
4. ​​Binder驱动​​：相当于传菜员，负责在厨师和接单员之间传递信息

---

核心组件详解

1. 协议类（菜单）

cpp
Copy
class IHelloService: public IInterface {
    virtual void sayHello() = 0;          // 定义打招呼服务
    virtual int sayHelloTo(name) = 0;     // 定义带参数的打招呼服务
};

• ​​作用​​：定义服务接口（就像菜单列出的菜品）

• ​​特点​​：

  • 继承自IInterface，具备转换为Binder对象的能力
  • 使用DECLARE_META_INTERFACE宏生成辅助代码，方便接口转换

2. 服务端实现（厨师）

cpp
Copy
class BnHelloService: public BnInterface<IHelloService> {
    status_t onTransact(...) { // 处理来自客户的请求
        switch(请求类型) {
            case 打招呼: 执行sayHello();
            case 带参数打招呼: 执行sayHelloTo(name);
        }
    }
    // 实际业务实现
    void sayHello() { ALOGI("Hello!"); } 
};

• ​​继承结构​​：

  • BnInterface：组合了协议接口和Binder基础功能
  • BBinder：本地Binder对象，处理跨进程请求的基类

• ​​关键方法​​：

  • onTransact：收到请求时的处理中心（类似厨师的做菜流程）
  • 实际服务方法：真正执行业务逻辑的地方

3. 客户端代理（接单员）

cpp
Copy
class BpHelloService: public BpInterface<IHelloService> {
    void sayHello() {
        打包数据->通过BpBinder发送请求->接收结果
    }
};

• ​​核心组成​​：

  • BpInterface：组合协议接口和代理功能
  • BpRefBase：持有BpBinder（实际通信工具）

• ​​工作流程​​：

  1. 将方法调用打包成数据包（Parcel）
  2. 通过BpBinder发送给服务端
  3. 接收返回结果并解析

---

核心类关系图

客户端                                服务端
BpHelloService -> BpBinder ------> BBinder <- BnHelloService
       ↑                               ↑
       └── 共用协议接口 IHelloService ──┘

---

工作流程示例（以打招呼为例）

1. ​​客户端调用​​：

   cpp
   Copy
   helloService->sayHello();
   

2. ​​数据打包​​：将方法名、参数打包成Parcel数据包

3. ​​跨进程发送​​：通过BpBinder发送请求码（HELLO_SVR_CMD_SAYHELLO）

4. ​​服务端处理​​：

   • Binder驱动将请求路由到正确的BBinder
   • 触发onTransact方法，解析请求码
   • 调用真正的sayHello()实现

5. ​​结果返回​​：将执行结果打包返回客户端

---

关键设计思想

1. ​​接口与实现分离​​：通过协议接口实现客户端/服务端解耦
2. ​​代理模式​​：客户端通过代理对象访问远程服务
3. ​​数据序列化​​：使用Parcel进行数据打包/解包
4. ​​请求路由​​：通过transaction code区分不同服务方法

这种设计使得Android系统可以优雅地实现跨进程通信，开发者只需要关注业务逻辑的实现，复杂的通信细节都由Binder框架自动处理。