無Binder不Android，Android開發(fā)尤其是做framework的應(yīng)該都有深刻體會，這個專題遲早是要做的，那么話不多說開始吧。
一、什么是Binder
簡單地說，Binder是Android平臺上的一種跨進(jìn)程交互技術(shù)。該技術(shù)最早并不是由Google公司提出的，它的前身是Be Inc公司開發(fā)的OpenBinder，而且在Palm中也有應(yīng)用。后來OpenBinder的作者Dianne Hackborn加入了Google公司，并負(fù)責(zé)Android平臺的開發(fā)工作，所以把這項技術(shù)也帶進(jìn)了Android。
我們知道，在Android的應(yīng)用層次上，基本上已經(jīng)沒有過去的進(jìn)程概念了。然而在實現(xiàn)層次，它畢竟還是要建構(gòu)在進(jìn)程之上的。實際上，在 Android內(nèi)部，那些支撐應(yīng)用的組件往往會身處于不同的進(jìn)程，那么應(yīng)用的底層必然會牽涉大量的跨進(jìn)程通信。因此Android提供了Binder作為IPC方案。
二、Android為什么要使用Binder作為IPC方案
我們都知道，Linux進(jìn)程通信方案有很多，那么Android為什么要使用Binder作為IPC方案？
先簡單概括性地說說Linux現(xiàn)有的所有進(jìn)程間IPC方式：
| 方式 | 說明 |
|---|---|
| 管道 | 在創(chuàng)建時分配一個page大小的內(nèi)存，緩存區(qū)大小比較有限； |
| 消息隊列 | 信息復(fù)制兩次，額外的CPU消耗；不合適頻繁或信息量大的通信； |
| 共享內(nèi)存 | 無須復(fù)制，共享緩沖區(qū)直接付附加到進(jìn)程虛擬地址空間，速度快；但進(jìn)程間的同步問題操作系統(tǒng)無法實現(xiàn)，必須各進(jìn)程利用同步工具解決； |
| 套接字 | 作為更通用的接口，傳輸效率低，主要用于不通機器或跨網(wǎng)絡(luò)的通信； |
| 信號量 | 常作為一種鎖機制，防止某進(jìn)程正在訪問共享資源時，其他進(jìn)程也訪問該資源。因此，主要作為進(jìn)程間以及同一進(jìn)程內(nèi)不同線程之間的同步手段。 |
| 信號 | 不適用于信息交換，更適用于進(jìn)程中斷控制，比如非法內(nèi)存訪問，殺死某個進(jìn)程等； |
然后我們從以下幾方面來做個對比：
性能角度（數(shù)據(jù)拷貝次數(shù)）：共享內(nèi)存（0）< Binder（1）< 管道/消息隊列/Socket（2）
穩(wěn)定性角度：Binder是基于C/S架構(gòu)的，結(jié)構(gòu)清晰，兩端相對獨立。而共享內(nèi)存實現(xiàn)方式復(fù)雜，沒有客戶與服務(wù)端之別， 需要充分考慮到訪問臨界資源的并發(fā)同步問題，否則可能會出現(xiàn)死鎖等問題；從這穩(wěn)定性角度看，Binder架構(gòu)優(yōu)越于共享內(nèi)存。
安全性角度：傳統(tǒng)Linux IPC無任何保護(hù)措施，完全由上層協(xié)議來確保，另外無法鑒別對方進(jìn)程身份。 Binder機制對于通信雙方的身份是內(nèi)核進(jìn)行校檢支持的，可以獲得對方進(jìn)程可靠的UID/PID，做安全訪問控制。
所以總結(jié)Binder的特點：
基于C/S架構(gòu)，兩端相對獨立，穩(wěn)定性好；為發(fā)送方添加UID/PID進(jìn)行身份核驗，安全性好；僅需1次數(shù)據(jù)拷貝，效率較高。
三、Binder數(shù)據(jù)共享原理
每個Android的進(jìn)程，只能運行在自己進(jìn)程所擁有的虛擬地址空間。對應(yīng)32位系統(tǒng)4GB的虛擬地址空間，其中3GB是用戶空間，1GB是內(nèi)核空間，當(dāng)然內(nèi)核空間的大小是可以通過參數(shù)配置調(diào)整的。對于用戶空間，不同進(jìn)程之間彼此是不能共享的，而內(nèi)核空間卻是可共享的。Client進(jìn)程向Server進(jìn)程通信，恰恰是利用進(jìn)程間可共享的內(nèi)核內(nèi)存空間來完成底層通信工作的，Client端與Server端進(jìn)程往往采用ioctl等方法跟內(nèi)核空間的驅(qū)動進(jìn)行交互。
內(nèi)核態(tài)/用戶態(tài)：
當(dāng)一個任務(wù)（進(jìn)程）執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用而陷入內(nèi)核代碼中執(zhí)行時，我們就稱進(jìn)程處于內(nèi)核運行態(tài)（或簡稱為內(nèi)核態(tài)）此時處理器處于特權(quán)級最高的（0級）內(nèi)核代碼中執(zhí)行。當(dāng)進(jìn)程在執(zhí)行用戶自己的代碼時，則稱其處于用戶運行態(tài)（用戶態(tài)）。即此時處理器在特權(quán)級最低的（3級）用戶代碼中運行。處理器在特權(quán)等級高的時候才能執(zhí)行那些特權(quán)CPU指令。
四、Binder架構(gòu)
4.1 分層設(shè)計：
Java應(yīng)用層: 對于上層應(yīng)用通過調(diào)用AMP.startService, 完全可以不用關(guān)心底層,經(jīng)過層層調(diào)用,最終必然會調(diào)用到AMS.startService.Framework層: Binder通信是采用C/S架構(gòu), Android系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)便已設(shè)計好Binder在Java framework層的Binder客戶類BinderProxy和服務(wù)類Binder;Native 層: 對于Native層,如果需要直接使用Binder(比如media相關(guān)), 則可以直接使用BpBinder和BBinder(當(dāng)然這里還有JavaBBinder)即可, 對于上一層Java IPC的通信也是基于這個層面.Kernel層: 這里是Binder Driver, 前面3層都跑在用戶空間,對于用戶空間的內(nèi)存資源是不共享的,每個Android的進(jìn)程只能運行在自己進(jìn)程所擁有的虛擬地址空間, 而內(nèi)核空間卻是可共享的. 真正通信的核心環(huán)節(jié)還是在Binder Driver.
4.2 C/S架構(gòu)設(shè)計：
Binder通信采用C/S架構(gòu)，從組件視角來說，包含Client、Server、ServiceManager以及binder驅(qū)動，其中ServiceManager用于管理系統(tǒng)中的各種服務(wù)。無論是注冊服務(wù)和獲取服務(wù)的過程都需要ServiceManager，它也是整個Binder通信機制的大管家。
另外，圖中的Client,Server,Service Manager之間交互都是虛線表示，是由于它們彼此之間不是直接交互的，而是都通過與Binder驅(qū)動進(jìn)行交互的，從而實現(xiàn)IPC通信方式。其中Binder驅(qū)動位于內(nèi)核空間，Client,Server,Service Manager位于用戶空間。Binder驅(qū)動和Service Manager可以看做是Android平臺的基礎(chǔ)架構(gòu)，而Client和Server是Android的應(yīng)用層，開發(fā)人員只需自定義實現(xiàn)client、Server端，借助Android的基本平臺架構(gòu)便可以直接進(jìn)行IPC通信。
那么接下來會分多篇文章，來對Binder進(jìn)行一個相對全面的學(xué)習(xí)。當(dāng)然也會參考許多大神的文章。
參考：
https://www.zhihu.com/question/39440766/answer/81511893
http://gityuan.com/2015/10/31/binder-prepare/
