Android(安卓)Binder 机制初步学习 笔记（三）—— Binder 进程通讯库简介
16lz
2021-01-24
- NOTE
- Binder 进程间通讯库
- IInterfaceh
- Binderh
- 1 class BBinder
- 2 class BpRefBase
- BpBinderh
- IPCThreadStateh
- ProcessStateh
- Service 组件实现原理类图
- Client 组件实现原理类图
NOTE
- 源码版本：Android 7.1.2。
- 内核版本：android-goldfish-3.4
- 内核下载：
git clone https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/goldfish.git（清华镜像站） - 以下分析思路均来自老罗的《Android 系统源代码情景分析（修订版）》。
Binder 进程间通讯库
Android在框架层中将各种Binder驱动程序封装成了一个通讯库。- 在库中
Binder的Service组件与Client组件分别采用模板类BnInterface与BpInterface来描述。 BnInterface：
Binder本地对象。- 对应
Binder驱动中的Binder实体对象。
BpInterface：
Binder代理对象。- 对应
Binder驱动中的Binder引用对象。
1. IInterface.h
- 位置：
frameworks/native/include/binder/IInterface.h class BnInterface：
template<typename INTERFACE>class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder{public: virtual sp queryLocalInterface(const String16& _descriptor); virtual const String16& getInterfaceDescriptor() const;protected: virtual IBinder* onAsBinder();}; class BpInterface：
template<typename INTERFACE>class BpInterface : public INTERFACE, public BpRefBase{public: BpInterface(const sp& remote);protected: virtual IBinder* onAsBinder();}; - NOTE：
- 模板参数
INTERFACE是由进程自定义的Service组件接口，而BnInterface与BpInterface都要实现这个接口。 - 除了
Service组件接口外，还需要实现相应的一个Bn类和一个Bp类，它们分别继承于BnInterface与BpInterface。
- 模板参数
2. Binder.h
- 位置：
frameworks/native/include/binder/Binder.h
2.1 class BBinder
BnInterface类继承了BBinder类。BBinder为本地对象提供了抽象的进程间通信接口。- 该类有两个重要的成员函数
transact与onTransact：
- 当一个
Binder代理对象通过驱动向一个本地对象发出通信请求时，驱动则会调用该本地对象的成员函数transact来处理请求。 onTransact是由Binder本地对象类实现的，它负责分发与业务相关的进程间通信请求。- 与业务相关的进程间通信请求是由本地对象类的子类，即
Service组件类来负责处理的。 BBinder类继承了IBinder类，而后者继承了RefBase类。- 由于继承了
RefBase，则可知Binder本地对象是通过引用计数技术来维护其生命周期的。 Binder本地对象收到驱动中的实体对象以及运行在Client进程中的Binder代理对象引用，所以它的引用计数技术更加复杂，这一部分以后再慢慢了解。
- 当一个
class BBinder : public IBinder{public: BBinder(); virtual const String16& getInterfaceDescriptor() const; virtual bool isBinderAlive() const; virtual status_t pingBinder(); virtual status_t dump(int fd, const Vector& args); virtual status_t transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0); virtual status_t linkToDeath(const sp& recipient, void* cookie = NULL, uint32_t flags = 0); virtual status_t unlinkToDeath( const wp& recipient, void* cookie = NULL, uint32_t flags = 0, wp* outRecipient = NULL); virtual void attachObject( const void* objectID, void* object, void* cleanupCookie, object_cleanup_func func); virtual void* findObject(const void* objectID) const; virtual void detachObject(const void* objectID); virtual BBinder* localBinder();protected: virtual ~BBinder(); virtual status_t onTransact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0);private: BBinder(const BBinder& o); BBinder& operator=(const BBinder& o); class Extras; std::atomic mExtras; void* mReserved0;}; 2.2 class BpRefBase
BpInterface类继承了BpRefBase类。- 类似本地对象，代理对象也采用引用计数技术维护生命周期。
BpRefBase类中有一个比较重要的成员mRemote，它指向一个BpBinder对象，而BpBinder类则实现了BpRefBase类的进程间通信接口。
class BpRefBase : public virtual RefBase{protected: BpRefBase(const sp& o); virtual ~BpRefBase(); virtual void onFirstRef(); virtual void onLastStrongRef(const void* id); virtual bool onIncStrongAttempted(uint32_t flags, const void* id); inline IBinder* remote() { return mRemote; } inline IBinder* remote() const { return mRemote; }private: BpRefBase(const BpRefBase& o); BpRefBase& operator=(const BpRefBase& o); IBinder* const mRemote; RefBase::weakref_type* mRefs; std::atomic mState;}; 3. BpBinder.h
- 位置：
frameworks/native/include/binder/BpBinder.h - 成员变量
mHandle是一个整数，表示一个Client组件的句柄值，其值可以通过成员函数handle()获取。 - 成员函数
transact()：
- 向运行在
Server进程中的Service组件发送通信请求，通过Binder驱动间接实现。 - 将
BpBinder类的成员mHandle以及进程间通信数据发送给驱动。 - 驱动根据句柄找到对应
Binder引用对象，从而找到最终的实体对象，这样才能将数据发送给对应的Service组件。
- 向运行在
class BpBinder : public IBinder{public: BpBinder(int32_t handle); inline int32_t handle() const { return mHandle; } ...... virtual status_t transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0); ......private: const int32_t mHandle; ......};4. IPCThreadState.h
- 位置：
frameworks/native/include/binder/IPCThreadState.h - 对于每个
Binder线程，其内部都有一个IPCThreadState对象。 - 通过
IPCTreadState类的self()函数可以获取相应的对象，并且通过调用它的成员函数transact()就可以与驱动进行交互。 - 在函数
transact()内部，它通过成员函数talkWithDriver()实现与驱动的交互：
- 一方面它负责向驱动发送进程间通信请求。
- 另一方面它也负责接收来自驱动的通信请求。
- 成员变量
mProcess指向一个ProcessState对象，它是线程与驱动建立连接的关键。
class IPCThreadState{public: static IPCThreadState* self(); ...... status_t transact(int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags); ......private: ...... status_t talkWithDriver(bool doReceive=true); ...... const sp mProcess; ......}; 5. ProcessState.h
- 位置：
frameworks/native/include/binder/ProcessState.h - 对于每个使用了
Binder机制的进程来说，它的内部都有一个ProcessState对象：
- 负责初始化
Binder设备，即打开/dev/binder。 - 将设备文件映射到进程的地址空间，即请求驱动为进程分配内核缓冲区。
- 负责初始化
ProcessState对象在进程范围内是唯一的，因此Binder线程池中线程都可以通过它与Binder驱动程序建立连接。- 可以通过
self()函数获取相应的ProcessState对象：
- 若非第一次调用，则直接返回
ProcessState对象。 - 若为第一次调用，
Binder库会为进程创建一个ProcessState对象，并且调用open()函数打开设备文件，接着调用mmap()将设备文件映射到进程地址空间。
- 若非第一次调用，则直接返回
- 映射地址空间后，得到的内核缓冲区用户地址保存在成员变量
mVMStart中。
class ProcessState : public virtual RefBase{public: static sp self(); ......private: ...... int mDriverFD; void* mVMStart; ......}; 6. Service 组件实现原理类图
7. Client 组件实现原理类图
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