IPC
),那么你对Binder
必定不陌生Binder
的文章,但是存在一些问题:浅显的讨论Binder
机制 或 一味讲解 Binder
源码、逻辑不清楚,最终致使的是读者们仍是没法造成一个完整的Binder
概念Binder
,即:
Binder
跨进程通讯机制的模型Binder
在 Android
中的具体实现从而全方位地介绍 Binder
,但愿大家会喜欢。android
请尽可能在PC端而不要在移动端看,不然图片可能看不清。web
中文即 粘合剂,意思为粘合了两个不一样的进程缓存
网上有不少对Binder
的定义,但都说不清楚:Binder
是跨进程通讯方式、它实现了IBinder
接口,是链接 ServiceManager
的桥梁blabla,估计你们都看晕了,无法很好的理解安全
我认为:对于Binder
的定义,在不一样场景下其定义不一样微信
在本文的讲解中,按照 大角度 -> 小角度 去分析Binder
,即:多线程
Binder
跨进程通讯机制的模型其中,会详细分析模型组成中的
Binder
驱动架构
Binder
在 Android
中的具体实现从而全方位地介绍 Binder
,但愿大家会喜欢。并发
在讲解Binder
前,咱们先了解一些Linux
的基础知识ide
Kernel
),即把进程内 用户 & 内核 隔离开来全部进程共用1个内核空间svg
- copy_from_user():将用户空间的数据拷贝到内核空间
- copy_to_user():将内核空间的数据拷贝到用户空间
进程隔离
为了保证 安全性 & 独立性,一个进程 不能直接操做或者访问另外一个进程,即Android
的进程是相互独立、隔离的
跨进程通讯( IPC
)
即进程间需进行数据交互、通讯
跨进程通讯的基本原理
a. 而
Binder
的做用则是:链接 两个进程,实现了mmap()系统调用,主要负责 建立数据接收的缓存空间 & 管理数据接收缓存
b. 注:传统的跨进程通讯需拷贝数据2次,但Binder
机制只需1次,主要是使用到了内存映射,具体下面会详细说明
具体请看文章:操做系统:图文详解 内存映射
Binder
跨进程通讯机制 模型 基于 Client - Server
模式
此处重点讲解 Binder
驱动的做用 & 原理:
关于其核心原理:内存映射,具体请看文章:操做系统:图文详解 内存映射
Client
进程、Server
进程 & Service Manager
进程之间的交互 都必须经过Binder
驱动(使用 open
和 ioctl
文件操做函数),而非直接交互缘由:
Client
进程、Server
进程 & Service Manager
进程属于进程空间的用户空间,不可进行进程间交互Binder
驱动 属于 进程空间的 内核空间,可进行进程间 & 进程内交互因此,原理图可表示为如下:
虚线表示并不是直接交互
Binder
驱动 & Service Manager
进程 属于 Android
基础架构(即系统已经实现好了);而Client
进程 和 Server
进程 属于Android
应用层(须要开发者本身实现)因此,在进行跨进程通讯时,开发者只需自定义Client
& Server
进程 并 显式使用上述3个步骤,最终借助 Android
的基本架构功能就可完成进程间通讯
Server
进程会建立不少线程来处理Binder
请求Binder
模型的线程管理 采用Binder
驱动的线程池,并由Binder
驱动自身进行管理而不是由
Server
进程来管理的
Binder
线程数默认最大是16,超过的请求会被阻塞等待空闲的Binder线程。因此,在进程间通讯时处理并发问题时,如使用
ContentProvider
时,它的CRUD
(建立、检索、更新和删除)方法只能同时有16个线程同时工做
Binder
跨进程通讯机制 模型 已经有了一个很是清晰的定性认识Binder
跨进程通讯机制 模型在 Android
中的具体代码实现方式即分析 上述步骤在
Android
中具体是用代码如何实现的
Binder
机制在 Android
中的实现主要依靠 Binder
类,其实现了IBinder
接口下面会详细说明
Client
进程 须要调用 Server
进程的加法函数(将整数a和b相加)即:
Client
进程 须要传两个整数给Server
进程Server
进程 须要把相加后的结果 返回给Client
进程
Binder
跨进程通讯机制 模型的步骤进行分析Server
进程 经过Binder
驱动 向 Service Manager
进程 注册服务Server
进程 建立 一个 Binder
对象
Binder
实体是Server
进程 在Binder
驱动中的存在形式- 该对象保存
Server
和ServiceManager
的信息(保存在内核空间中)Binder
驱动经过 内核空间的Binder
实体 找到用户空间的Server
对象
Binder binder = new Stub(); // 步骤1:建立Binder对象 ->>分析1 // 步骤2:建立 IInterface 接口类 的匿名类 // 建立前,须要预先定义 继承了IInterface 接口的接口 -->分析3 IInterface plus = new IPlus(){ // 肯定Client进程须要调用的方法 public int add(int a,int b) { return a+b; } // 实现IInterface接口中惟一的方法 public IBinder asBinder(){ return null ; } }; // 步骤3 binder.attachInterface(plus,"add two int"); // 1. 将(add two int,plus)做为(key,value)对存入到Binder对象中的一个Map<String,IInterface>对象中 // 2. 以后,Binder对象 可根据add two int经过queryLocalIInterface()得到对应IInterface对象(即plus)的引用,可依靠该引用完成对请求方法的调用 // 分析完毕,跳出 <-- 分析1:Stub类 --> public class Stub extends Binder { // 继承自Binder类 ->>分析2 // 复写onTransact() @Override boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){ // 具体逻辑等到步骤3再具体讲解,此处先跳过 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); } // 回到上面的步骤1,继续看步骤2 <-- 分析2:Binder 类 --> public class Binder implement IBinder{ // Binder机制在Android中的实现主要依靠的是Binder类,其实现了IBinder接口 // IBinder接口:定义了远程操做对象的基本接口,表明了一种跨进程传输的能力 // 系统会为每一个实现了IBinder接口的对象提供跨进程传输能力 // 即Binder类对象具有了跨进程传输的能力 void attachInterface(IInterface plus, String descriptor); // 做用: // 1. 将(descriptor,plus)做为(key,value)对存入到Binder对象中的一个Map<String,IInterface>对象中 // 2. 以后,Binder对象 可根据descriptor经过queryLocalIInterface()得到对应IInterface对象(即plus)的引用,可依靠该引用完成对请求方法的调用 IInterface queryLocalInterface(Stringdescriptor) ; // 做用:根据 参数 descriptor 查找相应的IInterface对象(即plus引用) boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags); // 定义:继承自IBinder接口的 // 做用:执行Client进程所请求的目标方法(子类须要复写) // 参数说明: // code:Client进程请求方法标识符。即Server进程根据该标识肯定所请求的目标方法 // data:目标方法的参数。(Client进程传进来的,此处就是整数a和b) // reply:目标方法执行后的结果(返回给Client进程) // 注:运行在Server进程的Binder线程池中;当Client进程发起远程请求时,远程请求会要求系统底层执行回调该方法 final class BinderProxy implements IBinder { // 即Server进程建立的Binder对象的代理对象类 // 该类属于Binder的内部类 } // 回到分析1原处 } <-- 分析3:IInterface接口实现类 --> public interface IPlus extends IInterface { // 继承自IInterface接口->>分析4 // 定义须要实现的接口方法,即Client进程须要调用的方法 public int add(int a,int b); // 返回步骤2 } <-- 分析4:IInterface接口类 --> // 进程间通讯定义的通用接口 // 经过定义接口,而后再服务端实现接口、客户端调用接口,就可实现跨进程通讯。 public interface IInterface { // 只有一个方法:返回当前接口关联的 Binder 对象。 public IBinder asBinder(); } // 回到分析3原处
注册服务后,Binder
驱动持有 Server
进程建立的Binder
实体
Client
进程 使用 某个 service
前(此处是 相加函数),须 经过Binder
驱动 向 ServiceManager
进程 获取相应的Service
信息此时,Client
进程与 Server
进程已经创建了链接
Client
进程 根据获取到的 Service
信息(Binder
代理对象),经过Binder
驱动 创建与 该Service
所在Server
进程通讯的链路,并开始使用服务
过程描述
Client
进程 将参数(整数a和b)发送到Server
进程Server
进程 根据Client
进程要求调用 目标方法(即加法函数)Server
进程 将目标方法的结果(即加法后的结果)返回给Client
进程代码实现过程
步骤1: Client
进程 将参数(整数a和b)发送到Server
进程
// 1. Client进程 将须要传送的数据写入到Parcel对象中 // data = 数据 = 目标方法的参数(Client进程传进来的,此处就是整数a和b) + IInterface接口对象的标识符descriptor android.os.Parcel data = android.os.Parcel.obtain(); data.writeInt(a); data.writeInt(b); data.writeInterfaceToken("add two int");; // 方法对象标识符让Server进程在Binder对象中根据"add two int"经过queryLocalIInterface()查找相应的IInterface对象(即Server建立的plus),Client进程须要调用的相加方法就在该对象中 android.os.Parcel reply = android.os.Parcel.obtain(); // reply:目标方法执行后的结果(此处是相加后的结果) // 2. 经过 调用代理对象的transact() 将 上述数据发送到Binder驱动 binderproxy.transact(Stub.add, data, reply, 0) // 参数说明: // 1. Stub.add:目标方法的标识符(Client进程 和 Server进程 自身约定,可为任意) // 2. data :上述的Parcel对象 // 3. reply:返回结果 // 0:可无论 // 注:在发送数据后,Client进程的该线程会暂时被挂起 // 因此,若Server进程执行的耗时操做,请不要使用主线程,以防止ANR // 3. Binder驱动根据 代理对象 找到对应的真身Binder对象所在的Server 进程(系统自动执行) // 4. Binder驱动把 数据 发送到Server 进程中,并通知Server 进程执行解包(系统自动执行)
步骤2:Server
进程根据Client
进要求 调用 目标方法(即加法函数)
// 1. 收到Binder驱动通知后,Server 进程经过回调Binder对象onTransact()进行数据解包 & 调用目标方法 public class Stub extends Binder { // 复写onTransact() @Override boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){ // code即在transact()中约定的目标方法的标识符 switch (code) { case Stub.add: { // a. 解包Parcel中的数据 data.enforceInterface("add two int"); // a1. 解析目标方法对象的标识符 int arg0 = data.readInt(); int arg1 = data.readInt(); // a2. 得到目标方法的参数 // b. 根据"add two int"经过queryLocalIInterface()获取相应的IInterface对象(即Server建立的plus)的引用,经过该对象引用调用方法 int result = this.queryLocalIInterface("add two int") .add( arg0, arg1); // c. 将计算结果写入到reply reply.writeInt(result); return true; } } return super.onTransact(code, data, reply, flags); // 2. 将结算结果返回 到Binder驱动
步骤3:Server
进程 将目标方法的结果(即加法后的结果)返回给Client
进程
// 1. Binder驱动根据 代理对象 沿原路 将结果返回 并通知Client进程获取返回结果 // 2. 经过代理对象 接收结果(以前被挂起的线程被唤醒) binderproxy.transact(Stub.ADD, data, reply, 0); reply.readException();; result = reply.readInt(); } }
对比 Linux
(Android
基于Linux
)上的其余进程通讯方式(管道、消息队列、共享内存、
信号量、Socket
),Binder
机制的优势有:
Binder
机制 ,总结以下:特别地,对于从模型结构组成的Binder驱动来讲:
Binder
模型的原理步骤 & 源码分析Android
中的知识进行讲解 ,感兴趣的同窗能够继续关注carson_ho的微信公众号