[Android总结]IPC进程间通信(一) Binder机制

对于大部分Android应用来讲，都是单进程的，做上层开发很难接触到进程相关的问题。近期面试被问到，就特地总结一下核心知识点。

进程间通信（Inter-Process Communication，简称IPC）常用的几种方式：

Binder机制
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AIDL
Message
ContentProvider
Socket

1.Binder模型

1-1 Binder模型图

1-2 Binder原理图

Binder中涉及四类角色：Binder驱动，ServiceManager，Server和Client，就是实现Server和Client之间的通信。

2.Binder驱动

2-1 驱动图

2.1 Linux系统中内存的两个空间：用户空间和内核空间

Android是基于linux内核的操作系统，应用程序都运行在用户空间，而kernel和驱动都运行在内核空间。用户空间和内核空间若涉及到通信(即，数据交互)，两者不能简单地使用指针传递数据，而必须在"内核"中通过copy_from_user(),copy_to_user(),get_user()或put_user()等函数传递数据。copy_from_user()和get_user()是将用户空间的数据拷贝到内核空间，而copy_to_user()和put_user()则是将内核空间的数据拷贝到用户空间。

2.2 进程拥有独立的内存单元，它是系统进行资源分配和调度的基本单位

不同的进程在不同的内存中，因此当一个程序崩溃后，不会对其它的进程造成影响。进程的创建fork，进程执行exec，进程退出exit。

2.3 Binder驱动起中转作用

应用程序都运行在应用空间，而Server和Client是两个独立的进程，二者要进行通信，必须经过内核空间进行中转，而Binder驱动的作用就是在内核空间中为它们提供数据中转。

实际上，Binder驱动是整个Binder机制的核心。除了实现上面所说的数据传输之外，Binder驱动还是实现线程控制(通过中断等待队列实现线程的等待/唤醒)，以及UID/PID等安全机制的保证。

3.ServiceManager

ServiceManager是服务管理者，也是运行在用户空间的一个独立进程。Client只能通过ServiceManager获取服务，Service也需要注册到ServiceManager中才可以使用。

4.Binder机制的优势

Linux中常用的IPC方式有：管道、消息队列、共享内存、信号量、Socket等等，为什么要使用Binder机制呢？

4.1 Binder机制可以很好的实现Client-Server架构模式

linux进程通信中符合C-S架构的只有Socket通信，但Socket主要用于网络间通信及本机进程之间低速通信，传输效率低。

4.2 Binder的传输效率和可操作性很好

消息队列和管道采用的是存储-转发方式，使用它们作为进程间通信需要2此内存拷贝。而BBinder只需要1次。即，从发送方的缓存区拷贝到内核的缓存区，而接收方的缓存区与内核的缓存区是映射到同一块物理地址的，因此只需要1次拷贝即可。

4.3 Binder机制的安全性很高

传统IPC没有任何安全措施，完全依赖上层协议来确保。传统IPC的接收方无法获得对方进程可靠的UID/PID(用户ID/进程ID)，从而无法鉴别对方身份。而Binder机制则为每个进程分配了UID/PID来作为鉴别身份的标示，并且在Binder通信时会根据UID/PID进行有效性检测。

5.Binder的设计

5.1 “内核空间”和“用户空间”

内核空间就是Binder驱动中的Binder设计，而用户空间则是Android的C++层中的Binder设计。

5.2 Binder通信协议是基于Command-Reply的方式

参考

Binder实用指南（一） - 理解篇