Android系统的Binder机制分析

本文转自云中漫步一个Android爱好者的博客， http://my.unix-center.net/~Simon_fu/?p=988

前面我们已经介绍了Android Binder机制的Service Manager，Service对象代理1，Service对象代理2。本文将介绍一下Android机制的另外一个重要部分——系统Service。

1、系统Service实例——Media server

    首先我们先看一下Android一个实例Media Service，代码位于framework/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp文件：

   1: // System headers required for setgroups, etc.

   2: #include <sys/types.h>

   3: #include <unistd.h>

   4: #include <grp.h>

   5:  

   6: #include <binder/IPCThreadState.h>

   7: #include <binder/ProcessState.h>

   8: #include <binder/IServiceManager.h>

   9: #include <utils/Log.h>

  10:  

  11: #include <AudioFlinger.h>

  12: #include <CameraService.h>

  13: #include <MediaPlayerService.h>

  14: #include <AudioPolicyService.h>

  15: #include <private/android_filesystem_config.h>

  16:  

  17: using namespace android;

  18:  

  19: int main(int argc, char** argv)

  20: {

  21:     sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

  22:     sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

  23:     LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());

  24:     AudioFlinger::instantiate();

  25:     MediaPlayerService::instantiate();

  26:     CameraService::instantiate();

  27:     AudioPolicyService::instantiate();

  28:     ProcessState::self()->startThreadPool();

  29:     IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

  30: }

    我们发现Media Server是一个进程，并且该程序的实现表面上也挺简单，其实并不简单，让我们慢慢分析一下Media Server。

1、第一句创建创建一个ProcessState的引用，但是这个对象后面并没有被调用到，那么为什么创建呢？请回想一下我在博文《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象（1）》中介绍ProcessState对象时提到：如果一个进程要使用Binder机制，那么他的进程中必须要创建一个ProcessState对象来负责管理Service的代理对象。

2、第二句调用defaultServiceManager获得一个Service Manager代理对象，我在《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象（1）》已经对此有了详细的介绍这里就不赘述了。

3、后面几行都是创建具体的Service，我们展开之后发现都是一些调用Service Manager的addService进行注册的函数，以AudioFlinger为例，instantiate代码如下：

   1: void AudioFlinger::instantiate() {

   2:     defaultServiceManager()->addService(

   3:             String16("media.audio_flinger"), new AudioFlinger());

   4: }

4、最后调用ProcessState的startThreadPool方法和IPCThreadState的joinThreadPool使Media Server进入等待请求的循环当中。

    我们可以看出一个进程中可以有多个Service，Media Server这个进程中就存在AudioFlinger，MediaPlayerService，CameraService，AudioPolicyService四个Service。

2、系统Service的基础——BBinder

    我们仔细查看一下Media Server中定义的四个Service我们将会发现他们都是继承自BBinder，而BBinder又继承自IBinder接口，详细情况请自行查看他们的代码。每个Service都改写了BBinder的onTransact虚函数，当用户发送请求到达Service时，框架将会调用Service的onTransact函数，后面我们将会详细的介绍这个机制。

3、Service注册

    每个Service都需要向“大管家”Service Manager进行注册，调用Service Manager的addService方法注册。这样Service Manager将会运行客户端查询和获取该Service（代理对象），然后客户端就可以通过该Service的代理对象请求该Service的服务。

4、Service进入等待请求的循环

    每个Service必须要进入死循环，等待客户端请求的到达，本例中最后两句就是使Service进行等待请求的循环之中。ProcessState的startThreadPool方法最终调用的也是IPCThreadState的joinThreadPool方法，具体请查看代码。IPCThreadState的joinThreadPool方法的代码如下：

   1: void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)

   2: {

   3:       ......  

   4:       do {

   5:         int32_t cmd;

   6:         

   7:         ......

   8:  

   9:         // now get the next command to be processed, waiting if necessary

  10:         result = talkWithDriver();

  11:         if (result >= NO_ERROR) {

  12:             ......

  13:  

  14:             result = executeCommand(cmd);

  15:         }

  16:         

  17:         ......

  18:     } while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);

  19:  

  20:     ......

  21: }

    Service在IPCThreadState的joinThreadPool方法中，调用talkWithDriver方法和Binder驱动进行交互，读取客户端的请求。当客户端请求到达之后调用executeCommand方法进行处理。

    我们再看一下Service怎样处理客户端的请求？我们们查看一下executeCommand方法的源码：

   1: status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)

   2: {

   3:     BBinder* obj;

   4:     RefBase::weakref_type* refs;

   5:     status_t result = NO_ERROR;

   6:     

   7:     switch (cmd) {

   8:         ...... 

   9:          case BR_TRANSACTION:

  10:         {

  11:             ......

  12:             if (tr.target.ptr) {

  13:                 sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);

  14:                 const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);

  15:                 if (error < NO_ERROR) reply.setError(error);

  16:                 

  17:             } 

  18:             ......            

  19:         }

  20:         break;

  21:     

  22:     ......

  23:     }

  24:  

  25:     if (result != NO_ERROR) {

  26:         mLastError = result;

  27:     }

  28:     

  29:     return result;

  30: }

可以看到IPCThreadState将会直接调用BBinder的transact方法来处理客户端请求，我们再看一下BBinder的transact方法：

   1: status_t BBinder::transact(

   2:     uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)

   3: {

   4:     data.setDataPosition(0);

   5:  

   6:     status_t err = NO_ERROR;

   7:     switch (code) {

   8:         case PING_TRANSACTION:

   9:             reply->writeInt32(pingBinder());

  10:             break;

  11:         default:

  12:             err = onTransact(code, data, reply, flags);

  13:             break;

  14:     }

  15:  

  16:     if (reply != NULL) {

  17:         reply->setDataPosition(0);

  18:     }

  19:  

  20:     return err;

  21: }

我们发现他将会叫用自己的虚函数onTransact。我们前面提到所有的Service都集成自BBinder，并且都改写了onTransact虚函数。那么IPCThreadState将会调用Service定义onTransact方法来响应客户请求。

5、结论

    本文简单介绍了一下系统Service的原理，台湾的高焕堂先生有一篇文章，手把手教怎样实现一个系统Service，你可以在我的博文《（转）高焕堂——Android框架底层结构知多少？》中找到。