Binder概述

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简介¶

在Android的中，我们知道每个应用都是一个独立的进程，有一个独立的虚拟机，应用和应用之间的内存是不能共享数据的，但是我们用到Activity、Service、Context、provider等功能恰恰做了很多数据传输。这就涉及到了我们了解的进程间通信机制-IPC。

在Android中常常使用的进程间通信有共享内存、管道、信号处理、socket、Binder等，大部分场景下使用的IPC都是Binder。Binder相较于传统IPC来说更适合于Android系统，具体原因的包括如下三点：

Binder本身是C/S架构的，这一点更符合Android系统的架构
性能上更有优势：管道，消息队列，Socket的通讯都需要两次数据拷贝，而Binder只需要一次。
安全性更好：传统IPC形式，无法得到对方的身份标识（UID/GID)，而在使用Binder IPC时，这些身份标示是跟随调用过程而自动传递的。Server端很容易就可以知道Client端的身份，非常便于做安全检查。

架构¶

从上图可以看出，Binder的实现分为：

驱动层
framework层
C++
JNI
Java

驱动层位于Linux内核中，它提供了最底层的数据传递，对象标识，线程管理，调用过程控制等功能。驱动层是整个Binder机制的核心。

Framework层以驱动层为基础，提供了应用开发的基础设施。Framework层既包含了C++部分的实现，也包含了Java部分的实现。为了能将C++的实现复用到Java端，中间通过JNI进行衔接。

开发者可以在Framework之上利用Binder提供的机制来进行具体的业务逻辑开发。其实不仅仅是第三方开发者，Android系统中本身也包含很多系统服务都是基于Binder框架开发的。其中Binder框架是典型的C/S架构。所以在后面中，我们把服务的请求方称为Client，服务的实现方称之Server。Clinet对于Server的请求会经由Binder驱动框架由上至下传递到内核的Binder驱动中，请求中包含了Client将要调用的命令和参数。请求到了Binder驱动以后，在确定了服务的提供方之后，再讲从下至上将请求传递给具体的服务。如下图所示：

通信原理¶

Binder通信采用C/S架构，从组件视角来说，包含Client、Server、ServiceManager以及binder驱动，其中ServiceManager用于管理系统中的各种服务。架构图如下所示：

此处的Service Manager是指Native层的ServiceManager（C++），并非指framework层的ServiceManager(Java)。ServiceManager是整个Binder通信机制的大管家，是Android进程间通信机制Binder的守护进程。ServiceManager对于Binder Server的管理就好比车管所对于车牌号码的的管理，派出所对于身份证号码的管理：每个公开对外提供服务的Server都需要注册到ServiceManager中（通过addService），注册的时候需要指定一个唯一的id（这个id其实就是一个字符串）。Client要对Server发出请求，就必须知道服务端的id。Client需要先根据Server的id通过ServerManager拿到Server的标示（通过getService），然后通过这个标示与Server进行通信。

源码¶

驱动

https://android.googlesource.com/kernel/common/+/refs/tags/5.4-android11-0/drivers/android/

$ tree kernel/drivers/android/
├── Kconfig
├── Makefile
├── binder.c
├── binder_alloc.c
├── binder_alloc.h
├── binder_alloc_selftest.c
├── binder_internal.h
├── binder_trace.h
├── binderfs.c
└── vendor_hooks.c


https://android.googlesource.com/kernel/common/+/refs/tags/5.4-android11-0/include/uapi/linux/android/

$ tree kernel/include/uapi/linux/android/
├── binder.h
└── binderfs.h

native

http://aospxref.com/android-11.0.0_r21/xref/frameworks/native/libs/binder/

$ tree frameworks/native/libs/binder/
├── Binder.cpp
├── BpBinder.cpp
├── IInterface.cpp
├── IPCThreadState.cpp
├── IServiceManager.cpp
├── Parcel.cpp
├── ProcessState.cpp
├── include
    ├── binder
        ├── Binder.h
        ├── BinderService.h
        ├── BpBinder.h
        ├── IBinder.h
        ├── IInterface.h
        ├── IPCThreadState.h
        ├── IServiceManager.h
        ├── ProcessState.h


http://aospxref.com/android-11.0.0_r21/xref/frameworks/native/cmds/servicemanager/

$ tree frameworks/native/cmds/servicemanager/
├── Access.cpp
├── Access.h
├── Android.bp
├── ServiceManager.cpp
├── ServiceManager.h
├── TEST_MAPPING
├── main.cpp
├── servicemanager.rc
├── test_sm.cpp
└── vndservicemanager.rc

Java&jni

http://aospxref.com/android-11.0.0_r21/xref/frameworks/base/core/jni/

$ tree frameworks/base/core/jni/
├── AndroidRuntime.cpp
├── android_os_HidlMemory.cpp
├── android_os_HidlMemory.h
├── android_os_HidlSupport.cpp
├── android_os_HwBinder.cpp
├── android_os_HwBinder.h
├── android_os_HwParcel.cpp
├── android_os_HwParcel.h
├── android_os_HwRemoteBinder.cpp
├── android_os_HwRemoteBinder.h
├── android_os_Parcel.cpp
├── android_os_Parcel.h
├── android_util_Binder.cpp
├── android_util_Binder.h
├── android_util_Process.cpp
├── hwbinder
│   ├── EphemeralStorage.cpp
│   └── EphemeralStorage.h
├── include
    └── android_runtime
        ├── AndroidRuntime.h


http://aospxref.com/android-11.0.0_r21/xref/frameworks/base/core/java/android/os/

$ tree frameworks/base/core/java/android/os/
├── HidlMemory.java
├── HidlMemoryUtil.java
├── HidlSupport.java
├── HwBinder.java
├── HwBlob.java
├── HwParcel.java
├── HwRemoteBinder.java
├── IBinder.java
├── IHwBinder.java
├── IHwInterface.java
├── IInterface.java
├── Parcel.java
├── Parcelable.java
├── ServiceManager.java
├── ServiceManagerNative.java

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