Binder系统初探（一）
虽说阅读Binder的源代码是学习Binder机制的最好的方式，但是也绝不能打无准备之仗，因为Binder的相关源代码是比较枯燥无味而且比较难以理解的，如果能够辅予一些理论知识，那就更好了。闲话少说，网上关于Binder机制的资料还是不少的，这里就不想再详细写一遍了，强烈推荐下面两篇文章：
Android深入浅出之Binder机制
Android Binder设计与实现 – 设计篇
void MediaPlayerService::instantiate() {
266 defaultServiceManager()->addService(
267 String16("media.player"), new MediaPlayerService());
268}
defaultServiceManager = BpServiceManager
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
Bn Binder Native层
Bp Binder Proxy 代理
BpServiceManager BnServiceManager BnMediaPlayerService BpMediaPlayerService来和他交互呢
p
{
sp
{
return getStrongProxyForHandle(0);
}
b = new BpBinder(handle);
template
inline sp
{
return INTERFACE::asInterface(obj);
}
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);
#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE) \
static const android::String16 descriptor; \
static android::sp
const android::sp
virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; \
I##INTERFACE(); \
virtual ~I##INTERFACE(); \
怎么和MFC这么类似？微软的影响很大啊！知道MFC的，有DELCARE肯定有IMPLEMENT
class BpServiceManager : public BpInterface
{
public:
BpServiceManager(const sp
: BpInterface
{
}
addService Parcel writeInterfaceToken ADD_SERVICE_TRANSACTION
remote transact
class BpRefBase : public virtual RefBase
{
inline IBinder* remote() { return mRemote; }
BpBinder::BpBinder(int32_t handle)
class BpServiceManager : public BpInterface
{
public:
BpServiceManager(const sp
: BpInterface
{
}
inline BpInterface
: BpRefBase(remote)
{
}
BpRefBase::BpRefBase(const sp
: mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)
{
virtual status_t addService(const String16& name, const sp
bool allowIsolated)
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
data.writeString16(name);
data.writeStrongBinder(service);
data.writeInt32(allowIsolated ? 1 : 0);
status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;
}
BpBinder转换为 IServiceManager :BpRefBase
status_t BpBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
//又绕回去了，调用IPCThreadState的transact。
//注意啊，这里的mHandle为0,code是ADD_SERVICE_TRANSACTION,data是命令包
//reply是回复包，flags=0
status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle,
uint32_t code, const Parcel& data,
Parcel* reply, uint32_t flags)
{
err = waitForResponse(reply);
status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,
int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer)
{
binder_transaction_data tr;
tr.data.ptr.buffer = reinterpret_cast
reinterpret_cast
上面把命令数据封装成binder_transaction_data，然后
写到mOut中，mOut是命令的缓冲区，也是一个Parcel
mOut.writeInt32(cmd);
mOut.write(&tr, sizeof(tr));
//仅仅写到了Parcel中，Parcel好像没和/dev/binder设备有什么关联啊？
恩，那只能在另外一个地方写到binder设备中去了。难道是在？
return NO_ERROR;
status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
//看见没？这里开始操作mIn了，看来talkWithDriver中
//把mOut发出去，然后从driver中读到数据放到mIn中了。
status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)
{
binder_write_read bwr;
if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)
好了，到这里，我们发送addService的流程就彻底走完了。
BpServiceManager发送了一个addService命令到BnServiceManager，然后收到回复。
int main(int argc __unused, char** argv)
{
sp
MediaLogService::instantiate();
ProcessState::self()->startThreadPool();
一个调用的函数是ProcessState::self()，然后赋值给了proc变量，程序运行完，proc会自动delete内部的内容，所以就自动释放了先前分配的资源。
bs = binder_open(128*1024);
bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);//映射内存
if (binder_become_context_manager(bs)) {
ALOGE("cannot become context manager (%s)\n", strerror(errno));
return -1;
}
int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);
}
binder_loop(bs, svcmgr_handler);
void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
struct binder_write_read bwr; binder_write(bs, readbuf, sizeof(uint32_t));
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
if (res < 0) {
ALOGE("binder_loop: ioctl failed (%s)\n", strerror(errno));
break;
}
res = binder_parse(bs, 0, (uintptr_t) readbuf, bwr.read_consumed, func);
int binder_parse(struct binder_state *bs, struct binder_io *bio,
uintptr_t ptr, size_t size, binder_handler func)
{
恩，最后有一个类似handleMessage的地方处理各种各样的命令。这个就是
svcmgr_handler,就在ServiceManager.c中
int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
struct binder_transaction_data *txn,
struct binder_io *msg,
struct binder_io *reply)
{
struct binder_transaction_data *txn = (struct binder_transaction_data *) ptr;
if (func) {
if (do_add_service(bs, s, len, handle, txn->sender_euid,
allow_isolated, txn->sender_pid))
int do_add_service(struct binder_state *bs,
const uint16_t *s, size_t len,
uint32_t handle, uid_t uid, int allow_isolated,
pid_t spid)
//si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));
si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t))
// memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t));
memcpy(si-name,s, (len + 1) * sizeof(uint16_t))
//si->next = svclist;
//svclist = si;
si->next = svclist
svclist = si;
喔，对于addService来说，看来ServiceManager把信息加入到自己维护的一个服务列表中了。
ServiceManager存在的意义
Android系统中Service信息都是先add到ServiceManager中，由ServiceManager来集中管理，这样就可以查询当前系统有哪些服务。而且,Android系统中某个服务例如MediaPlayerService的客户端想要和MediaPlayerService通讯的话，必须先向ServiceManager查询MediaPlayerService的信息，然后通过ServiceManager返回的东西再来和MediaPlayerService交互。
毕竟，要是MediaPlayerService身体不好，老是挂掉的话，客户的代码就麻烦了，就不知道后续新生的MediaPlayerService的信息了，所以只能这样：
另外，ServiceManager的handle标示是0，所以只要往handle是0的服务发送消息了，最终都会被传递到ServiceManager中去
virtual status_t addService(const String16& name, const sp
bool allowIsolated)
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
data.writeString16(name);
data.writeStrongBinder(service);
data.writeInt32(allowIsolated ? 1 : 0);
status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;
}
defaultServiceManager()->addService(
String16("media.player"), new MediaPlayerService());
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
{
class BnMediaPlayerService: public BnInterface
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
};
template
class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder
{
兑现后变成
class BnInterface : public IMediaPlayerService, public BBinder
class PoolThread : public Thread
{
t->run(name.string());
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
{
./work/android-5.0.2/external/lldb/source/Target/Thread.cpp
ProcessState::self()->startThreadPool();
spawnPooledThread(true);
sp
t->run(name.string());
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
喔，这个时候还没有创建线程呢。然后调用PoolThread::run，实际调用了基类的run。
status_t Thread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)
{
bool res;
if (mCanCallJava) {
res = createThreadEtc(_threadLoop,//线程函数是_threadLoop
this, name, priority, stack, &mThread);
}
//终于，在run函数中，创建线程了。从此
主线程执行
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
新开的线程执行_threadLoop
我们先看看_threadLoop
int Thread::_threadLoop(void* user)
{
Thread* const self = static_cast
sp
wp
self->mHoldSelf.clear();
do {
...
if (result && !self->mExitPending) {
result = self->threadLoop();哇塞，调用自己的threadLoop
}
}
我们是PoolThread对象，所以调用PoolThread的threadLoop函数
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
./work/android-5.0.2/external/lzma/CPP/Windows/Thread.h
./work/android-5.0.2/external/lldb/include/lldb/Target/Thread.h
./work/android-5.0.2/system/core/include/utils/Thread.h
http://androidxref.com/4.4.2_r1/xref/system/core/include/utils/Thread.h
class Thread : virtual public RefBase
{
public:
// Create a Thread object, but doesn't create or start the associated
// thread. See the run() method.
Thread(bool canCallJava = true);
virtual bool threadLoop() = 0;
class PoolThread : public Thread
57{
virtual bool threadLoop()
66 {
67 IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
68 return false;
69 }
http://androidxref.com/4.4.2_r1/xref/system/core/libutils/Threads.cpp
666Thread::Thread(bool canCallJava)
667 : mCanCallJava(canCallJava),
668 mThread(thread_id_t(-1)),
669 mLock("Thread::mLock"),
670 mStatus(NO_ERROR),
671 mExitPending(false), mRunning(false)
672#ifdef HAVE_ANDROID_OS
673 , mTid(-1)
status_t Thread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)
{
res = createThreadEtc(_threadLoop,
this, name, priority, stack, &mThread);
int Thread::_threadLoop(void* user)
{
Thread* const self = static_cast
result = self->threadLoop();
class PoolThread : public Thread
57{
//mIsMain为true。
//而且注意，这是一个新的线程，所以必然会创建一个
新的IPCThreadState对象（记得线程本地存储吗？TLS），然后
virtual bool threadLoop()
66 {
67 IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
68 return false;
69 }
class Thread : virtual public RefBase
virtual bool threadLoop() = 0;
主线程和工作线程都调用了joinThreadPool，看看这个干嘛了！
void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
{
result = getAndExecuteCommand();
result = executeCommand(cmd);
case BR_TRANSACTION:
{
binder_transaction_data tr;
result = mIn.read(&tr, sizeof(tr));
//来了一个命令，解析成BR_TRANSACTION,然后读取后续的信息
Parcel reply;
if (tr.target.ptr) {
//这里用的是BBinder。
sp
const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);
}
让我们看看BBinder的transact函数干嘛了
status_t BBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{ err = onTransact(code, data, reply, flags);
BnMediaPlayerService从BBinder派生，所以会调用到它的onTransact函数
终于水落石出了，让我们看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函数。
IMediaPlayerService.cpp
class BpMediaPlayerService: public BpInterface
{
status_t BnMediaPlayerService::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
// BnMediaPlayerService从BBinder和IMediaPlayerService派生，所有IMediaPlayerService
class BnMediaPlayerService: public BnInterface
template
class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder
//看到下面的switch没？所有IMediaPlayerService提供的函数都通过命令类型来区分
//status_t BnMediaPlayerService::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch (code) {
case CREATE: {
CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);
sp
interface_cast
int audioSessionId = data.readInt32();
create是一个虚函数，由MediaPlayerService来实现！！
sp
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
{
class BnMediaPlayerService: public BnInterface
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
};
class BBinder : public IBinder
{
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
sp
int audioSessionId)
{
pid_t pid = IPCThreadState::self()->getCallingPid();
int32_t connId = android_atomic_inc(&mNextConnId);
sp
this, pid, connId, client, audioSessionId,
IPCThreadState::self()->getCallingUid());
ALOGV("Create new client(%d) from pid %d, uid %d, ", connId, pid,
IPCThreadState::self()->getCallingUid());
wp
{
Mutex::Autolock lock(mLock);
mClients.add(w);
}
return c;
}
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
{
class Client;
virtual sp
class IMediaPlayerService: public IInterface
{
virtual sp
IMediaPlayerService.cpp
virtual sp
const sp
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IMediaPlayerService::getInterfaceDescriptor());
data.writeStrongBinder(client->asBinder());
data.writeInt32(audioSessionId);
remote()->transact(CREATE, data, &reply);
return interface_cast
}
其实，到这里，我们就明白了。BnXXX的onTransact函数收取命令，然后派发到派生类的函数，由他们完成实际的工作。
四 MediaPlayerClient
这节讲讲MediaPlayerClient怎么和MediaPlayerService交互。
使用MediaPlayerService的时候，先要创建它的BpMediaPlayerService。我们看看一个例子
IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()
{
sp
sp
do {
binder = sm->getService(String16("media.player"));
if (binder != 0) {
break;
}
sMediaPlayerService = interface_cast
gDefaultServiceManager = interface_cast
/通过interface_cast，将这个binder转化成BpMediaPlayerService
//注意，这个binder只是用来和binder设备通讯用的，实际
//上和IMediaPlayerService的功能一点关系都没有。
//还记得我说的Bridge模式吗?BpMediaPlayerService用这个binder和BnMediaPlayerService
//通讯。
4.1 Native层
刚才那个getMediaPlayerService代码是C++层的，但是整个使用的例子确实JAVA->JNI层的调用。如果我要写一个纯C++的程序该怎么办？
int main()
{
getMediaPlayerService();直接调用这个函数能获得BpMediaPlayerService吗？
不能，为什么？因为我还没打开binder驱动呐！但是你在JAVA应用程序里边却有google已经替你
封装好了。
所以，纯native层的代码，必须也得像下面这样处理：
sp
//好多地方都需要这个，所以自动也会创建.
getMediaPlayerService();
还得起消息循环呐，否则如果Bn那边有消息通知你，你怎么接受得到呢？
ProcessState::self()->startThreadPool();
//至于主线程是否也需要调用消息循环，就看个人而定了。不过一般是等着接收其他来源的消息，例如socket发来的命令，然后控制MediaPlayerService就可以了。
}
五 实现自己的Service
好了，我们学习了这么多Binder的东西，那么想要实现一个自己的Service该咋办呢？
如果是纯C++程序的话，肯定得类似main_MediaService那样干了。
int main()
{
sp
sp
sm->addService(“service.name”,new XXXService());
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
看看XXXService怎么定义呢？
我们需要一个Bn，需要一个Bp，而且Bp不用暴露出来。那么就在BnXXX.cpp中一起实现好了。
另外，XXXService提供自己的功能，例如getXXX调用
5.1 定义XXX接口
XXX接口是和XXX服务相关的，例如提供getXXX，setXXX函数，和应用逻辑相关。
需要从IInterface派生
class IXXX: public IInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏
virtual getXXX() = 0;
virtual setXXX() = 0;
}这是一个接口。
5.2 定义BnXXX和BpXXX
为了把IXXX加入到Binder结构，需要定义BnXXX和对客户端透明的BpXXX。
其中BnXXX是需要有头文件的。BnXXX只不过是把IXXX接口加入到Binder架构中来，而不参与实际的getXXX和setXXX应用层逻辑。
这个BnXXX定义可以和上面的IXXX定义放在一块。分开也行。
class BnXXX: public BnInterface
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
//由于IXXX是个纯虚类，而BnXXX只实现了onTransact函数，所以BnXXX依然是
一个纯虚类
};
有了DECLARE，那我们在某个CPP中IMPLEMNT它吧。那就在IXXX.cpp中吧。
IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXX, "android.xxx.IXXX");//IMPLEMENT宏
status_t BnXXX::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch(code) {
case GET_XXX: {
CHECK_INTERFACE(IXXX, data, reply);
读请求参数
调用虚函数getXXX()
return NO_ERROR;
} break; //SET_XXX类似
BpXXX也在这里实现吧。
class BpXXX: public BpInterface
{
public:
BpXXX (const sp
: BpInterface< IXXX >(impl)
{
}
vitural getXXX()
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor());
data.writeInt32(pid);
remote()->transact(GET_XXX, data, &reply);
return;
}
//setXXX类似
至此，Binder就算分析完了，大家看完后，应该能做到以下几点：
l 如果需要写自己的Service的话，总得知道系统是怎么个调用你的函数，恩。对。有2个线程在那不停得从binder设备中收取命令，然后调用你的函数呢。恩，这是个多线程问题。
l 如果需要跟踪bug的话，得知道从Client端调用的函数，是怎么最终传到到远端的Service。这样，对于一些函数调用，Client端跟踪完了，我就知道转到Service去看对应函数调用了。反正是同步方式。也就是Client一个函数调用会一直等待到Service返回为止。
sp
getMediaPlayerService
ProcessState self IServiceManager defaultServiceManager
addService new XXXService startThreadPool joinThreadPool
BnXXX.cpp
5.1 定义XXX接口
XXX接口是和XXX服务相关的，例如提供getXXX，setXXX函数，和应用逻辑相关。
需要从IInterface派生
class IXXX: public IInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏
virtual getXXX() = 0;
virtual setXXX() = 0;
}这是一个接口。
5.2 定义BnXXX和BpXXX
为了把IXXX加入到Binder结构，需要定义BnXXX和对客户端透明的BpXXX。
其中BnXXX是需要有头文件的。BnXXX只不过是把IXXX接口加入到Binder架构中来，而不参与实际的getXXX和setXXX应用层逻辑。
这个BnXXX定义可以和上面的IXXX定义放在一块。分开也行。
class BnXXX: public BnInterface
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
//由于IXXX是个纯虚类，而BnXXX只实现了onTransact函数，所以BnXXX依然是
一个纯虚类
};
有了DECLARE，那我们在某个CPP中IMPLEMNT它吧。那就在IXXX.cpp中吧。
IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXX, "android.xxx.IXXX");//IMPLEMENT宏
status_t BnXXX::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch(code) {
case GET_XXX: {
CHECK_INTERFACE(IXXX, data, reply);
读请求参数
调用虚函数getXXX()
return NO_ERROR;
} break; //SET_XXX类似
BpXXX也在这里实现吧。
class BpXXX: public BpInterface
{
public:
BpXXX (const sp
: BpInterface< IXXX >(impl)
{
}
vitural getXXX()
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor());
data.writeInt32(pid);
remote()->transact(GET_XXX, data, &reply);
return;
}
//setXXX类似
至此，Binder就算分析完了，大家看完后，应该能做到以下几点：
l 如果需要写自己的Service的话，总得知道系统是怎么个调用你的函数，恩。对。有2个线程在那不停得从binder设备中收取命令，然后调用你的函数呢。恩，这是个多线程问题。
l 如果需要跟踪bug的话，得知道从Client端调用的函数，是怎么最终传到到远端的Service。这样，对于一些函数调用，Client端跟踪完了，我就知道转到Service去看对应函数调用了。反正是同步方式。也就是Client一个函数调用会一直等待到Service返回为止。
getXXX setXXX BnXXX BnInterface IXXX
onTransact
BpXXX IBinder BpInterface getXXX Parcel
writeInterfaceToken writeInt32 remote transact getXXX &reply