Android进程间通讯机制Binder应用层分析

1. 概述

学姐今天复习了下Android进程间通讯方式，打算从基本概念、使用缘由、基本使用、原理分析几个方面来说讲。

想要对进程间通讯方式有个相对全面的了解，就先从几个比较重要的概念IPC、AIDL、Binder提及吧。

（1）IPC：Inter-Process Communication，即进程间通讯

（2）AIDL：Android Interface Definition Language，即Android接口定义语言。Client和Service要实现 

跨进程通讯，必须遵循的接口规范。须要建立.aidl文件，外在表现上和Java中的interface有点相似。

（3）Binder：Android进程间通讯是经过Binder来实现的。远程Service在Client绑定服务时，会在onBind()的回调中返回一个Binder，当Client调用bindService()与远程Service创建链接成功时，会拿到远程Binder实例，从而使用远程Service提供的服务。

 

2. 为何使用Binder?

下面内容学姐参考别人的博文，进行了总结。

Linux系统进程间通讯方式：

（1）传统机制。如管道(Pipe)、信号(Signal)和跟踪(Trace)，适用于父子进程或兄弟进程，其中命名管道(Named Pipe)，支持多种类型进程

（2）System V IPC机制。如报文队列(Message)、共享内存(Share Memory)和信号量(Semaphore)

（3）Socket通讯

然而，以上方式在性能和安全性方面存在不足：

（1）性能方面。管道和队列采用存储转发方式，数据从发送方缓存区->内核缓存区->接收方缓存区，会经历两次拷贝过程；共享内存无拷贝但控制复杂；Socket传输效率低下，且链接的创建与中断有必定开销。

（2）安全性方面。传统IPC方式没法得到对方进程可靠的UID和PID，没法鉴别对方身份，若采用在数据包里填入UID/PID的方式，容易被恶意程序利用；传统IPC方式的接入点是开放性的，没法创建私有通道，容易被恶意程序猜想出接收方地址，得到链接。

而Binder是基于C/S通讯模式，传输过程只须要一次拷贝，且为Client添加UID/PID身份，性能和安全性更好，所以Android进程间通讯使用了Binder。

 

3. 基本使用

假设本地Client须要使用远程Service的计算器功能。

（1）新建Client和远程Service两个Android工程。

（2）在远程Service工程中，建立ICalculator.aidl文件，并建立CalculatorService类。

（3）在Client工程中，拷贝以上.aidl文件及目录，使用Service提供的服务。

（4）启动Client和Service工程，便可实现进程间通讯。

 

4. 原理分析

因为Binder机制涉及的东西不少。学姐本文并不打算深刻到内核源码，关于Client是怎样获取到远程Binder的会在后续文章再讲述。下面主要是从应用层角度分析。

咱们先看看ICalculator.aidl编译生成的ICalculator.java文件。

在基本使用部分，咱们能够看到，Client在与Service创建链接成功后，会拿到远程Binder实例（此处不能直接使用远程Binder缘由还不是很清楚），并调用Stub的asInterface方法将其转换成ICalculator接口。

mCalculator = ICalculator.Stub.asInterface(service);

这一步执行的操做是：根据接口描述符，从Binder中本地查找对应的接口，如有则直接返回；不然，将Binder对象传给本地代理Stub.Proxy对象，并返回本地代理，由本地代理来接管相应的服务，Proxy也实现了ICalculator接口。

这一步以后，Client就可使用远程Service提供的服务了。

再看看onClick()事件中的加法操做。

result = mCalculator.add(2, 1);

mCalculator即为上面获得的本地代理对象，其add()的实现是
 

@Override 
public int add(int a, int b) throws android.os.RemoteException
{
    android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
    android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
    int _result;
    try {
        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
        _data.writeInt(a);
        _data.writeInt(b);
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_add, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
        _result = _reply.readInt();
    }
    finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
    }
    return _result;
}

能够看到其实是调用链接创建成功后的远程Binder的transact(add)方法。再看看Binder.transact实现

public final boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply,
        int flags) throws RemoteException {
    if (false) Log.v("Binder", "Transact: " + code + " to " + this);
    if (data != null) {
        data.setDataPosition(0);
    }
    boolean r = onTransact(code, data, reply, flags);
    if (reply != null) {
        reply.setDataPosition(0);
    }
    return r;
}

能够看到最后调用了远程Binder的onTransact()方法，也就是走到了远程Binder的Stub.onTransact()方法。这个方法实现是

@Override 
public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) 
throws android.os.RemoteException
{
    switch (code)
    {
        case TRANSACTION_add:
        {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            int _arg0;
            _arg0 = data.readInt();
            int _arg1;
            _arg1 = data.readInt();
            int _result = this.add(_arg0, _arg1);
            reply.writeNoException();
            reply.writeInt(_result);
            return true;
        }
        ...
    }
}

这里最终调用到了远程Service工程建立的ICalculator.Stub实例mBinder的add()方法即a+b，所以获得了最后的结果。

 

好了，咱们再来梳理下，Client得到并使用Service服务的过程：

（1）Client与Service创建链接，获得远程Binder（这个Binder就是Service的onBind返回的Binder，可是客户端不能直接使用，具体缘由还不是很明确）。

（2）将远程Binder传给本地代理，获得本地代理Stub.Proxy实例。

（3）经过本地代理Stub.Proxy实例间接调用远程Binder对象的add()方法。 具体实现是：因为远程Binder已经传给了本地代理Stub.Proxy。那么经过本地代理Stub.Proxy实例间接调用远程Binder的transact(TRANSACTION_add)操做；调用远程Binder的onTransact()方法；调用远程Binder的实现类ICalculator.Stub的add()方法

（4）获得结果

 

下面再总结下ICalculator、Stub、Proxy这3个类的关系：

ICalculator：就是一个接口类。内部包括以前的接口方法和静态Stub类。

Stub：远程Binder实现类。继承类Binder和ICalculator接口。

Proxy：远程Binder代理类。实现ICalculator接口。

 

5. 总结

（1）Binder至关于不一样进程间数据通讯的通道

（2）核心是代理模式，使用本地代理Proxy操做远端Binder，使用相应服务

（3）如理解有误，欢迎指正

 

6. 参考连接

http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/19756201

http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6618363