Android中关于Binder机制的一些感悟

前言

最近重温了Binder机制，在此把看到的一些心得，写一写。

正文

在这里需要先说明的一点是Client端和Server端以及后面提到的ServiceManager都处于用户空间、Binder驱动处于内核空间。

Binder是进程间通讯的一种方式。进程间的通讯方式有很多，比如Socket、管道。而Socket、管道这些需要数据的两次拷贝（Client把数据从自己的进程空间拷贝到内核空间，然后再从内核空间拷贝到Server端的进程空间，这样Server就能客户端传递的数据，这个过程经历过了两次数据拷贝）。而Binder方式只需要一次数据拷贝：只需要Client把数据拷贝到内核空间，然后将拷贝到内核空间的数据同时映射到Server进程虚拟地址空间和内核虚拟地址空间，这样经过一次数据拷贝，客户端和服务端就能进行通讯了。

注意：并不是所有的Binder服务都会注册到ServiceManager中的，像AMS、WMS、PMS这些系统的Binder服务是会注册到SM中并受SM管理的，而像bindService方式创建的Binder服务不会注册到ServiceManager中，这些注册到SM中的Binder服务称为实名Binder，不需要注册到ServiceManager中的Binder服务称之为匿名Binder，匿名Binder的传递和使用需要依赖于实名Binder。

借用网上某位大佬一张图，如图所示：

Android启动的时候会启动SystemServer进程，SystemServer进程的入口是里面的main方法：

public static void main(String[] args) {
        new SystemServer().run();
}

这里又调用了SystemServer里面的run方法：

private void run() {
       ...

        // Start services.
        try {
            traceBeginAndSlog("StartServices");
            startBootstrapServices();
            startCoreServices();
            startOtherServices();
            SystemServerInitThreadPool.shutdown();
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        } finally {
            traceEnd();
        }
        ...
    }

我们看这里面的startBootstrapServices()方法：

private void startBootstrapServices() {
        ....
        // Activity manager runs the show.
        traceBeginAndSlog("StartActivityManager");
        mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
                ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
        mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
        mActivityManagerService.setInstaller(installer);
        traceEnd();

        ...

        traceBeginAndSlog("SetSystemProcess");
        mActivityManagerService.setSystemProcess();
        traceEnd();

        ...
    }

在这里，我们看到创建了ActivityManagerService对象，并通过下面的mActivityManagerService.setSystemProcess();启动了这个ActivityManagerService。

看下ActivityManagerService中的setSystemProcess()这个方法：

public void setSystemProcess() {
        ...

            ServiceManager.addService(Context.ACTIVITY_SERVICE, this, /* allowIsolated= */ true,
                    DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | DUMP_FLAG_PRIORITY_NORMAL | DUMP_FLAG_PROTO);
        ...
}

在这里也就是执行了ServiceManager把创建的这个ActivityManagerService对象加入了ServiceManager中创建的映射表里。

Context.ACTIVITY_SERVICE其实就是“activity”字符串。到时候我们可以通过getService（Context.ACTIVITY_SERVICE）,通过这个获取到存储在映射表里面的ActivityManagerService变量。例如：

ActivityManager activityManager = (android.app.ActivityManager) context.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);

ActivityManager就是一个壳，它的存在避免了AMS直接暴露给应用程序，而是通过对外提供的ActivityManager来操作AMS，这样更安全，下面我们看一下ActivityManger里面的getService方法：

public static IActivityManager getService() {
        return IActivityManagerSingleton.get();
    }

看到这里面调用了IActivityManagerSingleton的get方法，看一下IActivityManagerSingleton：

 private static final Singleton IActivityManagerSingleton =
            new Singleton() {
                @Override
                protected IActivityManager create() {
                    final IBinder b = ServiceManager.getService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
                    final IActivityManager am = IActivityManager.Stub.asInterface(b);
                    return am;
                }
            };

首先看下Singleton类的定义：

package android.util;

/**
 * Singleton helper class for lazily initialization.
 *
 * Modeled after frameworks/base/include/utils/Singleton.h
 *
 * @hide
 */
public abstract class Singleton {
    private T mInstance;

    protected abstract T create();

    public final T get() {
        synchronized (this) {
            if (mInstance == null) {
                mInstance = create();
            }
            return mInstance;
        }
    }
}

其中get是final的方法，不可以覆盖，create是可以覆盖的。

主要看这里的两行代码：

final IBinder b = ServiceManager.getService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
                    final IActivityManager am = IActivityManager.Stub.asInterface(b);
                    return am;

 

这个地方是使用了AIDL的方式(Android7.0及之前，AMS通过代理模式来完成Binder通信,8.0之后，AMS通过AIDL完成Binder通信。)，通过调用ServiceManager的getService方法查询出AMS的信息并转换为代理对象am。这个am对象是IActivityManager类型的，而IActivityManager是个aidl，根据aidl的规则和原理，可以知道远程服务的具体实现一定是IActivityManager.Stub的实现类，而AMS实现了IActivityManager.Stub，所以AMS是远程服务的具体实现。