Binder机制总结

在android中进行跨进程通信通常有以下几种方式：

1. 使用Intent
2. 使用文件共享
3. 使用Messenger
4. 使用AIDL
5. 使用ContentProvider

其中Intent中可以携带Bundle,而Bundle实现了Parcelable接口，所以可以在不同的进程间进行传输。文件共享就是读写文件，比如常用的SharedPreferences就是以XML来存储的文件。而Messenger,AIDL,ContentProvider都是基于Binder的，所以学习并理解Binder就尤为重要。

虽然Android继承使用Linux的内核，但Linux与Android的通信机制不同。

在Linux中使用的IPC通信机制如下：

传统IPC：无名pipe, signal, trace, 有名管道

AT&T Unix 系统V：共享内存，信号灯，消息队列

BSD Unix：Socket

而在Android中，并没有使用这些，取而代之的是Binder机制。Binder机制是采用OpenBinder演化而来，在Android中使用它的原因如下：

采用C/S的通信模式。而在linux通信机制中，目前只有socket支持C/S的通信模式，但socket有其劣势，具体参看第二条。

有更好的传输性能。对比于Linux的通信机制，

socket：是一个通用接口，导致其传输效率低，开销大；

管道和消息队列：因为采用存储转发方式，所以至少需要拷贝2次数据，效率低；

共享内存：虽然在传输时没有拷贝数据，但其控制机制复杂（比如跨进程通信时，需获取对方进程的pid，得多种机制协同操作）。

安全性更高。Linux的IPC机制在本身的实现中，并没有安全措施，得依赖上层协议来进行安全控制。而Binder机制的 UID/PID是由Binder机制本身在内核空间添加身份标识，安全性高；并且Binder可以建立私有通道，这是linux的通信机制所无法实现的 （Linux访问的接入点是开放的）。

那什么是Binder呢？

1.     从IPC角度来说，Binder是Android中一种跨进程通信的方式。
2.     从Android FrameWork角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager和相应ManagerService的桥梁。
3.     从Android应用层的角度来说， BInder是客户端和服务端进行通信的媒介。

Binder通信机制流程（整体流程）

首先server会通过Binder向ServiceManager注册自己的服务，Client想要使用远程服务时会通过Binder去ServiceManager申请服务，申请成功之后便可以取得和Server的联系了，可以调用Server端的方法。

这里面一共有四个角色，分别为Client,Server,Binder,ServiceManager

1. Client：客户端，服务的使用者
2. Server：服务端，服务的提供者
3. Binder：月老，牵线的
4. ServiceManager：通讯录，记录每个Server的联系方式

需要注意的一点是，Client通过Binder来跨进程取得Server的联系方式，但Client与ServerMangaer的通信，Server与ServerManager的通讯也是跨进程，这个问题就像买匡威鞋子一样

哈哈哈，这个问题就要从系统刚刚启动说起了，init进程会启动一个叫ServiceManager的进程，该进程启动之后会做三件事：

• 通过open打开设备文件 /dev/binder，将该文件中的内容通过mmap映射到本进程空间中；
• 通过IO控制命令BINDER_SET_CONTEXT_MGR将当前 进程注册到Binder驱动中，Binder驱动便会为他在内核空间创建一个称为binder_context_mgr_node的节点出来，这个节点也就是ServiceManager在内核空间的Binder实体了，并且将它的句柄设置为0，它的创建是在系统启动的时候，这个节点在Binder驱动中是唯一的，所以也就造成了ServiceManager区别于其他Server了；
• ServiceManager启动之后就会无限循环等待Server和Client之间的进程间通信请求了；接着Zygote进程会孵化出一个子进程SystemService，我们的大部分系统服务比如ActivityManagerService、 WindowManagerService、MediaPlayService等都是该进程内的一个线程，这些服务会通过调用 ServiceManager.addService方法添加到ServiceManager中的服务列表svclist中，这样我们的系统服务就已经都 注册到了ServiceManager里面了；

server向ServiceManager注册服务流程图

Service向ServerManager中注册自己会调用Service.addService(String name,IBinder service),传入的内容是 Server的名字和该Server驱动中对应的对象；

1. Server首先将自己作为对象，并且附上一个句柄为0的值(用于访问ServiceManager)，将这些内容封装成一个数据包，open有关Binder的设备文件/dev/binder，将封装好的该数据包发送给Binder驱动；
2. Binder驱动在收到这个数据包之后，发现里面存在一个Server对象，首先会在Binder驱动自己里面新建该Server对应的 Binder实体，并赋予一个大于0的句柄，同时会将该句柄也加入到数据包中，接着将该数据包发送到句柄为0对应的对象上面，也就是 ServiceManager上面了；
3. ServiceManager收到转发给自己的数据包之后，会查看其服务列表svlist中是否已经存在当前Server名字的服务，不存在的话，会将当前服务+当前服务对应于Binder驱动中的句柄加入到列表中；

这样，系统服务就注册到ServiceManager中了；

Client向ServiceManager获取服务流程图

Client和Binder驱动通信的时候会调用ServiceManager.getService(String name)方法，传入的参数就是要请求的服务的名字，返回对应请求的Binder。

1. Client首先会将要获取的服务的名字以及一个句柄为0的值(为了访问ServiceManager)封装成一个数据包，open有关Binder的设备文件/dev/binder，将该数据包发送给Binder驱动；
2. Binder驱动在收到数据包之后发现里面有句柄为0的信息，就将该数据包转发给了ServiceManager来进行处理了；
3. ServiceManager在收到数据包之后根据服务的名字查看自己的服务列表svclist，找到之后会将其对应的在Binder驱动中的句柄信息也封装成一个数据包；
4. 该数据包也会通过Binder驱动被发送给Client端；
5. Client端在收到数据包之后，就得到了自己所请求的服务在Binder驱动中的句柄，他会利用这个句柄信息在自己本地创建一个远程 Server的代理，以后Client发消息都是发给这个代理的，随后的通信便变成了代理通过Binder驱动与真正的Server进行交互了，以此完成跨进程间的通信；

这样系统服务是怎么注册到ServiceManager里面以及我们怎么获得这些服务对应于Binder驱动的句柄也就是Binder对象的过程讲解就已经结束了，接下来便是我们自定义服务是怎么通过Binder进行进程间通信的呢？

这里就要用到Android为我们自定义进程间通信所提供的AIDL文件了，没有这个文件，你也可以实现跨进程通信，但是序列化，反序列化数据的封装都将需要你自己来实现，有了AIDL之后这个过程会显的比较简单，你并不需要关心序列化反序列化的顺序问题，只需要将Server进程想要提供给Client进程访问的方法定义在一个.aidl文件中即可，我们在此将他命名为Ixxx.aidl，那么系统将会为该AIDL文件自动生成对应的 Ixxx.Java文件；

        简单说说Ixxx.java的类结构，将是下面这样的伪代码形式：

public interface Ixxx extends IInterface{
    public static abstarct class Stub extends Binder implements Ixxx{
        public static Ixxx asInterface(Binder binder){}  
        public Binder asBinder(){}  
        public boolean onTransact(int code,Parcel data,Parcel reply,int flags){}                                                                                                 
        private static class Proxy implements Ixxx{  
            public Binder asBinder(){}  
            //Ixxx接口中的一些实现方法，当然这些实现并不是真正的逻辑实现，而只是通过transcat进行的一些进程切换操作  

        }  

    }  
}  

        可以看到Ixxx.java中存在一个Stub静态抽象类和Prxoy静态类，最关键的方法就是Stub类中的asInterface了，他会根据我们传入的Binder对象来判断是跨进程通信还是进程内部通信，如果是进程内部通信，该方法返回的将是Ixxx.Stub对象；如果是跨进程通信返回的将是Ixxx.Stub.Proxy对象，这个代理对象中将的方法会通过调用transact方法来进行内核态的切换；

1. 首先，我们需要创建一个AIDL文件，将其命名为Ixxx.aidl，里面定义了服务端进程想要提供给客户端进程的方法列表，系统会为我们生成一个Ixxx.java文件；
2. 我们的自定义服务端主要是通过service来实现的，在service里面实现具体提供给客户端的方法的操作代码，并且通过onBind方法返回此服务端对应的Binder对象，而后我们的客户端通过bindService绑定服务端的时候就可以获得这个服务端的Binder对象了；
3. 在客户端获得Binder对象之后会调用Ixxx.Stub的asInterface方法将Binder对象传入，获得Ixxx对象，在这里就将跨进程和同进程通信分开了，如果是跨进程通信的话asInterface返回的是Ixxx.Stub.Proxy代理对象，那么以后客户端调用服务端的方 法实际上是首先调用的Ixxx.Stub.Proxy代理对象里面对应于服务端的方法，这个代理对象的方法会通过transact陷入内核态来进行实际上 的进程间通信调用服务端的onTransact方法，在onTransact方法中会根据标志调用不同的服务端方法；如果是同进程通信的 话，asInterface返回的是Ixxx.Stub对象，则直接调用服务端方法，没有必要陷入内核态来执行了；

        这也便是我们自定义服务实现进程间通信的简单过程了；

        在使用AIDL实现Binder通信的过程中，我们应该注意一点的就是，AIDL中不管是服务端方法还是客户端方法都是运行在各自的Binder线程池中的，同时客户端的线程会被挂起，如果服务端方法执行比较耗时，就会导致客户端线程长时间阻塞，导致 ANR 。并且如果我们想要更新UI的话，还需要用到Handler进行切换操作；

匿名Binder

之前在介绍Android使用Binder机制的优点中，提到Binder可以建立点对点的私有通道，匿名Binder就是这种方式。在 Binder通信中，并不是所有用来通信的Binder实体都需要注册给SM广而告之的，Server可以通过已建立的实体Binder连接将创建的 Binder实体传给Client。而这个Binder没有向SM注册名字。这样Server与Client的通信就有很高的隐私性和安全性。