Binder

Binder(胶水,粘合剂 ) 是Android系统最重要的特性之一。是系统间各个组建的桥梁。Android系统的开放式很大程度上得益于这种极其方便的跨进程通信机制
理解Binder对于理解整个Android系统有着重要的作用,Android系统的四大组件,AMS,PMS等系统服务无一不与Binder挂钩。可以说无Binder不Android
Binder分为 Binder对象Binder驱动

Binder 驱动

在Android系统中,这个运行在内核空间的,负责各个用户进程通过Binder通信的内核模块叫做Binder驱动。但是Binder并不是Linux内核的一部分,它可以访问内核空间是因为Linux的动态可加载内核模块(Loadable Kernel Module,LKM)机制。模块是具有独立功能的程序,它可以被单独编译,但不能独立运行。它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行。

Binder 对象

Binder对象是一个可以夸进程引用的对象,它的实现位于一个进程中,而它的引用却遍布与系统的各个进程之中。最诱人的是,这个引用和java引用一样,既可以是强类型,也可以是弱类型,而且可以从一个进程传递给其他进程,让大家都能访问同一个Server,就像将一个对象或引用赋值给另一个引用一样。分为本地对象和代理对象

  1. Binder 本地对像:AIDL接口实现端的对象
  2. Binder 代理对象: 它只是Binder本地对象的一个远程代理;对这个Binder代理对象的操作,会通过Binder驱动最终转发到Binder本地对象上去完成

Binder驱动是主要的内核模块,而整个Binder对象就是通讯载体。可以自由的通过Binder驱动穿梭任意进程。所以客户端或者服务器可以把数据放入Binder对象里,然后进行调用和通讯。

Binder 从不同的角度,可以有不同的解释:

  • 是Android的一个类,即Binder.java,实现了IBinder接口,
  • 从IPC角度说,是Android的一种跨进程通信方式,这种方式在Linux中没有
  • 还可以理解为一种虚拟的物理设备,Binder驱动,设备驱动在/dev/binder,
  • 从Android Framework角度来说,是ServiceManager连接各种Manager(ActivityManager,WindowManager等)和形影的ManagerService的桥梁
  • 从Android应用层来说,是客户端和服务端进行通信的媒介,当bindService的时候,服务端会返回一个包含了服务端业务调用的Binder对象,通过这个Binder对象,客户端就可以获取服务器提供的服务或者数据了,这里的服务包括普通的服务和基于AIDL的服务
  • 对于Server进程来说,Binder指的是Binder本地对象。
  • 对于Client来说,Binder指的是Binder代理对象,对于一个拥有Binder对象的使用者而言,它无须关心这是一个Binder代理对象还是Binder本地对象;对于代理对象的操作和对本地对象的操作对它来说没有区别。
  • 对于传输过程而言,Binder是可以进行跨进程传递的对象;Binder驱动会对具有跨进程传递能力的对象做特殊处理:自动完成代理对象和本地对象的转换。

Binder模糊了进程边界,淡化了进程间通信过程,整个系统仿佛运行与同一个面向对象的程序之中,形形色色的Binder对象以及星罗棋布的引用仿佛粘是结整个应用程序的胶水,这也是Binder在英文中的原意。

Binder的工作过程

Binder的框架采用C/S架构,包含四个角色: Server,Client,ServiceManager(SM)以及Binder驱动。其中Server,Client,SM 运行用户空间,而Binder驱动运行在内核空间。

例如 一个 Client进程想要调用Server进程中的object对象的一个add()方法。

  1. 首先Server进程要向SM注册;告诉自己是谁,自己有什么能力;例如 它叫zhangsan,它有一个object对象,可以执行add 操作;于是SM建立了一张表:zhangsan这个名字对应进程Server;
  2. 然后Client向SM查询:我需要联系一个名字叫做zhangsan的Server 进程里面的object对象;这时候关键来了:进程之间通信的数据都会经过运行在内核空间里面的Binder驱动,Binder驱动在数据流过的时候做了一点手脚,它并不会给Client进程返回一个真正的object对象,而是返回一个看起来跟object一模一样的代理对象objectProxy,这个objectProxy也有一个add方法,但是这个add方法只是一个傀儡,并没有Server进程里面object对象的add方法那个能力,它唯一做的事情就是把参数包装然后交给Binder驱动。但是Client进程并不知道Binder驱动返回给它的对象动过手脚,毕竟伪装的太像了,如假包换。Client开开心心地拿着objectProxy对象然后调用add方法;我们说过,这个add什么也不做,直接把参数做一些包装然后直接转发给Binder驱动。
  3. 最后Binder驱动收到这个消息,发现是这个objectProxy;一查表就明白了:我之前用objectProxy替换了object发送给Client了,它真正应该要访问的是object对象的add方法;于是Binder驱动通知Server进程,调用你的object对象的add方法,然后把结果发给我,Sever进程收到这个消息,照做之后将结果返回Binder驱动,Binder驱动然后把结果返回给Client进程;于是整个过程就完成了。

由于Binder驱动返回的objectProxy与Server进程里面原始的object是如此相似,给人感觉好像是直接把Server进程里面的对象object传递到了Client进程;而实际上Client进程只不过是持有了Server端的代理对象而已;代理对象协助驱动完成了跨进程通信。因此,我们可以说Binder对象是可以进行跨进程传递的对象

Binder使用场景

Android开发中,Binder主要用于在Service中,包括AIDL和Messager,其中普通服务中的Binder不涉及到进程通信,另外,ContentProvider底层实现也是Binder,
所以Binder的使用场景如下:



参考链接:

Android 开发艺术探索

Android Binder之应用层总结与分析

Binder学习指南

Android面试一天一题(Day 35:神秘的Binder机制)

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