从概念上理解什么是Binder?

前言

Android有很多跨进程通信方式，比如：Bundle（四大组件）、文件共享、AIDL、Messenger、ContentProvider、Socket，除了文件共享和Socket，其他的方式都是基于Binder，那Binder究竟是什么，本文将从概念上解开疑惑。

一、什么是Binder？

对于Binder通常有以下几种解释：
1.Binder机制是Android系统独有的IPC方式，也是Android系统的核心。
2.Linux内核中的驱动文件（/dev/binder）。
3.在应用层的开发中，它是一个实现了IBinder接口的一个类。
4.从Android Framework的角度来看，它连接了Client、Server、Service Manager和Binder驱动程序。形成一套C/S的通信模式。

二、为什么要使用Binder？

由于C/S的通信模式的广泛使用，会频繁调用IPC，对于手机这样资源和性能有限的移动设备来说，IPC方式面临着很大挑战。Android系统是基于Linux内核开发的，Linux内核本身继承和扩展了一些传统的进程间通信（IPC）机制，例如：管道（Pipe）、信号（Signal）和跟踪（Trace）、报文队列（Message）、共享内存（Share Memory）和信号量（Semaphore）、插口（Socket）。基于传输性能和安全性的要求，传统的IPC方式并不能很好的满足需求，所以Android建立了一套新的IPC方式Binder，它基于C/S的通信模式，在数据传输过程中只需要拷贝一次，性能优秀，既支持实名Binder也支持匿名Binder，安全性高。

三、为什么只需要拷贝一次？

一般的像socket通讯需要两次拷贝，为什么Binder只需要拷贝一次？因为使用了内存映射的方式，简单来说就是使用mmap方法创建一个缓存区，返回值是在内存映射在用户空间的地址，这样分配的内存除了映射进了接收方进程，也映射进了内核空间，所以讲数据拷贝进内核空间也相当于拷贝进了用户空间，这样就实现了一次拷贝。

四、Binder通信模式

其中四个重要的角色：Server，Client，ServiceManager（下面简称SMgr）以及Binder驱动

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如上图所示，Client、Server和ServiceManager位于用户空间，Binder驱动位于内核空间。ServiceManager和Binder驱动由系统层来提供，Client和Server由应用程序来实现。Client、Server和ServiceManager通过系统调用（open、mmap、ioctl）来与内核中的Binder驱动程序进行交互，进而实现不同进程之间的交互。

Binder驱动：

Binder驱动是通信的核心，名叫“驱动”其实不是真正的驱动，只是实现方式和设备驱动程序一样。它工作于内核态，用户空间可通过/dev/binder访问它。Binder驱动负责进程通信的建立、为Binder与数据包在进程之间传递等一系列操作提供底层支持。驱动与应用程序之间定义了一套接口协议，由ioctl()接口来实现。

ServiceManager(简称SMgr)：

SMgr的作用就像是DNS（域名服务器），它使Client能够通过字符名字找到对应的实体Binder的引用。Binder分为实名Binder和匿名Binder，在SMgr中注册过的是实名Binder，没有注册过的就是匿名Binder。Binder实体位于Server中，当在SMgr中注册之后，SMgr为穿过进程边界的Binder创建位于内核空间中的实体结点以及对该实体的引用，Binder的命名是字符形式，SMgr维护了实名Binder与binder实体结点的对应关系。
值得注意的是，SMgr作为一个Service端，也有自己的Binder实体，是如何被Client获取的呢？其实在每个Client中SMgr的Binder实体的引用都固定为0，这样Client不需要通过其他方式，也能获得SMgr的Binder实体的引用，从而与SMgr进行通信。

Client：

Client作为服务的请求者，首先它通过0号引用与SMgr建立连接，通过服务的字符名字找SMgr维护的关系表中查询，因为Service都是预先在SMgr进行注册，所以根据服务对应的字符名字能找到对应Service的Binder实体的引用，并返回给Client。这样Client就能跟对应的Server进行通信了。

实名Binder和匿名Binder：

实名Binder是在SMgr中注册过的，而匿名Binder没有在SMgr注册，当Server通过已经建立的Binder连接将自己创建的Binder实体直接返回给Client，Client拿到Binder引用之后就能够与该引用位于Server中的实体进行通信。这样匿名Binder相当于为Client与Server之间建立了一条私密通道，别的进程无法获取到该Binder的引用，能保证安全性。

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此图十分准确的反映了Binder是如何将Server、Client、SMgr和Binder驱动连接起来的。

五、总结

对Binder的概念清晰之后，回看文章开头对Binder的几种解释，各个解释看似差异很大，其实很好理解，它们只是从不同角度和Binder在不同场景的表现形式来叙述。