Android深入浅出之Binder机制

来源:互联网 发布:英雄无敌3mac版 编辑:程序博客网 时间:2024/06/10 00:05
一说明
 Android系统最常见也是初学者最难搞明白的就是Binder了,很多很多的Service就是通过Binder机制来和客户端通讯交互的。所以搞明白Binder的话,在很大程度上就能理解程序运行的流程。
我们这里将以MediaService的例子来分析Binder的使用:
l        ServiceManager,这是Android OS的整个服务的管理程序
l        MediaService,这个程序里边注册了提供媒体播放的服务程序MediaPlayerService,我们最后只分析这个
l        MediaPlayerClient,这个是与MediaPlayerService交互的客户端程序
下面先讲讲MediaService应用程序。
二 MediaService的诞生
MediaService是一个应用程序,虽然Android搞了七七八八的JAVA之类的东西,但是在本质上,它还是一个完整的Linux操作系统,也还没有牛到什么应用程序都是JAVA写。所以,MS(MediaService)就是一个和普通的C++应用程序一样的东西。
MediaService的源码文件在:framework\base\Media\MediaServer\Main_mediaserver.cpp中。让我们看看到底是个什么玩意儿!
int main(int argc,char** argv)
{
//FT,就这么简单??
//获得一个ProcessState实例
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
//得到一个ServiceManager对象
    sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager();
    MediaPlayerService::instantiate();//初始化MediaPlayerService服务
    ProcessState::self()->startThreadPool();//看名字,启动Process的线程池?
   IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//将自己加入到刚才的线程池?
}
其中,我们只分析MediaPlayerService。
这么多疑问,看来我们只有一个个函数深入分析了。不过,这里先简单介绍下sp这个东西。
sp,究竟是smartpointer还是strong pointer呢?其实我后来发现不用太关注这个,就把它当做一个普通的指针看待,即sp<IServiceManager>======》IServiceManager*吧。sp是google搞出来的为了方便C/C++程序员管理指针的分配和释放的一套方法,类似JAVA的什么WeakReference之类的。我个人觉得,要是自己写程序的话,不用这个东西也成。
好了,以后的分析中,sp<XXX>就看成是XXX*就可以了。
2.1 ProcessState
第一个调用的函数是ProcessState::self(),然后赋值给了proc变量,程序运行完,proc会自动delete内部的内容,所以就自动释放了先前分配的资源。
ProcessState位置在framework\base\libs\binder\ProcessState.cpp
sp<ProcessState>ProcessState::self()
{
    if (gProcess != NULL) return gProcess;---->第一次进来肯定不走这儿
    AutoMutex _l(gProcessMutex);--->锁保护
    if (gProcess == NULL) gProcess = newProcessState;--->创建一个ProcessState对象
returngProcess;--->看见没,这里返回的是指针,但是函数返回的是sp<xxx>,所以
//把sp<xxx>看成是XXX*是可以的
}
再来看看ProcessState构造函数
//这个构造函数看来很重要
ProcessState::ProcessState()
    : mDriverFD(open_driver())----->Android很多代码都是这么写的,稍不留神就没看见这里调用了一个很重要的函数
    , mVMStart(MAP_FAILED)//映射内存的起始地址
    , mManagesContexts(false)
    , mBinderContextCheckFunc(NULL)
    , mBinderContextUserData(NULL)
    , mThreadPoolStarted(false)
    , mThreadPoolSeq(1)
{
if(mDriverFD >= 0) {
//BIDNER_VM_SIZE定义为(1*1024*1024) - (4096 *2) 1M-8K
        mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE,PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE,
 mDriverFD, 0);//这个需要你自己去man mmap的用法了,不过大概意思就是
//将fd映射为内存,这样内存的memcpy等操作就相当于write/read(fd)了
    }
    ...
}
最讨厌这种在构造list中添加函数的写法了,常常疏忽某个变量的初始化是一个函数调用的结果。
open_driver,就是打开/dev/binder这个设备,这个是android在内核中搞的一个专门用于完成
进程间通讯而设置的一个虚拟的设备。BTW,说白了就是内核的提供的一个机制,这个和我们用socket加NET_LINK方式和内核通讯是一个道理。
static intopen_driver()
{
    int fd = open("/dev/binder",O_RDWR);//打开/dev/binder
    if (fd >= 0) {
      ....
        size_t maxThreads = 15;
       //通过ioctl方式告诉内核,这个fd支持最大线程数是15个。
        result = ioctl(fd,BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads);   }
returnfd;
好了,到这里Process::self就分析完了,到底干什么了呢?
l        打开/dev/binder设备,这样的话就相当于和内核binder机制有了交互的通道
l        映射fd到内存,设备的fd传进去后,估计这块内存是和binder设备共享的
 
接下来,就到调用defaultServiceManager()地方了。
2.2 defaultServiceManager
defaultServiceManager位置在framework\base\libs\binder\IServiceManager.cpp中
sp<IServiceManager>defaultServiceManager()
{
    if (gDefaultServiceManager != NULL) returngDefaultServiceManager;
    //又是一个单例,设计模式中叫singleton。
    {
        AutoMutex_l(gDefaultServiceManagerLock);
        if (gDefaultServiceManager == NULL) {
//真正的gDefaultServiceManager是在这里创建的喔
            gDefaultServiceManager =interface_cast<IServiceManager>(
               ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
        }
    }
   return gDefaultServiceManager;
}
-----》
gDefaultServiceManager= interface_cast<IServiceManager>(
                ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
ProcessState::self,肯定返回的是刚才创建的gProcess,然后调用它的getContextObject,注意,传进去的是NULL,即0
//回到ProcessState类,
sp<IBinder>ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)
{
if(supportsProcesses()) {//该函数根据打开设备是否成功来判断是否支持process,
//在真机上肯定走这个
        return getStrongProxyForHandle(0);//注意,这里传入0
    }
}
----》进入到getStrongProxyForHandle,函数名字怪怪的,经常严重阻碍大脑运转
//注意这个参数的命名,handle。搞过windows的应该比较熟悉这个名字,这是对
//资源的一种标示,其实说白了就是某个数据结构,保存在数组中,然后handle是它在这个数组中的索引。--->就是这么一个玩意儿
sp<IBinder>ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)
{
    sp<IBinder> result;
    AutoMutex _l(mLock);
handle_entry*e = lookupHandleLocked(handle);--》哈哈,果然,从数组中查找对应
索引的资源,lookupHandleLocked这个就不说了,内部会返回一个handle_entry
 下面是 handle_entry 的结构
/*
struct handle_entry {
                IBinder* binder;--->Binder
                RefBase::weakref_type* refs;-->不知道是什么,不影响.
            };
*/
    if (e != NULL) {
        IBinder* b = e->binder; -->第一次进来,肯定为空
        if (b == NULL ||!e->refs->attemptIncWeak(this)) {
            b = new BpBinder(handle); --->看见了吧,创建了一个新的BpBinder
            e->binder = b;
            result = b;
        }....
    }
    return result; 返回刚才创建的BpBinder。
}
//到这里,是不是有点乱了?对,当人脑分析的函数调用太深的时候,就容易忘记。
我们是从gDefaultServiceManager= interface_cast<IServiceManager>(
               ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
开始搞的,现在,这个函数调用将变成
gDefaultServiceManager= interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
BpBinder又是个什么玩意儿?Android名字起得太眼花缭乱了。
因为还没介绍Binder机制的大架构,所以这里介绍BpBinder不合适,但是又讲到BpBinder了,不介绍Binder架构似乎又说不清楚....,sigh!
恩,还是继续把层层深入的函数调用栈化繁为简吧,至少大脑还可以工作。先看看BpBinder的构造函数把。
2.3 BpBinder
BpBinder位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp中。
BpBinder::BpBinder(int32_thandle)
    : mHandle(handle) //注意,接上述内容,这里调用的时候传入的是0
    , mAlive(1)
    , mObitsSent(0)
    , mObituaries(NULL)
{
  IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);//FT,竟然到IPCThreadState::self()
}
这里一块说说吧,IPCThreadState::self估计怎么着又是一个singleton吧?
//该文件位置在framework\base\libs\binder\IPCThreadState.cpp
IPCThreadState*IPCThreadState::self()
{
    if(gHaveTLS) {//第一次进来为false
restart:
        const pthread_key_t k = gTLS;
//TLS是Thread Local Storage的意思,不懂得自己去google下它的作用吧。这里只需要
//知道这种空间每个线程有一个,而且线程间不共享这些空间,好处是?我就不用去搞什么
//同步了。在这个线程,我就用这个线程的东西,反正别的线程获取不到其他线程TLS中的数据。===》这句话有漏洞,钻牛角尖的明白大概意思就可以了。
//从线程本地存储空间中获得保存在其中的IPCThreadState对象
//这段代码写法很晦涩,看见没,只有pthread_getspecific,那么肯定有地方调用
//pthread_setspecific。
        IPCThreadState* st =(IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);
        if (st) return st;
        return new IPCThreadState;//new一个对象,
    }
  
    if(gShutdown) return NULL;
  
    pthread_mutex_lock(&gTLSMutex);
    if (!gHaveTLS) {
        if (pthread_key_create(&gTLS,threadDestructor) != 0) {
           pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
            return NULL;
        }
        gHaveTLS = true;
    }
    pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
gotorestart; //我FT,其实goto没有我们说得那样卑鄙,汇编代码很多跳转语句的。
//关键是要用好。
}
//这里是构造函数,在构造函数里边pthread_setspecific
IPCThreadState::IPCThreadState()
    : mProcess(ProcessState::self()),mMyThreadId(androidGetTid())
{
    pthread_setspecific(gTLS, this);
    clearCaller();
mIn.setDataCapacity(256);
//mIn,mOut是两个Parcel,干嘛用的啊?把它看成是命令的buffer吧。再深入解释,又会大脑停摆的。
    mOut.setDataCapacity(256);
}
出来了,终于出来了....,恩,回到BpBinder那。
BpBinder::BpBinder(int32_thandle)
    : mHandle(handle) //注意,接上述内容,这里调用的时候传入的是0
    , mAlive(1)
    , mObitsSent(0)
    , mObituaries(NULL)
{
......
IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);
什么incWeakHandle,不讲了..
}
喔,new BpBinder就算完了。到这里,我们创建了些什么呢?
l        ProcessState有了。
l        IPCThreadState有了,而且是主线程的。
l        BpBinder有了,内部handle值为0
 
gDefaultServiceManager =interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
终于回到原点了,大家是不是快疯掉了?
interface_cast,我第一次接触的时候,把它看做类似的static_cast一样的东西,然后死活也搞不明白 BpBinder*指针怎么能强转为IServiceManager*,花了n多时间查看BpBinder是否和IServiceManager继承还是咋的....。
终于,我用ctrl+鼠标(source insight)跟踪进入了interface_cast
IInterface.h位于framework/base/include/binder/IInterface.h
template<typenameINTERFACE>
inlinesp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
    return INTERFACE::asInterface(obj);
}
所以,上面等价于:
inline sp<IServiceManager>interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
    return IServiceManager::asInterface(obj);
}
看来,只能跟到IServiceManager了。
IServiceManager.h---》framework/base/include/binder/IServiceManager.h
看看它是如何定义的:
2.4 IServiceManager
classIServiceManager : public IInterface
{
//ServiceManager,字面上理解就是Service管理类,管理什么?增加服务,查询服务等
//这里仅列出增加服务addService函数
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);
     virtual status_t   addService( const String16& name,
                                           const sp<IBinder>& service) = 0;
};
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager)??
怎么和MFC这么类似?微软的影响很大啊!知道MFC的,有DELCARE肯定有IMPLEMENT
果然,这两个宏DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)都在
刚才的IInterface.h中定义。我们先看看DECLARE_META_INTERFACE这个宏往IServiceManager加了什么?
下面是DECLARE宏
#defineDECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)                               \
    static const android::String16descriptor;                          \
    static android::sp<I##INTERFACE>asInterface(                       \
            constandroid::sp<android::IBinder>& obj);                  \
    virtual const android::String16&getInterfaceDescriptor() const;    \
    I##INTERFACE();                                                    \
    virtual ~I##INTERFACE();   
我们把它兑现到IServiceManager就是:
static constandroid::String16 descriptor;  -->喔,增加一个描述字符串
staticandroid::sp< IServiceManager > asInterface(constandroid::sp<android::IBinder>&
obj) ---》增加一个asInterface函数
virtual constandroid::String16& getInterfaceDescriptor() const; ---》增加一个get函数
估计其返回值就是descriptor这个字符串
IServiceManager();                                                    \
virtual ~IServiceManager();增加构造和虚析购函数...
那IMPLEMENT宏在哪定义的呢?
见IServiceManager.cpp。位于framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp
IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager,"android.os.IServiceManager");
下面是这个宏的定义
#defineIMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)                       \
    const android::String16I##INTERFACE::descriptor(NAME);            \
    const android::String16&                                            \
           I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const {              \
        return I##INTERFACE::descriptor;                                \
    }                                                                  \
    android::sp<I##INTERFACE>I##INTERFACE::asInterface(               \
            constandroid::sp<android::IBinder>& obj)                   \
    {                                                                  \
        android::sp<I##INTERFACE>intr;                                 \
        if (obj != NULL) {                                              \
            intr =static_cast<I##INTERFACE*>(                          \
               obj->queryLocalInterface(                               \
                       I##INTERFACE::descriptor).get());               \
            if (intr == NULL) {                                         \
                intr = newBp##INTERFACE(obj);                         \
            }                                                           \
        }                                                              \
        return intr;                                                   \
    }                                                                  \
    I##INTERFACE::I##INTERFACE() { }                                    \
I##INTERFACE::~I##INTERFACE(){ }                                   \
很麻烦吧?尤其是宏看着头疼。赶紧兑现下吧。
const
android::String16IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);
constandroid::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const
 { return IServiceManager::descriptor;//返回上面那个android.os.IServiceManager
   }                                                                     android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(
            constandroid::sp<android::IBinder>& obj)
    {
        android::sp<IServiceManager>intr;
        if (obj != NULL) {                                            
            intr = static_cast<IServiceManager*>(                        
                obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get());             
            if (intr == NULL) {                                        
                intr = new BpServiceManager(obj);                        
            }                                                         
        }                                                             
        return intr;                                                  
    }                                                                
    IServiceManager::IServiceManager () {}                                  
    IServiceManager::~ IServiceManager() { }
 哇塞,asInterface是这么搞的啊,赶紧分析下吧,还是不知道interface_cast怎么把BpBinder*转成了IServiceManager
我们刚才解析过的interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)),
原来就是调用asInterface(new BpBinder(0))
android::sp<IServiceManager>IServiceManager::asInterface(
            constandroid::sp<android::IBinder>& obj)
    {
        android::sp<IServiceManager>intr;
        if (obj != NULL) {                                            
            ....                                     
                intr = new BpServiceManager(obj);
//神呐,终于看到和IServiceManager相关的东西了,看来
//实际返回的是BpServiceManager(new BpBinder(0));                        
            }                                                         
        }                                                             
        return intr;                                                  
}                               
BpServiceManager是个什么玩意儿?p是什么个意思?
2.5 BpServiceManager
终于可以讲解点架构上的东西了。p是proxy即代理的意思,Bp就是BinderProxy,BpServiceManager,就是SM的Binder代理。既然是代理,那肯定希望对用户是透明的,那就是说头文件里边不会有这个Bp的定义。是吗?
果然,BpServiceManager就在刚才的IServiceManager.cpp中定义。
classBpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager>
//这种继承方式,表示同时继承BpInterface和IServiceManager,这样IServiceManger的
addService必然在这个类中实现
{
public:
//注意构造函数参数的命名 impl,难道这里使用了Bridge模式?真正完成操作的是impl对象?
//这里传入的impl就是newBpBinder(0)
    BpServiceManager(constsp<IBinder>& impl)
        :BpInterface<IServiceManager>(impl)
    {
    }
     virtual status_t addService(constString16& name, const sp<IBinder>& service)
    {
       待会再说..
}
基类BpInterface的构造函数(经过兑现后)
//这里的参数又叫remote,唉,真是害人不浅啊。
inlineBpInterface< IServiceManager >::BpInterface(const sp<IBinder>&remote)
    : BpRefBase(remote)
{
}
BpRefBase::BpRefBase(constsp<IBinder>& o)
    : mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)
//o.get(),这个是sp类的获取实际数据指针的一个方法,你只要知道
//它返回的是sp<xxxx>中xxx* 指针就行
{
//mRemote就是刚才的BpBinder(0)
   ...
}
好了,到这里,我们知道了:
sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager(); 返回的实际是BpServiceManager,它的remote对象是BpBinder,传入的那个handle参数是0。
现在重新回到MediaService。
int main(int argc,char** argv)
{
    sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager>sm = defaultServiceManager();
//上面的讲解已经完了
MediaPlayerService::instantiate();//实例化MediaPlayerservice
//看来这里有名堂!
 
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
到这里,我们把binder设备打开了,得到一个BpServiceManager对象,这表明我们可以和SM打交道了,但是好像没干什么有意义的事情吧?
2.6 MediaPlayerService
那下面我们看看后续又干了什么?以MediaPlayerService为例。
它位于framework\base\media\libmediaplayerservice\libMediaPlayerService.cpp
voidMediaPlayerService::instantiate() {
defaultServiceManager()->addService(
//传进去服务的名字,传进去new出来的对象
            String16("media.player"),new MediaPlayerService());
}
MediaPlayerService::MediaPlayerService()
{
    LOGV("MediaPlayerServicecreated");//太简单了
    mNextConnId = 1;
}
defaultServiceManager返回的是刚才创建的BpServiceManager
调用它的addService函数。
MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生
classMediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
FT,MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生,BnXXX,BpXXX,快晕了。
Bn 是Binder Native的含义,是和Bp相对的,Bp的p是proxy代理的意思,那么另一端一定有一个和代理打交道的东西,这个就是Bn。
讲到这里会有点乱喔。先分析下,到目前为止都构造出来了什么。
l        BpServiceManager
l        BnMediaPlayerService
这两个东西不是相对的两端,从BnXXX就可以判断,BpServiceManager对应的应该是BnServiceManager,BnMediaPlayerService对应的应该是BpMediaPlayerService。
我们现在在哪里?对了,我们现在是创建了BnMediaPlayerService,想把它加入到系统的中去。
喔,明白了。我创建一个新的Service—BnMediaPlayerService,想把它告诉ServiceManager。
那我怎么和ServiceManager通讯呢?恩,利用BpServiceManager。所以嘛,我调用了BpServiceManager的addService函数!
为什么要搞个ServiceManager来呢?这个和Android机制有关系。所有Service都需要加入到ServiceManager来管理。同时也方便了Client来查询系统存在哪些Service,没看见我们传入了字符串吗?这样就可以通过Human Readable的字符串来查找Service了。
---》感觉没说清楚...饶恕我吧。
2.7 addService
addService是调用的BpServiceManager的函数。前面略去没讲,现在我们看看。
virtual status_taddService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
    {
        Parcel data, reply;
//data是发送到BnServiceManager的命令包
//看见没?先把Interface名字写进去,也就是什么android.os.IServiceManager
       data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
//再把新service的名字写进去 叫media.player
        data.writeString16(name);
//把新服务service—>就是MediaPlayerService写到命令中
        data.writeStrongBinder(service);
//调用remote的transact函数
        status_t err =remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
        return err == NO_ERROR ?reply.readInt32() : err;
}
我的天,remote()返回的是什么?
remote(){ return mRemote; }-->啊?找不到对应的实际对象了???
还记得我们刚才初始化时候说的:
“这里的参数又叫remote,唉,真是害人不浅啊“
原来,这里的mRemote就是最初创建的BpBinder..
好吧,到那里去看看:
BpBinder的位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp
status_tBpBinder::transact(
    uint32_t code, const Parcel& data,Parcel* reply, uint32_t flags)
{
//又绕回去了,调用IPCThreadState的transact。
//注意啊,这里的mHandle为0,code是ADD_SERVICE_TRANSACTION,data是命令包
//reply是回复包,flags=0
        status_t status =IPCThreadState::self()->transact(
            mHandle, code, data, reply, flags);
        if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;
        return status;
    }
...
}
再看看IPCThreadState的transact函数把
status_tIPCThreadState::transact(int32_t handle,
                                  uint32_tcode, const Parcel& data,
                                  Parcel* reply,uint32_t flags)
{
    status_t err = data.errorCheck();
 
    flags |= TF_ACCEPT_FDS;
  
    if (err == NO_ERROR) {
        //调用writeTransactionData 发送数据
err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags,handle, code, data, NULL);
    }
  
      if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) {
        if (reply) {
            err = waitForResponse(reply);
        } else {
            Parcel fakeReply;
            err =waitForResponse(&fakeReply);
        }
      ....等回复
        err = waitForResponse(NULL, NULL);
   ....  
    return err;
}
再进一步,瞧瞧这个...
status_tIPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,
    int32_t handle, uint32_t code, constParcel& data, status_t* statusBuffer)
{
    binder_transaction_data tr;
 
    tr.target.handle = handle;
    tr.code = code;
    tr.flags = binderFlags;
  
    const status_t err = data.errorCheck();
    if (err == NO_ERROR) {
        tr.data_size = data.ipcDataSize();
        tr.data.ptr.buffer = data.ipcData();
        tr.offsets_size = data.ipcObjectsCount()*sizeof(size_t);
        tr.data.ptr.offsets =data.ipcObjects();
    }
....
上面把命令数据封装成binder_transaction_data,然后
写到mOut中,mOut是命令的缓冲区,也是一个Parcel
    mOut.writeInt32(cmd);
    mOut.write(&tr, sizeof(tr));
//仅仅写到了Parcel中,Parcel好像没和/dev/binder设备有什么关联啊?
恩,那只能在另外一个地方写到binder设备中去了。难道是在?
    return NO_ERROR;
}
//说对了,就是在waitForResponse中
status_tIPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
    int32_t cmd;
    int32_t err;
 
while(1) {
//talkWithDriver,哈哈,应该是这里了
        if ((err=talkWithDriver()) <NO_ERROR) break;
        err = mIn.errorCheck();
        if (err < NO_ERROR) break;
        if (mIn.dataAvail() == 0) continue;
        //看见没?这里开始操作mIn了,看来talkWithDriver中
//把mOut发出去,然后从driver中读到数据放到mIn中了。
        cmd = mIn.readInt32();
 
        switch (cmd) {
        caseBR_TRANSACTION_COMPLETE:
            if (!reply &&!acquireResult) goto finish;
            break;
   .....
    return err;
}
status_tIPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)
{
binder_write_read bwr;
   //中间东西太复杂了,不就是把mOut数据和mIn接收数据的处理后赋值给bwr吗?
    status_t err;
    do {
//用ioctl来读写
        if (ioctl(mProcess->mDriverFD,BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)
            err = NO_ERROR;
        else
            err = -errno;
  } while (err == -EINTR);
//到这里,回复数据就在bwr中了,bmr接收回复数据的buffer就是mIn提供的
        if (bwr.read_consumed > 0) {
            mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);
            mIn.setDataPosition(0);
        }
returnNO_ERROR;
}
好了,到这里,我们发送addService的流程就彻底走完了。
BpServiceManager发送了一个addService命令到BnServiceManager,然后收到回复。
先继续我们的main函数。
int main(int argc,char** argv)
{
    sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager();  
MediaPlayerService::instantiate();
---》该函数内部调用addService,把MediaPlayerService信息 add到ServiceManager中
    ProcessState::self()->startThreadPool();
   IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
这里有个容易搞晕的地方:
MediaPlayerService是一个BnMediaPlayerService,那么它是不是应该等着
BpMediaPlayerService来和他交互呢?但是我们没看见MediaPlayerService有打开binder设备的操作啊!
这个嘛,到底是继续addService操作的另一端BnServiceManager还是先说
BnMediaPlayerService呢?
还是先说BnServiceManager吧。顺便把系统的Binder架构说说。
2.8 BnServiceManager
上面说了,defaultServiceManager返回的是一个BpServiceManager,通过它可以把命令请求发送到binder设备,而且handle的值为0。那么,系统的另外一端肯定有个接收命令的,那又是谁呢?
很可惜啊,BnServiceManager不存在,但确实有一个程序完成了BnServiceManager的工作,那就是service.exe(如果在windows上一定有exe后缀,叫service的名字太多了,这里加exe就表明它是一个程序)
位置在framework/base/cmds/servicemanger.c中。
int main(int argc,char **argv)
{
    struct binder_state *bs;
    void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;
    bs = binder_open(128*1024);//应该是打开binder设备吧?
    binder_become_context_manager(bs) //成为manager
    svcmgr_handle = svcmgr;
    binder_loop(bs, svcmgr_handler);//处理BpServiceManager发过来的命令
}
看看binder_open是不是和我们猜得一样?
struct binder_state*binder_open(unsigned mapsize)
{
    struct binder_state *bs;
    bs = malloc(sizeof(*bs));
   ....
    bs->fd = open("/dev/binder",O_RDWR);//果然如此
  ....
    bs->mapsize = mapsize;
    bs->mapped = mmap(NULL, mapsize,PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
  }
再看看binder_become_context_manager
intbinder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
    return ioctl(bs->fd,BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);//把自己设为MANAGER
}
binder_loop 肯定是从binder设备中读请求,写回复的这么一个循环吧?
voidbinder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
    int res;
    struct binder_write_read bwr;
    readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
    binder_write(bs, readbuf,sizeof(unsigned));
    for (;;) {//果然是循环
        bwr.read_size = sizeof(readbuf);
        bwr.read_consumed = 0;
        bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;
 
       res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
      //哈哈,收到请求了,解析命令
        res = binder_parse(bs, 0, readbuf,bwr.read_consumed, func);
  }
这个...后面还要说吗??
恩,最后有一个类似handleMessage的地方处理各种各样的命令。这个就是
svcmgr_handler,就在ServiceManager.c中
intsvcmgr_handler(struct binder_state *bs,
                   struct binder_txn *txn,
                   struct binder_io *msg,
                   struct binder_io *reply)
{
    struct svcinfo *si;
    uint16_t *s;
    unsigned len;
    void *ptr;
 
    s = bio_get_string16(msg, &len);
    switch(txn->code) {
    case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
        s = bio_get_string16(msg, &len);
        ptr = bio_get_ref(msg);
        if (do_add_service(bs, s, len, ptr,txn->sender_euid))
            return -1;
        break;
...
其中,do_add_service真正添加BnMediaService信息
intdo_add_service(struct binder_state *bs,
                   uint16_t *s, unsigned len,
                   void *ptr, unsigned uid)
{
    struct svcinfo *si;
    si = find_svc(s, len);s是一个list
     si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) *sizeof(uint16_t));
       si->ptr = ptr;
        si->len = len;
        memcpy(si->name, s, (len + 1) *sizeof(uint16_t));
        si->name[len] = '\0';
        si->death.func = svcinfo_death;
        si->death.ptr = si;
        si->next = svclist;
        svclist = si; //看见没,这个svclist是一个列表,保存了当前注册到ServiceManager
中的信息
    }
   binder_acquire(bs, ptr);//这个吗。当这个Service退出后,我希望系统通知我一下,好释放上面malloc出来的资源。大概就是干这个事情的。
    binder_link_to_death(bs, ptr,&si->death);
    return 0;
}
喔,对于addService来说,看来ServiceManager把信息加入到自己维护的一个服务列表中了。
2.9 ServiceManager存在的意义
为何需要一个这样的东西呢?
原来,Android系统中Service信息都是先add到ServiceManager中,由ServiceManager来集中管理,这样就可以查询当前系统有哪些服务。而且,Android系统中某个服务例如MediaPlayerService的客户端想要和MediaPlayerService通讯的话,必须先向ServiceManager查询MediaPlayerService的信息,然后通过ServiceManager返回的东西再来和MediaPlayerService交互。
毕竟,要是MediaPlayerService身体不好,老是挂掉的话,客户的代码就麻烦了,就不知道后续新生的MediaPlayerService的信息了,所以只能这样:
l        MediaPlayerService向SM注册
l        MediaPlayerClient查询当前注册在SM中的MediaPlayerService的信息
l        根据这个信息,MediaPlayerClient和MediaPlayerService交互
另外,ServiceManager的handle标示是0,所以只要往handle是0的服务发送消息了,最终都会被传递到ServiceManager中去。
三 MediaService的运行
上一节的知识,我们知道了:
l        defaultServiceManager得到了BpServiceManager,然后MediaPlayerService 实例化后,调用BpServiceManager的addService函数
l        这个过程中,是service_manager收到addService的请求,然后把对应信息放到自己保存的一个服务list中
到这儿,我们可看到,service_manager有一个binder_looper函数,专门等着从binder中接收请求。虽然service_manager没有从BnServiceManager中派生,但是它肯定完成了BnServiceManager的功能。
同样,我们创建了MediaPlayerService即BnMediaPlayerService,那它也应该:
l        打开binder设备
l        也搞一个looper循环,然后坐等请求
service,service,这个和网络编程中的监听socket的工作很像嘛!
好吧,既然MediaPlayerService的构造函数没有看到显示的打开binder设备,那么我们看看它的父类即BnXXX又到底干了些什么呢?
3.1 MediaPlayerService打开binder
classMediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
//MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生
//而BnMediaPlayerService从BnInterface和IMediaPlayerService同时派生
classBnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>
{
public:
    virtual status_t    onTransact( uint32_t code,
                                    constParcel& data,
                                    Parcel*reply,
                                    uint32_t flags= 0);
};
看起来,BnInterface似乎更加和打开设备相关啊。
template<typenameINTERFACE>
class BnInterface :public INTERFACE, public BBinder
{
public:
    virtual sp<IInterface>      queryLocalInterface(const String16&_descriptor);
    virtual const String16&     getInterfaceDescriptor() const;
 
protected:
    virtual IBinder*            onAsBinder();
};
兑现后变成
class BnInterface :public IMediaPlayerService, public BBinder
BBinder?BpBinder?是不是和BnXXX以及BpXXX对应的呢?如果是,为什么又叫BBinder呢?
BBinder::BBinder()
    : mExtras(NULL)
{
//没有打开设备的地方啊?
}
完了?难道我们走错方向了吗?难道不是每个Service都有对应的binder设备fd吗?
.......
回想下,我们的Main_MediaService程序,有哪里打开过binder吗?
int main(int argc,char** argv)
{
//对啊,我在ProcessState中不是打开过binder了吗?
 
    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();  
  ......
3.2 looper 
啊?原来打开binder设备的地方是和进程相关的啊?一个进程打开一个就可以了。那么,我在哪里进行类似的消息循环looper操作呢?
...
//难道是下面两个?
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
看看startThreadPool吧
voidProcessState::startThreadPool()
{
  ...
    spawnPooledThread(true);
}
voidProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)
{
    sp<Thread> t = newPoolThread(isMain);isMain是TRUE
//创建线程池,然后run起来,和java的Thread何其像也。
    t->run(buf);
 }
PoolThread从Thread类中派生,那么此时会产生一个线程吗?看看PoolThread和Thread的构造吧
PoolThread::PoolThread(boolisMain)
        : mIsMain(isMain)
    {
    }
Thread::Thread(boolcanCallJava)//canCallJava默认值是true
    :  mCanCallJava(canCallJava),
        mThread(thread_id_t(-1)),
        mLock("Thread::mLock"),
        mStatus(NO_ERROR),
        mExitPending(false), mRunning(false)
{
}
喔,这个时候还没有创建线程呢。然后调用PoolThread::run,实际调用了基类的run。
status_tThread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)
{
  bool res;
    if (mCanCallJava) {
        res = createThreadEtc(_threadLoop,//线程函数是_threadLoop
                this, name, priority, stack,&mThread);
    }
//终于,在run函数中,创建线程了。从此
主线程执行
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
新开的线程执行_threadLoop
我们先看看_threadLoop
intThread::_threadLoop(void* user)
{
    Thread* const self =static_cast<Thread*>(user);
    sp<Thread>strong(self->mHoldSelf);
    wp<Thread> weak(strong);
    self->mHoldSelf.clear();
 
    do {
 ...
        if (result && !self->mExitPending){
                result = self->threadLoop();哇塞,调用自己的threadLoop
            }
        }
我们是PoolThread对象,所以调用PoolThread的threadLoop函数
virtualbool PoolThread ::threadLoop()
    {
//mIsMain为true。
//而且注意,这是一个新的线程,所以必然会创建一个
新的IPCThreadState对象(记得线程本地存储吗?TLS),然后     
IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
        return false;
    }
主线程和工作线程都调用了joinThreadPool,看看这个干嘛了!
voidIPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
{
     mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER :BC_REGISTER_LOOPER);
     status_t result;
    do {
        int32_t cmd;
         result = talkWithDriver();
         result = executeCommand(cmd);
        }
       } while (result != -ECONNREFUSED&& result != -EBADF);
 
    mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);
    talkWithDriver(false);
}
看到没?有loop了,但是好像是有两个线程都执行了这个啊!这里有两个消息循环?
下面看看executeCommand
status_tIPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)
{
BBinder*obj;
    RefBase::weakref_type* refs;
    status_t result = NO_ERROR;
caseBR_TRANSACTION:
        {
            binder_transaction_data tr;
            result = mIn.read(&tr,sizeof(tr));
//来了一个命令,解析成BR_TRANSACTION,然后读取后续的信息
       Parcel reply;
             if (tr.target.ptr) {
//这里用的是BBinder。
                sp<BBinder>b((BBinder*)tr.cookie);
                const status_t error =b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);
}
让我们看看BBinder的transact函数干嘛了
status_tBBinder::transact(
    uint32_t code, const Parcel& data,Parcel* reply, uint32_t flags)
{
就是调用自己的onTransact函数嘛     
err= onTransact(code, data, reply, flags);
    return err;
}
BnMediaPlayerService从BBinder派生,所以会调用到它的onTransact函数
终于水落石出了,让我们看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函数。
status_tBnMediaPlayerService::onTransact(
    uint32_t code, const Parcel& data,Parcel* reply, uint32_t flags)
{
//BnMediaPlayerService从BBinder和IMediaPlayerService派生,所有IMediaPlayerService
//看到下面的switch没?所有IMediaPlayerService提供的函数都通过命令类型来区分
//
    switch(code) {
        case CREATE_URL: {
           CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);
            create是一个虚函数,由MediaPlayerService来实现!!
sp<IMediaPlayer> player = create(
                    pid, client, url,numHeaders > 0 ? &headers : NULL);
 
           reply->writeStrongBinder(player->asBinder());
            return NO_ERROR;
        } break;
其实,到这里,我们就明白了。BnXXX的onTransact函数收取命令,然后派发到派生类的函数,由他们完成实际的工作。
说明:
这里有点特殊,startThreadPool和joinThreadPool完后确实有两个线程,主线程和工作线程,而且都在做消息循环。为什么要这么做呢?他们参数isMain都是true。不知道google搞什么。难道是怕一个线程工作量太多,所以搞两个线程来工作?这种解释应该也是合理的。
网上有人测试过把最后一句屏蔽掉,也能正常工作。但是难道主线程提出了,程序还能不退出吗?这个...管它的,反正知道有两个线程在那处理就行了。
四 MediaPlayerClient
这节讲讲MediaPlayerClient怎么和MediaPlayerService交互。
使用MediaPlayerService的时候,先要创建它的BpMediaPlayerService。我们看看一个例子
IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()
{
        sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager();
        sp<IBinder> binder;
        do {
//向SM查询对应服务的信息,返回binder          
binder =sm->getService(String16("media.player"));
            if (binder != 0) {
                break;
             }
             usleep(500000); // 0.5 s
        } while(true);
 
//通过interface_cast,将这个binder转化成BpMediaPlayerService
//注意,这个binder只是用来和binder设备通讯用的,实际
//上和IMediaPlayerService的功能一点关系都没有。
//还记得我说的Bridge模式吗?BpMediaPlayerService用这个binder和BnMediaPlayerService
//通讯。
    sMediaPlayerService =interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);
    }
    return sMediaPlayerService;
}
为什么反复强调这个Bridge?其实也不一定是Bridge模式,但是我真正想说明的是:
Binder其实就是一个和binder设备打交道的接口,而上层IMediaPlayerService只不过把它当做一个类似socket使用罢了。我以前经常把binder和上层类IMediaPlayerService的功能混到一起去。
当然,你们不一定会犯这个错误。但是有一点请注意:
4.1 Native层
刚才那个getMediaPlayerService代码是C++层的,但是整个使用的例子确实JAVA->JNI层的调用。如果我要写一个纯C++的程序该怎么办?
int main()
{
  getMediaPlayerService();直接调用这个函数能获得BpMediaPlayerService吗?
不能,为什么?因为我还没打开binder驱动呐!但是你在JAVA应用程序里边却有google已经替你
封装好了。
所以,纯native层的代码,必须也得像下面这样处理:
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());//这个其实不是必须的,因为
//好多地方都需要这个,所以自动也会创建.
getMediaPlayerService();
还得起消息循环呐,否则如果Bn那边有消息通知你,你怎么接受得到呢?
ProcessState::self()->startThreadPool();
//至于主线程是否也需要调用消息循环,就看个人而定了。不过一般是等着接收其他来源的消息,例如socket发来的命令,然后控制MediaPlayerService就可以了。
}
 
五实现自己的Service
好了,我们学习了这么多Binder的东西,那么想要实现一个自己的Service该咋办呢?
如果是纯C++程序的话,肯定得类似main_MediaService那样干了。
int main()
{
  sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager>sm = defaultServiceManager();
sm->addService(“service.name”,newXXXService());
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
看看XXXService怎么定义呢?
我们需要一个Bn,需要一个Bp,而且Bp不用暴露出来。那么就在BnXXX.cpp中一起实现好了。
另外,XXXService提供自己的功能,例如getXXX调用
5.1 定义XXX接口
XXX接口是和XXX服务相关的,例如提供getXXX,setXXX函数,和应用逻辑相关。
需要从IInterface派生
class IXXX: publicIInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏
virtualgetXXX() = 0;
virtualsetXXX() = 0;
}这是一个接口。
5.2 定义BnXXX和BpXXX
为了把IXXX加入到Binder结构,需要定义BnXXX和对客户端透明的BpXXX。
其中BnXXX是需要有头文件的。BnXXX只不过是把IXXX接口加入到Binder架构中来,而不参与实际的getXXX和setXXX应用层逻辑。
这个BnXXX定义可以和上面的IXXX定义放在一块。分开也行。
class BnXXX: publicBnInterface<IXXX>
{
public:
    virtual status_t    onTransact( uint32_t code,
                                    constParcel& data,
                                    Parcel*reply,
                                    uint32_tflags = 0);
//由于IXXX是个纯虚类,而BnXXX只实现了onTransact函数,所以BnXXX依然是
一个纯虚类
};
有了DECLARE,那我们在某个CPP中IMPLEMNT它吧。那就在IXXX.cpp中吧。
IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXX,"android.xxx.IXXX");//IMPLEMENT宏
 
status_t BnXXX::onTransact(
    uint32_t code, const Parcel& data,Parcel* reply, uint32_t flags)
{
    switch(code) {
        case GET_XXX: {
            CHECK_INTERFACE(IXXX, data, reply);
           读请求参数
           调用虚函数getXXX()
            return NO_ERROR;
        } break; //SET_XXX类似
BpXXX也在这里实现吧。
class BpXXX: publicBpInterface<IXXX>
{
public:
    BpXXX(const sp<IBinder>& impl)
        : BpInterface< IXXX >(impl)
    {
}
vituralgetXXX()
{
  Parcel data, reply;
  data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor());
   data.writeInt32(pid);
   remote()->transact(GET_XXX, data,&reply);
   return;
}
//setXXX类似
至此,Binder就算分析完了,大家看完后,应该能做到以下几点:
l        如果需要写自己的Service的话,总得知道系统是怎么个调用你的函数,恩。对。有2个线程在那不停得从binder设备中收取命令,然后调用你的函数呢。恩,这是个多线程问题。
l        如果需要跟踪bug的话,得知道从Client端调用的函数,是怎么最终传到到远端的Service。这样,对于一些函数调用,Client端跟踪完了,我就知道转到Service去看对应函数调用了。反正是同步方式。也就是Client一个函数调用会一直等待到Service返回为止。
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