Binder到底是什么？
我们经常提到Binder，那么Binder到底是什么呢？
Binder的设计采用了面向对象的思想，在Binder通信模型的四个角色里面；他们的代表都是“Binder”，这样，对于Binder通信的使用者而言，Server里面的Binder和Client里面的Binder没有什么不同，一个Binder对象就代表了所有，它不用关心实现的细节，甚至不用关心驱动以及SM的存在；这就是抽象。
通常意义下，Binder指的是一种通信机制；我们说AIDL使用Binder进行通信，指的就是Binder这种IPC机制。
对于Server进程来说，Binder指的是Binder本地对象
对于Client来说，Binder指的是Binder代理对象，它只是Binder本地对象的一个远程代理；对这个Binder代理对象的操作，会通过驱动最终转发到Binder本地对象上去完成；对于一个拥有Binder对象的使用者而言，它无须关心这是一个Binder代理对象还是Binder本地对象；对于代理对象的操作和对本地对象的操作对它来说没有区别。
对于传输过程而言，Binder是可以进行跨进程传递的对象；Binder驱动会对具有跨进程传递能力的对象做特殊处理：自动完成代理对象和本地对象的转换。
面向对象思想的引入将进程间通信转化为通过对某个Binder对象的引用调用该对象的方法，而其独特之处在于Binder对象是一个可以跨进程引用的对象，它的实体（本地对象）位于一个进程中，而它的引用（代理对象）却遍布于系统的各个进程之中。最诱人的是，这个引用和java里引用一样既可以是强类型，也可以是弱类型，而且可以从一个进程传给其它进程，让大家都能访问同一Server，就象将一个对象或引用赋值给另一个引用一样。Binder模糊了进程边界，淡化了进程间通信过程，整个系统仿佛运行于同一个面向对象的程序之中。形形色色的Binder对象以及星罗棋布的引用仿佛粘接各个应用程序的胶水，这也是Binder在英文里的原意。
驱动里面的Binder
我们现在知道，Server进程里面的Binder对象指的是Binder本地对象，Client里面的对象值得是Binder代理对象；在Binder对象进行跨进程传递的时候，Binder驱动会自动完成这两种类型的转换；因此Binder驱动必然保存了每一个跨越进程的Binder对象的相关信息；在驱动中，Binder本地对象的代表是一个叫做binder_node的数据结构，Binder代理对象是用binder_ref代表的；有的地方把Binder本地对象直接称作Binder实体，把Binder代理对象直接称作Binder引用（句柄），其实指的是Binder对象在驱动里面的表现形式；读者明白意思即可。
OK，现在大致了解Binder的通信模型，也了解了Binder这个对象在通信过程中各个组件里面到底表示的是什么。
深入理解Java层的Binder
IBinder/IInterface/Binder/BinderProxy/Stub
我们使用AIDL接口的时候，经常会接触到这些类，那么这每个类代表的是什么呢？
IBinder是一个接口，它代表了一种跨进程传输的能力；只要实现了这个接口，就能将这个对象进行跨进程传递；这是驱动底层支持的；在跨进程数据流经驱动的时候，驱动会识别IBinder类型的数据，从而自动完成不同进程Binder本地对象以及Binder代理对象的转换。
IBinder负责数据传输，那么client与server端的调用契约（这里不用接口避免混淆）呢？这里的IInterface代表的就是远程server对象具有什么能力。具体来说，就是aidl里面的接口。
Java层的Binder类，代表的其实就是Binder本地对象。BinderProxy类是Binder类的一个内部类，它代表远程进程的Binder对象的本地代理；这两个类都继承自IBinder, 因而都具有跨进程传输的能力；实际上，在跨越进程的时候，Binder驱动会自动完成这两个对象的转换。
在使用AIDL的时候，编译工具会给我们生成一个Stub的静态内部类；这个类继承了Binder, 说明它是一个Binder本地对象，它实现了IInterface接口，表明它具有远程Server承诺给Client的能力；Stub是一个抽象类，具体的IInterface的相关实现需要我们手动完成，这里使用了策略模式。
AIDL过程分析
现在我们通过一个AIDL的使用，分析一下整个通信过程中，各个角色到底做了什么，AIDL到底是如何完成通信的。（如果你连AIDL都不熟悉，请先查阅官方文档）
首先定一个一个简单的aidl接口：
// ICompute.aidl
package com.example.test.app;
interface ICompute{
int add(int a , int b);
}
然后用编译工具编译之后，可以得到对应的ICompute.java类，看看系统给我们生成的代码：
package com.example.test.app;
public interface ICompute extends android.os.IInterface{
/**
* Local-side IPC implementation stub class.
*/
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.example.test.app.ICompute{
private static final java.lang.String DESCRIPTOR ="com.example.test.app.ICompute";
/**
* Construct the stub at attach it to the interface.
*/
publicStub(){
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
* Cast an IBinder object into an com.example.test.app.ICompute interface,
* generating a proxy if needed.
*/
public static com.example.test.app.ICompute as Interface(android.os.IBinder obj){
if((obj ==null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if(((iin !=null) && (iin instanceof com.example.test.app.ICompute))) {
return((com.example.test.app.ICompute) iin);
}
return new com.example.test.app.ICompute.Stub.Proxy(obj);
}
@Override
public android.os.IBinder as Binder(){
return this;
}
@Override
public boolean onTransact (int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags ) throws android.os.RemoteException{
switch(code) {
case INTERFACE_TRANSACTION: {
reply.writeString(DESCRIPTOR);
return true;
}
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;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
private static class Proxy implements com.example.test.app.ICompute{
private android.os.IBinder mRemote;
Proxy(android.os.IBinder remote) {
mRemote = remote;
}
@Override
public android.os.IBinder as Binder(){
return mRemote;
}
public java.lang.String getInterfaceDescriptor(){
return DESCRIPTOR;
}
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
@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;
}
}
static final int TRANSACTION_add = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION +0);
}
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
public int add (int a,int b) throws android.os.RemoteException;
}
系统帮我们生成了这个文件之后，我们只需要继承ICompute.Stub这个抽象类，实现它的方法，然后在Service 的onBind方法里面返回就实现了AIDL。这个Stub类非常重要，具体看看它做了什么。
Stub类继承自Binder，意味着这个Stub其实自己是一个Binder本地对象，然后实现了ICompute接口，ICompute本身是一个IInterface，因此他携带某种客户端需要的能力（这里是方法add)。此类有一个内部类Proxy，也就是Binder代理对象；
然后看看asInterface方法，我们在bind一个Service之后，在onServiceConnecttion的回调里面，就是通过这个方法拿到一个远程的service的，这个方法做了什么呢？
/**
* Cast an IBinder object into an com.example.test.app.ICompute interface,
* generating a proxy if needed.
*/
public static com.example.test.app.ICompute as Interface(android.os.IBinder obj){
if((obj ==null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if(((iin !=null) && (iin instanceof com.example.test.app.ICompute))) {
return((com.example.test.app.ICompute) iin);
}
return new com.example.test.app.ICompute.Stub.Proxy(obj);
}
首先看函数的参数IBinder类型的obj，这个对象是驱动给我们的，如果是Binder本地对象，那么它就是Binder类型，如果是Binder代理对象，那就是BinderProxy类型；然后，正如上面自动生成的文档所说，它会试着查找Binder本地对象，如果找到，说明Client和Server都在同一个进程，这个参数直接就是本地对象，直接强制类型转换然后返回，如果找不到，说明是远程对象（处于另外一个进程）那么就需要创建一个Binde代理对象，让这个Binder代理实现对于远程对象的访问。一般来说，如果是与一个远程Service对象进行通信，那么这里返回的一定是一个Binder代理对象，这个IBinder参数的实际上是BinderProxy;
再看看我们对于aidl的add 方法的实现；在Stub类里面，add是一个抽象方法，我们需要继承这个类并实现它；如果Client和Server在同一个进程，那么直接就是调用这个方法；那么，如果是远程调用，这中间发生了什么呢？Client是如何调用到Server的方法的？
我们知道，对于远程方法的调用，是通过Binder代理完成的，在这个例子里面就是Proxy类；Proxy对于add方法的实现如下：
@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;
}
它首先用Parcel把数据序列化了，然后调用了transact方法；这个transact到底做了什么呢？这个Proxy类在asInterface方法里面被创建，前面提到过，如果是Binder代理那么说明驱动返回的IBinder实际是BinderProxy, 因此我们的Proxy类里面的mRemote实际类型应该是BinderProxy；我们看看BinderProxy的transact方法：(Binder.java的内部类)
public native boolean transact (int code, Parcel data, Parcel reply, int flags ) throws RemoteException ;
这是一个本地方法；它的实现在native层，具体来说在frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp文件，里面进行了一系列的函数调用，调用链实在太长这里就不给出了；要知道的是它最终调用到了talkWithDriver函数；看这个函数的名字就知道，通信过程要交给驱动完成了；这个函数最后通过ioctl系统调用，Client进程陷入内核态，Client调用add方法的线程挂起等待返回；驱动完成一系列的操作之后唤醒Server进程，调用了Server进程本地对象的onTransact函数（实际上由Server端线程池完成）。我们再看Binder本地对象的onTransact方法（这里就是Stub类里面的此方法）：
@Override
public boolean onTransact( int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply , int flags ) throws android.os.RemoteException {
switch(code) {
case INTERFACE_TRANSACTION: {
reply.writeString(DESCRIPTOR);
return true;
}
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;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
在Server进程里面，onTransact根据调用号（每个AIDL函数都有一个编号，在跨进程的时候，不会传递函数，而是传递编号指明调用哪个函数）调用相关函数；在这个例子里面，调用了Binder本地对象的add方法；这个方法将结果返回给驱动，驱动唤醒挂起的Client进程里面的线程并将结果返回。于是一次跨进程调用就完成了。
至此，你应该对AIDL这种通信方式里面的各个类以及各个角色有了一定的了解；它总是那么一种固定的模式：一个需要跨进程传递的对象一定继承自IBinder，如果是Binder本地对象，那么一定继承Binder实现IInterface，如果是代理对象，那么就实现了IInterface并持有了IBinder引用；
Proxy与Stub不一样，虽然他们都既是Binder又是IInterface，不同的是Stub采用的是继承（is 关系），Proxy采用的是组合（has 关系）。他们均实现了所有的IInterface函数，不同的是，Stub又使用策略模式调用的是虚函数（待子类实现），而Proxy则使用组合模式。为什么Stub采用继承而Proxy采用组合？事实上，Stub本身is一个IBinder（Binder），它本身就是一个能跨越进程边界传输的对象，所以它得继承IBinder实现transact这个函数从而得到跨越进程的能力（这个能力由驱动赋予）。Proxy类使用组合，是因为他不关心自己是什么，它也不需要跨越进程传输，它只需要拥有这个能力即可，要拥有这个能力，只需要保留一个对IBinder的引用。如果把这个过程做一个类比，在封建社会，Stub好比皇帝，可以号令天下，他生而具有这个权利（不要说宣扬封建迷信。。）如果一个人也想号令天下，可以，“挟天子以令诸侯”。为什么不自己去当皇帝，其一，一般情况没必要，当了皇帝其实限制也蛮多的是不是？我现在既能掌管天下，又能不受约束（Java单继承）；其二，名不正言不顺啊，我本来特么就不是（Binder），你非要我是说不过去，搞不好还会造反。最后呢，如果想当皇帝也可以，那就是asBinder了。在Stub类里面，asBinder返回this，在Proxy里面返回的是持有的组合类IBinder的引用。
再去翻阅系统的ActivityManagerServer的源码，就知道哪一个类是什么角色了：IActivityManager是一个IInterface，它代表远程Service具有什么能力，ActivityManagerNative指的是Binder本地对象（类似AIDL工具生成的Stub类），这个类是抽象类，它的实现是ActivityManagerService；因此对于AMS的最终操作都会进入ActivityManagerService这个真正实现；同时如果仔细观察，ActivityManagerNative.java里面有一个非公开类ActivityManagerProxy, 它代表的就是Binder代理对象；是不是跟AIDL模型一模一样呢？那么ActivityManager是什么？他不过是一个管理类而已，可以看到真正的操作都是转发给ActivityManagerNative进而交给他的实现ActivityManagerService 完成的。
OK，本文就讲到这里了，要深入理解Binder，需要自己下功夫；那些native层以及驱动里面的调用过程，用文章写出来根本没有意义，需要自己去跟踪；接下来你可以：
看Android文档，Parcel, IBinder, Binder等涉及到跨进程通信的类；
不依赖AIDL工具，手写远程Service完成跨进程通信
看老罗的博客或者书（书结构更清晰）
学习Linux系统相关知识；自己看源码。
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