Binder机制，从Java到C （6. Binder in Native : libbinder）

1.Java和C++中的Binder

从前一篇 Binder机制，从Java到C （5. IBinder对象传递形式） 中可以看到，使用Binder的Java代码，到最后都会进入到Native环境，将具体的分发工作交给执行效率更高的Native代码。
而这些Native的实现都会统一到一个lib：libbinder。
在前面的讲述中，我们已经接触到了native中的JavaBBinder，BBinder，JavaBBinderHolder

 

把一些相关的类整理一下，可以得到下面Java和C++代码的关系：

 

 

Java环境里的Binder的对象，会通过JNI 调用init()方法，创建一个JavaBBinderHolder，从而使自己映射到Native环境里的BBinder。将两个环境里的Binder对象映射在一起。

 

2.transact()
BinderProxy中的transact()是以JNI的方式实现的，那它就是Java层和C++层的沟通纽带，Java通过它可以进一步和native交互。

Java环境里的的Binder，有一个private 的execTransact()方法，其实就是Native环境的callback，也就是C++层回到Java层的一个入口。

JNI代码在执行Native环境的onTransact()方法時，会通过回调Java环境里的execTransact()方法，从而回调到Java里实现的onTransact()方法。

 

 

 

3.libinder

Binder在Java环境中大量使用了面向对象的重构技巧，尽可能的实现通用操作。于是，为了支持给Java环境提供的灵活功能，在Native层的Binder，也需要具备面向对象的能力。libbinder的文件路径：
/framework/native/include/binder/
    Binder.h
    BinderService.h
    BpBinder.h
    Ibinder.h
    IInterface.h
    IPCThreadState.h
    IpermissionController.h
    IserviceManager.h
    MemoryBase.h
    MemoryDealer.h
    MemoryHeapBase.h
    Parcel.h
    PermissionCache.h
    ProcessState.h
/framework/native/lib/binder/binder/
    Binder.cpp
    BpBinder.cpp
    Iinterface.cpp
    Imemory.cpp
    IPCThreadState.cpp
    IpermissionController.cpp
    IserviceManager.cpp
    MemoryBase.cpp
    MemoryDealer.cpp
    MemoryHeapBase.cpp
    Parcel.cpp
    PermissionCache.cpp
    ProcessState.cpp
    Static.cpp

 

为了能映射Java代码，C++实现的Binder库会和Java环境里的Binder概念有相似互通之处：

IInterface.h，定义IInterface接口类。与Java的IInterface接口类对应，但与Java环境不同，C++环境里需要提供Binder通信实现，所以在内部被进一步拆分成BpInterface（Proxy端对象）、BnInterface（Stub端对象）两个模板，从而使用不同模板参数，可以使用对同一IInterface接口的访问，得到不同功能实现。

IBinder.h，定义IBinder接口类。与Java环境的IBinder对应，提供Binder引用，并定义Binder对象所应实现的方法。跟Java环境一样，IBinder对象会是分别引用到Proxy对象或是Stub对象。

Binder.h，定义BBinder类。BBinder类与Java环境里的Binder类对应，是Binder的Stub实现，通过onTransact()回调方法接收与处理Binder事件。但它更属于Binder通讯的基础类，并不会被直接使用，系统只会通过BBinder类的派生类进行通信，所以它的类名是BBinder，Base Binder的意思。

BpBinder.h，定义BpBinder类。与Java环境里的Stub.Proxy对象对应，是Binder的Proxy端实现。作为Proxy端，又是Binder最底层的封装，这一类的本质作用只是提供一个transact()方法，从而给上层封装的IPC请求提供最终的Binder通信接口。

 Parcel.h，定义Parcel类。虽然概念上与Java里实现序列化的Parcel类是对应的，也提供同样的操作方法。但在实现上，Native环境里的Parcel是提供Java环境里的Parcel概念的一种基础，所有的Parcel的read|write_*()系列的方法，底层全是由Native代码来实现具体的读写操作。

 

4.Binder通信类

那有了Binder通信封装的类，如何操作Binder 驱动來通信呢？
在libbinder里，有两个专门的类來完成真正的Binder消息的读写操作 ： ProcessState和IPCThreadState。

ProcessState.h，定义ProcessState类。正如这个类的名字所表述的，这个类的作用就是维护和IPC相关的process state，对于任一使用Binder的进程而言，进程空间里只会有一个ProcessState对象。

IPCThreadState.h，定义类IPCThreadState。这个类描述以thread为基础的IPC传输状态，Binder通信的读写过程便在这个类里完成。在IPCThreadState里，是以thread pool的方式來维护Binder的通信請求。

 

下面这个图就是整个通信的流程，蓝色部分是在Java里的，Java中通过BinderProxy的JNI调用，进入到Native层，然后通过IPCThreadState的talkwithDriver()和Binder驱动通信，Binder驱动在做了一系列处理后，找到目标进程，也是从talkwithDriver()方法回去，然后走到JavaBBinder的transact(),这里就会去调用进入Java层的入口函数execTransact()。再回到具体的执行函数。

 

 

5.辅助类

libbinder里会实现一些C++环境里的辅助类：

Imemory.h，生成两个远程接口类，IMemory和IMemoryHeap，分別用于使用内存和分配内存。对于內存使用两个基于IBinder的接口类，就意味着申请內存和分配內存可以分別由单独的process來提供。

 MemoryDealer.h，定义一个默认的分配內存的MemoryDealer类。在这个类里有一个简单的內存管理算法，需要提供內存分配部分的时候，可以使用这个类來创建內存空间，并通过IMemoryHeap共享出去。

MemoryBase.h，提供IMemory接口类的Stub端實現。这个类是用在使用内存上的，可以通过它的getMemory()的方法返回一個IMemoryHeap实例。这个类是个基类，如果要使用IMemory接口，可以继承这个类。

MemoryHeapBase.h，提供IMemoryHeap接口类的Stub端。用于远程共享的堆空間分配，根据不同的情况分配不同类型的內存。

MemoryHeapPmem.h，实现基于Pmem机制（为了实现共享大尺寸连续物理內存而开发的一种机制）并实现了IMemoryHeap接口。如果有特殊內存堆的使用需求，可以通过MemoryHeadBase类派生出新的MemoryHead类，就像这个MemoryHeapPmem。