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前言
如果你接觸過 跨進程通信 （
IPC），那么你對Binder一定不陌生雖然 網(wǎng)上有很多介紹
Binder的文章，可是存在一些問題：淺顯的討論Binder機制 或 一味講解Binder源碼、邏輯不清楚，最終導致的是讀者們還是無法形成一個完整的Binder概念-
本文采用 清晰的圖文講解方式，按照 大角度 -> 小角度 去分析
Binder，即：先從 機制、模型的角度 去分析 整個
Binder跨進程通信機制的模型再 從源碼實現(xiàn)角度，分析
Binder在Android中的具體實現(xiàn)
從而全方位地介紹 Binder，希望你們會喜歡。
請盡量在PC端而不要在移動端看，否則圖片可能看不清。
目錄
1. Binder到底是什么？
中文即 粘合劑，意思為粘合了兩個不同的進程
網(wǎng)上有很多對
Binder的定義，但都說不清楚：Binder是跨進程通信方式、它實現(xiàn)了IBinder接口，是連接ServiceManager的橋梁blabla，估計大家都看暈了，沒法很好的理解我認為：對于
Binder的定義，在不同場景下其定義不同
在本文的講解中，按照 大角度 -> 小角度 去分析Binder，即：
- 先從 機制、模型的角度 去分析 整個
Binder跨進程通信機制的模型
其中，會詳細分析模型組成中的
Binder驅(qū)動
- 再 從源碼實現(xiàn)角度，分析
Binder在Android中的具體實現(xiàn)
從而全方位地介紹 Binder，希望你們會喜歡。
2. 知識儲備
在講解Binder前，我們先了解一些基礎(chǔ)知識
2.1 進程空間分配
一個進程空間分為 用戶空間 & 內(nèi)核空間（
Kernel），即把進程內(nèi) 用戶 & 內(nèi)核 隔離開來-
二者區(qū)別：
進程間，用戶空間的數(shù)據(jù)不可共享，所以用戶空間 = 不可共享空間
進程間，內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)可共享，所以內(nèi)核空間 = 可共享空間
進程內(nèi) 用戶 與 內(nèi)核 進行交互 稱為系統(tǒng)調(diào)用
2.2 進程隔離
為了保證 安全性 & 獨立性，一個進程 不能直接操作或者訪問另一個進程，即Android的進程是相互獨立、隔離的
2.3 跨進程通信（ IPC ）
隔離后，由于某些需求，進程間 需要合作 / 交互
-
跨進程間通信的原理
先通過 進程間 的內(nèi)核空間進行 數(shù)據(jù)交互
再通過 進程內(nèi) 的用戶空間 & 內(nèi)核空間進行 數(shù)據(jù)交互，從而實現(xiàn) 進程間的用戶空間 的數(shù)據(jù)交互
而Binder，就是充當 連接 兩個進程（內(nèi)核空間）的通道。
3. Binder 跨進程通信機制 模型
3.1 模型原理
Binder 跨進程通信機制 模型 基于 Client - Server 模式
- 模型原理圖
- 模型組成角色說明
- 模型原理步驟說明
3.2 額外說明
說明1：Client進程、Server進程 & Service Manager 進程之間的交互 都必須通過Binder驅(qū)動（使用 open 和 ioctl文件操作函數(shù)），而非直接交互
原因：
Client進程、Server進程 &Service Manager進程屬于進程空間的用戶空間，不可進行進程間交互Binder驅(qū)動 屬于 進程空間的 內(nèi)核空間，可進行進程間 & 進程內(nèi)交互
所以，原理圖可表示為以下：
虛線表示并非直接交互
說明2： Binder驅(qū)動 & Service Manager進程 屬于 Android基礎(chǔ)架構(gòu)（即系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)好了）；而Client 進程 和 Server 進程 屬于Android應(yīng)用層（需要開發(fā)者自己實現(xiàn)）
所以，在進行跨進程通信時，開發(fā)者只需自定義Client & Server 進程 并 顯式使用上述3個步驟，最終借助 Android的基本架構(gòu)功能就可完成進程間通信
說明3：Binder請求的線程管理
Server進程會創(chuàng)建很多線程來處理Binder請求Binder模型的線程管理 采用Binder驅(qū)動的線程池，并由Binder驅(qū)動自身進行管理
而不是由
Server進程來管理的
- 一個進程的
Binder線程數(shù)默認最大是16，超過的請求會被阻塞等待空閑的Binder線程。
所以，在進程間通信時處理并發(fā)問題時，如使用
ContentProvider時，它的CRUD（創(chuàng)建、檢索、更新和刪除）方法只能同時有16個線程同時工作
至此，我相信大家對
Binder跨進程通信機制 模型 已經(jīng)有了一個非常清晰的定性認識下面，我將通過一個實例，分析
Binder跨進程通信機制 模型在Android中的具體代碼實現(xiàn)方式
即分析 上述步驟在
Android中具體是用代碼如何實現(xiàn)的
4. Binder機制 在Android中的具體實現(xiàn)原理
-
Binder機制在Android中的實現(xiàn)主要依靠Binder類，其實現(xiàn)了IBinder接口
下面會詳細說明
- 實例說明：
Client進程 需要調(diào)用Server進程的加法函數(shù)（將整數(shù)a和b相加）
即：
Client進程 需要傳兩個整數(shù)給Server進程
Server進程 需要把相加后的結(jié)果 返回給Client進程
-
具體步驟
下面，我會根據(jù)
Binder跨進程通信機制 模型的步驟進行分析
步驟1：注冊服務(wù)
-
過程描述
Server進程 通過Binder驅(qū)動 向Service Manager進程 注冊服務(wù) -
代碼實現(xiàn)
Server進程 創(chuàng)建 一個Binder對象
Binder實體是Server進程 在Binder驅(qū)動中的存在形式該對象保存
Server和ServiceManager的信息（保存在內(nèi)核空間中）
Binder驅(qū)動通過 內(nèi)核空間的Binder實體 找到用戶空間的Server對象
- 代碼分析
Binder binder = new Stub();
// 步驟1：創(chuàng)建Binder對象 ->>分析1
// 步驟2：創(chuàng)建 IInterface 接口類 的匿名類
// 創(chuàng)建前，需要預先定義 繼承了IInterface 接口的接口 -->分析3
IInterface plus = new IPlus(){
// 確定Client進程需要調(diào)用的方法
public int add(int a,int b) {
return a+b;
}
// 實現(xiàn)IInterface接口中唯一的方法
public IBinder asBinder（）{
return null ;
}
};
// 步驟3
binder.attachInterface(plus，"add two int");
// 1\. 將（add two int，plus）作為（key,value）對存入到Binder對象中的一個Map<String,IInterface>對象中
// 2\. 之后，Binder對象 可根據(jù)add two int通過queryLocalIInterface（）獲得對應(yīng)IInterface對象（即plus）的引用，可依靠該引用完成對請求方法的調(diào)用
// 分析完畢，跳出
<-- 分析1：Stub類 -->
public class Stub extends Binder {
// 繼承自Binder類 ->>分析2
// 復寫onTransact（）
@Override
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){
// 具體邏輯等到步驟3再具體講解，此處先跳過
switch (code) {
case Stub.add： {
data.enforceInterface("add two int");
int arg0 = data.readInt();
int arg1 = data.readInt();
int result = this.queryLocalIInterface("add two int") .add( arg0, arg1);
reply.writeInt(result);
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
// 回到上面的步驟1，繼續(xù)看步驟2
<-- 分析2：Binder 類 -->
public class Binder implement IBinder{
// Binder機制在Android中的實現(xiàn)主要依靠的是Binder類，其實現(xiàn)了IBinder接口
// IBinder接口：定義了遠程操作對象的基本接口，代表了一種跨進程傳輸?shù)哪芰? // 系統(tǒng)會為每個實現(xiàn)了IBinder接口的對象提供跨進程傳輸能力
// 即Binder類對象具備了跨進程傳輸?shù)哪芰?
void attachInterface(IInterface plus, String descriptor)；
// 作用：
// 1\. 將（descriptor，plus）作為（key,value）對存入到Binder對象中的一個Map<String,IInterface>對象中
// 2\. 之后，Binder對象 可根據(jù)descriptor通過queryLocalIInterface（）獲得對應(yīng)IInterface對象（即plus）的引用，可依靠該引用完成對請求方法的調(diào)用
IInterface queryLocalInterface(Stringdescriptor) ；
// 作用：根據(jù) 參數(shù) descriptor 查找相應(yīng)的IInterface對象（即plus引用）
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)；
// 定義：繼承自IBinder接口的
// 作用：執(zhí)行Client進程所請求的目標方法（子類需要復寫）
// 參數(shù)說明：
// code：Client進程請求方法標識符。即Server進程根據(jù)該標識確定所請求的目標方法
// data：目標方法的參數(shù)。（Client進程傳進來的，此處就是整數(shù)a和b）
// reply：目標方法執(zhí)行后的結(jié)果（返回給Client進程）
// 注：運行在Server進程的Binder線程池中；當Client進程發(fā)起遠程請求時，遠程請求會要求系統(tǒng)底層執(zhí)行回調(diào)該方法
final class BinderProxy implements IBinder {
// 即Server進程創(chuàng)建的Binder對象的代理對象類
// 該類屬于Binder的內(nèi)部類
}
// 回到分析1原處
}
<-- 分析3：IInterface接口實現(xiàn)類 -->
public interface IPlus extends IInterface {
// 繼承自IInterface接口->>分析4
// 定義需要實現(xiàn)的接口方法，即Client進程需要調(diào)用的方法
public int add(int a,int b);
// 返回步驟2
}
<-- 分析4：IInterface接口類 -->
// 進程間通信定義的通用接口
// 通過定義接口，然后再服務(wù)端實現(xiàn)接口、客戶端調(diào)用接口，就可實現(xiàn)跨進程通信。
public interface IInterface
{
// 只有一個方法：返回當前接口關(guān)聯(lián)的 Binder 對象。
public IBinder asBinder();
}
// 回到分析3原處
注冊服務(wù)后，Binder驅(qū)動持有 Server進程創(chuàng)建的Binder實體
步驟2：獲取服務(wù)
Client進程 使用 某個service前（此處是 相加函數(shù)），須 通過Binder驅(qū)動 向ServiceManager進程 獲取相應(yīng)的Service信息具體代碼實現(xiàn)過程如下：
此時，Client進程與 Server進程已經(jīng)建立了連接
步驟3：使用服務(wù)
Client進程 根據(jù)獲取到的 Service信息（Binder代理對象），通過Binder驅(qū)動 建立與 該Service所在Server進程通信的鏈路，并開始使用服務(wù)
-
過程描述
Client進程 將參數(shù)（整數(shù)a和b）發(fā)送到Server進程Server進程 根據(jù)Client進程要求調(diào)用 目標方法（即加法函數(shù)）Server進程 將目標方法的結(jié)果（即加法后的結(jié)果）返回給Client進程
代碼實現(xiàn)過程
步驟1： Client進程 將參數(shù)（整數(shù)a和b）發(fā)送到Server進程
// 1\. Client進程 將需要傳送的數(shù)據(jù)寫入到Parcel對象中
// data = 數(shù)據(jù) = 目標方法的參數(shù)（Client進程傳進來的，此處就是整數(shù)a和b） + IInterface接口對象的標識符descriptor
android.os.Parcel data = android.os.Parcel.obtain();
data.writeInt(a);
data.writeInt(b);
data.writeInterfaceToken("add two int");；
// 方法對象標識符讓Server進程在Binder對象中根據(jù)"add two int"通過queryLocalIInterface（）查找相應(yīng)的IInterface對象（即Server創(chuàng)建的plus），Client進程需要調(diào)用的相加方法就在該對象中
android.os.Parcel reply = android.os.Parcel.obtain();
// reply：目標方法執(zhí)行后的結(jié)果（此處是相加后的結(jié)果）
// 2\. 通過 調(diào)用代理對象的transact（） 將 上述數(shù)據(jù)發(fā)送到Binder驅(qū)動
binderproxy.transact(Stub.add, data, reply, 0)
// 參數(shù)說明：
// 1\. Stub.add：目標方法的標識符（Client進程 和 Server進程 自身約定，可為任意）
// 2\. data ：上述的Parcel對象
// 3\. reply：返回結(jié)果
// 0：可不管
// 注：在發(fā)送數(shù)據(jù)后，Client進程的該線程會暫時被掛起
// 所以，若Server進程執(zhí)行的耗時操作，請不要使用主線程，以防止ANR
// 3\. Binder驅(qū)動根據(jù) 代理對象 找到對應(yīng)的真身Binder對象所在的Server 進程（系統(tǒng)自動執(zhí)行）
// 4\. Binder驅(qū)動把 數(shù)據(jù) 發(fā)送到Server 進程中，并通知Server 進程執(zhí)行解包（系統(tǒng)自動執(zhí)行）
步驟2：Server進程根據(jù)Client進要求 調(diào)用 目標方法（即加法函數(shù)）
// 1\. 收到Binder驅(qū)動通知后，Server 進程通過回調(diào)Binder對象onTransact（）進行數(shù)據(jù)解包 & 調(diào)用目標方法
public class Stub extends Binder {
// 復寫onTransact（）
@Override
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){
// code即在transact（）中約定的目標方法的標識符
switch (code) {
case Stub.add： {
// a. 解包Parcel中的數(shù)據(jù)
data.enforceInterface("add two int");
// a1\. 解析目標方法對象的標識符
int arg0 = data.readInt();
int arg1 = data.readInt();
// a2\. 獲得目標方法的參數(shù)
// b. 根據(jù)"add two int"通過queryLocalIInterface（）獲取相應(yīng)的IInterface對象（即Server創(chuàng)建的plus）的引用，通過該對象引用調(diào)用方法
int result = this.queryLocalIInterface("add two int") .add( arg0, arg1);
// c. 將計算結(jié)果寫入到reply
reply.writeInt(result);
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
// 2\. 將結(jié)算結(jié)果返回 到Binder驅(qū)動
** 步驟3：Server進程 將目標方法的結(jié)果（即加法后的結(jié)果）返回給Client進程**
// 1\. Binder驅(qū)動根據(jù) 代理對象 沿原路 將結(jié)果返回 并通知Client進程獲取返回結(jié)果
// 2\. 通過代理對象 接收結(jié)果（之前被掛起的線程被喚醒）
binderproxy.transact(Stub.ADD, data, reply, 0)；
reply.readException();；
result = reply.readInt()；
}
}
-
總結(jié)
下面，我用一個原理圖 & 流程圖來總結(jié)步驟3的內(nèi)容
5. 優(yōu)點
對比 Linux （Android基于Linux）上的其他進程通信方式（管道、消息隊列、共享內(nèi)存、
信號量、Socket），Binder 機制的優(yōu)點有：
6. 總結(jié)
- 本文主要詳細講解 跨進程通信模型
Binder機制 ，總結(jié)如下：
看完本文的
Binder機制原理，繼續(xù)閱讀AIDL的內(nèi)容會更加好，具體請看我的文章Android：遠程服務(wù)Service（含AIDL & IPC講解）下面我將繼續(xù)對
Android中的知識進行講解 ，有興趣可以繼續(xù)關(guān)注Carson_Ho的安卓開發(fā)筆記
請點贊！因為你的鼓勵是我寫作的最大動力！
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作者：Carson_Ho
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