安卓源码解析:Binder进程间通讯机制(1)-简况

什么是Binder？

　　Android是基于Linux内核开发的操作系统,在Android中，每个新开启的应用程序App启动时都会通过ActivityManagerService调用Dalvik虚拟机fork出一个新的进程,这个进程与Linux进程一样，拥有独立地址空间中,代码在其独立的空间中单独运行，互不干涉．
　　那么,一个拥有独立空间的应用程序进程如何向其他进程发送消息呢？显然需要开辟出一个两个进程共享的内存区域，通过这个内存区域进行通信．既进程间通讯(IPC)．安卓中实现进程间通信就是通过Binder驱动实现的
　　实际上，Linux本身有支持IPC的工具,但是Android中的Binder功能更加丰富，不仅可以用来实现进程间通信IPC，还支持进程间函数的相互调用RPC
　　在Android中通过Binder驱动实现进程间通信的原因如下．首先Binder采用了优秀的内存管理技术,再通过内核空间传递数据时可以保证数据的可靠性．其次，由于使用用户空间无法访问的内核空间来交换数据，所有IPC间的安全问题也得到了解决．

Binder架构简介

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　　上图为Binder的架构关系图，可以看出Binder采用C/S通信方式，由用户空间以及内核空间组成，Client，Server以及ServiceManager运行在用户空间，Binder驱动运行在内核空间．其中，ServiceManager和Binder驱动由系统提供，而Client和Server组件应由用户实现．
　　 server：功能的主要实现者，与client组件存在不同的进程中．底层Ｃ++中主要继承BnInterface的类．BnXXXX既为Server的组成部分．Java层中由继承了Stub的存根类组成．
　　 client：用戶需要調用server组件功能所提供的当前进程的代理对象，底层Ｃ++中主要继承BpInterface的类，BpXXXX即为Client的组成部分．Java层中由XxxxProxy的代理对象组成．
　　 ServiceManager：一个特殊的Service组件，是Binder进程间通信的上下文管理者，其他Service组件例如AMS，PMS初始化的时候都需要将自身通过ServiceManager的addService方法注册到底层的mServices中，调用的时候通过getService获取代理对象进行调用．
　　
　　各个组件在调用Binder驱动的时候都是通过函数 open，mmap，ioctl访问设备文件/dev/binder拿到文件描述符来实现与Binder进行交互的，而交互的目的就是实现进程间通讯．
　　 open：用来打开binder设备文件，返回文件描述符．
　　 mmap：在内核空间中开辟出一片内存区域，用来存放进程间通信的数据
　　 ioctl：用来执行不同的Binder执行，函数参数使用文件描述符以及要执行的命令，命令主要使用BINDER_WRITE_READ指令来执行进程间收发数据的操作．
　　Binder进程间通信主要由Ｃ/C++实现，Android还提供了供上层用户使用的Java调用接口．

Binder通讯模型

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　　上图简单介绍了Binder间通讯的简要步骤，以AMS为例．
　　
　　步骤一：一个运行在独立进程中的组件想要被其他组件调用，例如AMS，首先要将将自己注册到Binder的上下文管理者ServiceManager中．通过addService方法注册，并且制定这个Java服务的name．
　　
　　步骤二：进入到C/C++的addService方法，向ServiceManager发送一个ADD_SERVICE_TRANSACTION的进程间通信指令，将这个service组件封装到C++的Parcel对象中．
　　
　　步骤三：ADD_SERVICE_TRANSACTION由句柄值为０的Binder代理对象调动函数transact发送指令，最终调用了Binder本地对象的onTransct分发到真是实现功能的BServiceManager::addService将要注册的sevice组件保存在BServiceManager的mServices中．
　　
　　步骤四：当用户需要调用AMS中的方法，首先要获取AMS代理对象(Proxy)，会调用java层的ServiceMangaer.getService()方法，并传入组件名字．　
　　
　　步骤五：Ｃ/C++中定义了getService方法的具体实现，通过Binder代理对象函数transact发送指令GET_SERVICE_TRANSACTION．　
　　
　　步骤六：最终调用了Binder本地对象的onTransct方法分发到具体实现功能的BServiceManager::getService()方法，通过传递过来的name从mServies中获取，通过Prarcel对象reply中转换成java层的代理对象到java层，之后调用asInterface()将java服务代理对象转换成实现了与AMS相同接口的代理对象返回给调用者．
　