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看了几天的Binder，决定有必要写一篇博客，记录一下学习成果，Binder是Android中比较综合的一块知识了，目前的理解只限于JAVA层。首先Binder是干嘛用的？不用说，跨进程通信全靠它，操作系统的不同进程之间，数据不共享，对于每个进程来说，它都天真地以为自己独享了整个系统，完全不知道其他进程的存在，进程之间需要通信需要某种系统机制才能完成，在Android整个系统架构中，采用了大量的C/S架构的思想，所以Binder的作用就显得非常重要了，但是这种机制为什么是Binder呢？在Linux中的RPC方式有管道，消息队列，共享内存等，消息队列和管道采用存储-转发方式，即数据先从发送方缓存区拷贝到内核开辟的缓存区中，然后再从内核缓存区拷贝到接收方缓存区，这样就有两次拷贝过程。共享内存不需要拷贝，但控制复杂，难以使用。Binder是个折中的方案，只需要拷贝一次就行了。其次Binder的安全性比较好，好在哪里，在下还不是很清楚，基于安全性和传输的效率考虑，选择了Binder。Binder的英文意思是粘结剂，Binder对象是一个可以跨进程引用的对象，它的实体位于一个进程中，这个进程一般是Server端，该对象提供了一套方法用以实现对服务的请求，而它的引用却遍布于系统的各个进程（Client端）之中，这样Client通过Binder的引用访问Server，所以说，Binder就像胶水一样，把系统各个进程粘结在一起了，废话确实有点多。
一、概念理解
为了从而保障了系统的安全和稳定，整个系统被划分成内核空间和用户空间
内核空间：独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，有访问底层硬件设备的所有权限。
用户空间：相对与内核空间，上层运用程序所运行的空间就是用户空间，用户空间访问内核空间的唯一方式就是系统调用。一个4G的虚拟地址空间，其中3G是用户空间，剩余的1G是内核空间。如果一个用户空间想与另外一个用户空间进行通信，就需要内核模块支持，这个运行在内核空间的，负责各个用户进程通过Binder通信的内核模块叫做Binder驱动，虽然叫做Binder驱动，但是和硬件并没有什么关系，只是实现方式和设备驱动程序是一样的，提供了一些标准文件操作。
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二、Binder的通信模型
在写AIDL的时候，一般情况下，我们有两个进程，一个作为Server端提供某种服务，然后另外一个进程作为Client端,连接Server端之后，就 可以使用Server里面定义的服务。这种思想是一种典型的C/S的思想。值得注意的是Android系统中的Binder自身也是C/S的架构，也有Server端与Client端。一个大的C/S架构中，也有一个小的C/S架构。
先笼统的说一下，在整个Binder框架中，由系列组件组成，分别是Client、Server、ServiceManager和Binder驱动程序，其中Client、Server和ServiceManager运行在用户空间，Binder驱动程序运行内核空间。运行在用户空间中的Client、Server和ServiceManager，是在三个不同进程中的，Server进程中中定义了服务提供给Client进程使用，并且Server中有一个Binder实体，但是Server中定义的服务并不能直接被Client使用，它需要向ServiceManager注册，然后Client要用服务的时候，直接向ServiceManager要，ServiceManager返回一个Binder的替身（引用）给Client，这样Client就可以调用Server中的服务了。
场景：进程A要调用进程B里面的一个draw方法处理图片。
分析：在这种场景下，进程A作为Client端，进程B做为Server端，但是A/B不在同一个进程中，怎么来调用B进程的draw方法呢，首先进程B作为Server端创建了Binder实体，为其取一个字符形式，可读易记的名字，并将这个Binder连同名字以数据包的形式通过Binder驱动发送给ServiceManager，也就是向ServiceManager注册的过程，告诉ServiceManager，我是进程B，拥有图像处理的功能，ServiceManager从数据包中取出名字和引用以一个注册表的形式保留了Server进程的注册信息。为什么是以数据包的形式呢，因为这是两个进程，直接传递对象是不行滴，只能是一些描述信息。现在Client端进程A联系ServiceManager，说现在我需要进程B中图像处理的功能，ServiceManager从注册表中查到了这个Binder实体，但是呢，它并不是直接把这个Binder实体直接给Client,而是给了一个Binder实体的代理，或者说是引用，Client通过Binder的引用访问Server。分析到现在，有个关键的问题需要说一下，ServiceManager是一个进程，Server是另一个进程，Server向ServiceManager注册Binder必然会涉及进程间通信。当前实现的是进程间通信却又要用到进程间通信，这就好象蛋可以孵出鸡前提却是要找只鸡来孵蛋，确实是这样的，ServiceManager中预先有了一个自己的Binder对象（实体），就是那只鸡，然后Server有个Binder对象的引用，就是那个蛋，Server需要通过这个Binder的引用来实现Binder的注册。鸡就一只，蛋有很多，ServiceManager进程的Binder对象（实体）仅有一个，其他进程所拥有的全部都是它的代理。同样一个Server端Binder实体也应该只有一个，对应所有Client端全部都是它的代理。
我们再次理解一下Binder是什么？在Binder通信模型的四个角色里面；他们的代表都是“Binder”，一个Binder对象就代表了所有，包括了Server，Client,ServiceManager,这样，对于Binder通信的使用者而言，不用关心实现的细节。对Server来说，Binder指的是Binder实体，或者说是本地对象，对于Client来说，Binder指的是Binder代理对象，也就是Binder的引用。对于Binder驱动而言，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。
简单的总结一下，通过上面一大段的分析，一个Server在使用的时候需要经历三个阶段
- 服务注册 Server端与SystemManager之间的IPC
- 服务检索 Client端与SystemManager之间的IPC
- 服务使用 Client端与Server端之间的IPC
三、AIDL过程分析
1、定义一个AIDL文件
Game.aidl
package test.wangjing.com.aidl.domain;
parcelable Game;
GameManager .aidl
package test.wangjing.com.aidl;
import test.wangjing.com.aidl.domain.Game;
interface GameManager {
Game querryGameById(int pGameId);
}
2、定义远端服务Service
在远程服务中的onBind方法，实现AIDL接口的具体方法，并且返回Binder对象
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
return mGameManager;
}
GameManager.Stub mGameManager = new GameManager.Stub() {
@Override
public IBinder asBinder() {
return null;
}
@Override
public Game querryGameById(int pGameId) throws RemoteException {
return mGameMap.get(pGameId);
}
};
3、本地创建连接对象
private class GameServiceConnection implements ServiceConnection {
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder) {
mGameManager = (GameManager.Stub) GameManager.Stub.asInterface(iBinder);
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName componentName) {
}
}
public void actionService(View view) {
Intent intent = new Intent(this, GameService.class);
bindService(intent, mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
}
以上就是一个远端服务的一般套路，如果是在两个进程中，就可以进程通信了，现在我们分析一下，这个通信的流程。重点是GameManager这个编译生成的类。
public interface GameManager extends android.os.IInterface {
/**
* Local-side IPC implementation stub class.
*/
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements test.wangjing.com.aidl.GameManager {
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "test.wangjing.com.aidl.GameManager";
/**
* Construct the stub at attach it to the interface.
*/
public Stub() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
* Cast an IBinder object into an test.wangjing.com.aidl.GameManager interface,
* generating a proxy if needed.
*/
public static test.wangjing.com.aidl.GameManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin != null) && (iin instanceof test.wangjing.com.aidl.GameManager))) {
return ((test.wangjing.com.aidl.GameManager) iin);
}
return new test.wangjing.com.aidl.GameManager.Stub.Proxy(obj);
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
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_querryGameById: {
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
int _arg0;
_arg0 = data.readInt();
test.wangjing.com.aidl.domain.Game _result = this.querryGameById(_arg0);
reply.writeNoException();
if ((_result != null)) {
reply.writeInt(1);
_result.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
} else {
reply.writeInt(0);
}
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
private static class Proxy implements test.wangjing.com.aidl.GameManager {
private android.os.IBinder mRemote;
Proxy(android.os.IBinder remote) {
mRemote = remote;
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
return mRemote;
}
public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
return DESCRIPTOR;
}
@Override
public test.wangjing.com.aidl.domain.Game querryGameById(int pGameId) throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
test.wangjing.com.aidl.domain.Game _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeInt(pGameId);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_querryGameById, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
if ((0 != _reply.readInt())) {
_result = test.wangjing.com.aidl.domain.Game.CREATOR.createFromParcel(_reply);
} else {
_result = null;
}
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
}
static final int TRANSACTION_querryGameById = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
}
public test.wangjing.com.aidl.domain.Game querryGameById(int pGameId) throws android.os.RemoteException;
}
从类的关系来看，首先接口GameManager 继承 IInterface ，IInterface是一个接口，在GameManager内部有一个内部类Stub，Stub继承了Binder，（Binder实现了IBinder），并且实现了GameManager接口，在Stub中还有一个内部类Proxy，Proxy也实现了GameManager接口，一个整体的结构是这样的
现在的问题是，Stub是什么？Proxy又是什么？在上面说了在Binder通信模型的四个角色里面；他们的代表都是“Binder”，一个Binder对象就代表了所有，包括了Server，Clinet，ServiceManager，为了两个进程的通信，系统给予的内核支持是Binder,在抽象一点的说,Binder是系统开辟的一块内存空间，两个进程往这块空间里面读写数据就行了，Stub从Binder中读数据，Proxy向Binder中写数据,达到进程间通信的目的。首先我们分析Stub。
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements test.wangjing.com.aidl.GameManager
Stub 类继承了Binder ，说明了Stub有了跨进程传输的能力，实现了GameManager接口，说明它有了根据游戏ID查询一个游戏的能力。我们在bind一个Service之后，在onServiceConnecttion的回调里面，就是通过asInterface方法拿到一个远程的service的。
public static test.wangjing.com.aidl.GameManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin != null) && (iin instanceof test.wangjing.com.aidl.GameManager))) {
return ((test.wangjing.com.aidl.GameManager) iin);
}
return new test.wangjing.com.aidl.GameManager.Stub.Proxy(obj);
}
asInterface调用queryLocalInterface。
public IInterface queryLocalInterface(String descriptor) {
if (mDescriptor.equals(descriptor)) {
return mOwner;
}
return null;
}
mDescriptor，mOwner其实是Binder的成员变量，Stub继承了Binder，在构造函数的时候，对着两个变量赋的值。
public Stub() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
public void attachInterface(IInterface owner, String descriptor) {
mOwner = owner;
mDescriptor = descriptor;
}
如果客户端和服务端是在一个进程中，那么其实queryLocalInterface获取的就是Stub对象，如果不在一个进程queryLocalInterface查询的对象肯定为null，因为不同进程有不同虚拟机，肯定查不到mOwner对象的，所以这时候其实是返回的Proxy对象了。拿到Stub对象后，通常在onServiceConnected中，就把这个对象转换成我们多定义AIDL接口。
private class GameServiceConnection implements ServiceConnection {
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder) {
mGameManager = (GameManager.Stub) GameManager.Stub.asInterface(iBinder);
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName componentName) {
}
}
比如我们这里会转换成GameManager，有了GameManager对象，就可以调用后querryGameById方法了。如果是一个进程，那直接调用的是自己的querryGameById方法，如果不是一个进程，那调用了就是代理的querryGameById方法了。
private static class Proxy implements test.wangjing.com.aidl.GameManager {
private android.os.IBinder mRemote;
Proxy(android.os.IBinder remote) {
mRemote = remote;
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
return mRemote;
}
public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
return DESCRIPTOR;
}
@Override
public test.wangjing.com.aidl.domain.Game querryGameById(int pGameId) throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
test.wangjing.com.aidl.domain.Game _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeInt(pGameId);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_querryGameById, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
if ((0 != _reply.readInt())) {
_result = test.wangjing.com.aidl.domain.Game.CREATOR.createFromParcel(_reply);
} else {
_result = null;
}
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
}
看到其中关键的一行是
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_querryGameById, _data, _reply, 0);
mRemote就是一个IBinder对象，相对于Stub，Proxy 是组合关系（HAS-A），内部有一个IBinder对象mRemote，Stub是继承关系(IS-A)，直接实现了IBinder接口。
public native boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException;
transact是个native方法，最终还会回掉JAVA层的onTransact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_querryGameById: {
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
int _arg0;
_arg0 = data.readInt();
test.wangjing.com.aidl.domain.Game _result = this.querryGameById(_arg0);
reply.writeNoException();
if ((_result != null)) {
reply.writeInt(1);
_result.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
} else {
reply.writeInt(0);
}
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
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querryGameById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。
***Please accept mybest wishes for your happiness and success ! ***
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