Android进程间通信--Binder

作者：privatego
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来源：知乎

一、Binder简介
Binder是Android特有的一种进程间通信(IPC)方式，和传统的IPC相比，它融合了远程过程调用(RPC)的概念，而且是一种面向对象的远程调用。

在Unix的IPC机制中，通信双方必须处理线程同步、内存管理等复杂问题，不但工作量大，而且很容易出错。除了Socket、匿名管理(Pipe)以外，传统的IPC如管道(FIFO)、信号量(Semaphore)、消息队列等已经从Android中去掉了。和其它IPC相比较，Socket是一种比较成熟的通信手段，同步控制也很容易实现，Socket适合用于网络通信，但用于进程间通信效率就不太高了。

Android在架构上一直希望模糊进程的概念，取而代之以组件的概念。应用不需要关心组件存放的位置、组件的生命周期等问题，随时随地，只要拥有Binder对象，就能使用组件的功能。Binder将整个系统的组件，跨进程和线程，组织在一起。因此，Android系统的服务都是利用Binder构建的。Binder是整个系统运行的中枢。

Android在进程间传递数据使用的是共享内存的方式，这样数据只需要复制一次就能从一个进程到达另一个进程（一般的IPC都需要两步，从用户进程复制到内核，再从内核复制到服务进程），这样数据传输的效率就大大提高了。

二、 Binder对象的定义

Binder对象主要定义:
1）Binder实体对象：Binder实体对象就是Binder服务的提供者。一个Binder服务的类必须继承BBinder类。
2）Binder引用对象：Binder引用对象是Binder实体对象在客户进程的代表，每个引用对象的类型都是BpBinder类。
3）Binder代理对象：代理对象也称为接口对象，它主要是为客户端的上层应用提供接口服务，从IInterface类派生。它实现了Binder服务的函数接口，当然只是一个调转的空壳。通过代理对象，应用能像使用本地对象一样使用远端的实体对象提供的服务。
4）IBinder对象：BBinder和BpBinder类都是从IBinder类中继承而来。

Binder代理对象主要和应用程序打交道，将Binder代理对象和引用对象分开的好处是代理对象可以有很多实例，但是它们包含的是同一个引用对象，这样方便了用户的使用。
也正是在客户端将引用对象和代理对象分离，Android才能用一套架构来同时为Java和native层提供Binder服务。隔离后，Binder底层不需要关心上层的实现细节，只需要和Binder实体对象和引用对象进行交互。

三、 Binder进程间通信机制
Binder通信的参与者由四部分组成：
1）Binder驱动：Binder的核心，实现各种Binder的底层操作。
2）ServiceManager：提供Binder的名称到引用对象的转换服务。
3）服务端：Binder服务的提供者。
4）客户端：Binder服务的使用者。
它们间的关系如下图所求：

Binder驱动位于Binder架构的核心，通过文件系统的标准接口，如open(),ioctl(),mmap()等，向用户层提供服务。应用层和Binder驱动之间的数据交换是通过ioctl()接口完成的。Binder驱动的主要功能是提供Binder通信的通道，维护Binder对象的引用计数，转换传输中的Binder实体对象和引用对象以及管理数据缓存区。

ServiceManager是一个守护进程，它的作用是提供Binder服务的查询功能，返回被查询服务的引用。对于一个Binder服务，通常会有一个唯一的字符串标识，只要它向ServiceManager注册了这个标识，应用就可以通过这个标识来获得服务的引用对象。ServiceManager是一个单独的进程，实际上ServiceManager也是通过Binder框架来提供服务的。Android中只有root进程或system进程才可以不受限制地向ServiceManager注册服务。

Binder服务可以分成两种：实名服务和匿名服务。

Android中的实名Binder服务都是系统提供的，如ActivityManagerService，PowerManagerService，WindowManagerService等，实名服务可以通过ServiceManager查询到。

普通应用开发的Binder服务，只能是匿名服务。它不能通过ServiceManager查询到，但还是得通过Binder来查询。匿名服务经常使用的场景是服务进程回调客户进程中的函数。整个过程是：

客户端和服务端通过Binder连接上后，客户端把本地进程中创建的匿名服务的实体对象作为函数参数传递到服务端，驱动会在中间把实体对象“转换”成引用对象，这样服务进程就得到了客户进程创建的Binder服务的引用对象，然后就能回调客户进程中Binder服务的函数了。
在Java层Android还提供了通过组件Service的方式来包装和使用匿名服务。

匿名服务因为没有ServiceManager来提供名称解析服务，因此一般只能用于服务进程回调客户进程。但是，Android还通过Framework提供了一种启动Java匿名Binder服务的方法。这种方法的过程如下：

首先，某个应用通过调用bindService()方法发出一个Intent，Framework根据Intent找到对应的组件Service并启动它，包在组件Service中的Binder服务也将同时创建出来。

随后，Framework会把服务的IBinder对象通过ConnectivityManager的回调方法onServiceConnected()传回到应用，这样应用就得到匿名Binder服务的引用对象，也就能使用组件Service中的匿名Binder服务了。

在这里Framework用Intent代替了Binder服务的名称来查找对应的服务，同时也承担了ServiceManager的工作，解析Intent并传回服务的引用对象。

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