Native App 与 SurfaceFinger 建立 Binder 通信过程分析

以通俗易懂的语言，结合Android源码关键片段，为您解析Native App与SurfaceFlinger建立Binder通信的全过程。我们可以把这个过程想象成“跨城快递系统”，其中SurfaceFlinger是总部，Native App是分部，Binder驱动是物流网络，而ServiceManager则是快递目录。

一、通信前的准备：搭建物流网络（Binder驱动）

就像现实中的物流需要公路、铁路一样，Binder通信需要底层基础设施——Binder驱动。这个驱动在Android内核中实现，负责：

1. 维护进程间通信的“高速公路”
2. 记录服务地址簿（类似快递公司的网点目录）
3. 传递带有跟踪号的包裹（事务）

在SurfaceFlinger启动时，会执行以下关键操作（源码位置：frameworks/native/services/surfaceflinger/main_surfaceflinger.cpp）：

cpp
	int main(int, char**) {

	    sp<SurfaceFlinger> flinger = surfaceflinger::createSurfaceFlinger();

	    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

	    

	    // 向ServiceManager注册两个核心服务

	    sm->addService(String16("SurfaceFlinger"), flinger, false, 

	                  IServiceManager::DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL);

	    

	    sp<SurfaceComposerAIDL> composerAIDL = sp<SurfaceComposerAIDL>::make(flinger);

	    sm->addService(String16("SurfaceFlingerAIDL"), composerAIDL, false,

	                  IServiceManager::DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL);

	    

	    // 进入消息循环

	    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

	}

二、建立通信的三种方式解析

方式1：传统Binder接口（ISurfaceComposer）

这是比较底层的通信方式，就像使用物流公司的“专线运输”：

1. 服务端暴露：SurfaceFlinger实现ISurfaceComposer接口
2. 客户端获取：通过ISurfaceComposer::asInterface()获取代理
3. 典型操作：setTransactionState（更新显示状态）

方式2：AIDL接口（推荐方式）

这是现代Android推荐的方式，类似使用标准化的“快递单”：

1. AIDL定义：frameworks/native/libs/gui/aidl/android/gui/ISurfaceComposer.aidl

2. 核心方法：

   • createDisplay() 创建虚拟显示屏
   • createDisplayEventConnection() 监听VSYNC信号

3. 通信优势：自动生成类型安全的代理类，支持异步调用

方式3：Legacy接口（已废弃）

类似过时的“电报通信”，仅保留用于兼容旧系统。

三、完整通信流程示例

以创建虚拟显示屏为例，演示完整通信链路：

1. 服务端注册（SurfaceFlinger启动时）

   • 通过addService向ServiceManager注册服务
   • 相当于在快递目录登记“Android显示中心”

2. 客户端查询（Native App）

   cpp
   	sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
   
   	sp<IBinder> binder = sm->getService(String16("SurfaceFlingerAIDL"));
   
   	sp<ISurfaceComposer> composer = interface_cast<ISurfaceComposer>(binder);
   

   • 相当于查快递目录找到“Android显示中心”的联系方式

3. 方法调用（创建显示屏）

   cpp
   	sp<IBinder> displayBinder;
   
   	composer->createDisplay("VirtualDisplay", false, 60.0f, &displayBinder);
   

   • 相当于发送快递单，请求创建虚拟显示屏

4. 服务端处理（SurfaceFlinger进程）

   • 通过onTransact接收请求
   • 验证权限（需要android.permission.ACCESS_SURFACE_FLINGER）
   • 创建DisplayDevice对象
   • 返回操作结果

5. 结果返回（同步/异步）

   • 同步调用：直接返回显示ID
   • 异步调用：通过@OneWay注解实现

四、关键安全机制

1. 权限验证：

   cpp
   	// 在SurfaceFlinger的onTransact中
   
   	if (!checkPermission(android.Manifest.permission.ACCESS_SURFACE_FLINGER)) {
   
   	    return PERMISSION_DENIED;
   
   	}
   

2. 死亡通知：

   • 客户端注册IBinder::DeathRecipient
   • 服务端崩溃时自动收到通知

3. 引用计数：

   • Binder驱动自动管理服务生命周期
   • 最后一个客户端断开时释放资源

五、调试技巧

1. 查看注册服务：

   bash
   	adb shell service list | grep SurfaceFlinger
   

2. 跟踪Binder调用：

   bash
   	adb shell binder_state_dump | grep SurfaceFlinger
   

3. 调试日志：

   • 启用SurfaceFlinger调试日志：adb shell setprop debug.sf.showupdates 1
   • 跟踪Binder事务：adb shell setprop log.tag.SurfaceFlinger DEBUG

六、系统演进趋势

从Android 10开始，显示系统逐步向以下方向发展：

1. AIDL标准化：完全替代传统Binder接口
2. 安全增强：新增android.permission.WAKEUP_SURFACE_FLINGER权限
3. 性能优化：支持Binder调用链跟踪（atrace）

通过理解这个“跨城快递系统”的工作原理，您可以：

• 优化显示相关的Native代码性能
• 调试画面不更新、卡顿等显示问题
• 开发需要直接操作显示系统的底层功能（如VR/AR应用）