Android Framework学习笔记 -- Binder原理

来源：互联网发布：bi 数据统计是什么编辑：程序博客网时间：2024/06/05 21:16

看到老罗android之旅分析android源码简直逆天，跟代码都跟到驱动层去了，看了半天连个大概都看不懂，还有《深入理解Android》，跟一段代码跟着跟着都不知道自己在看啥。发现还是要对系统框架有个大概的了解，再去看这些东西比较好。

SurfaceFlinger作为android绘制服务，涉及东西还是挺多的。

跨进程通信Binder机制
上层的View系统
下层的Display系统

首先是Binder，Binder主要用于Android中的跨进程通信，类似与socket一样的东西，由于Android将Bindder分为了业务层与传输层，导致了一堆Bindder对象的出现，再加上有一个比较特殊的服务ServiceManager一部分使用了Bindder，一部分又没有有使用Bindder，还有什么Server跟Service，导致看的整个人都不好。

先放一张IBinder的图

binder族谱图

BpBinder与BBinder是一对，用于传输层的通信
BpSerivce与BnSerivce是一对，用于业务层的通信
ISerivce是客户端使用的Serivce接口
Serivce是具体的实现

最终的通信发生在IPCThreadState，具体实现使用/dev/binder这个设备文件及使用ioctl来与驱动通信。

举个荔枝

SurfaceFlinger与Ap通信是通过Binder来通信的，而且还不仅仅是一种，反正先关注ISurfaceComposerClient

ISurfaceClient图

除了个别名称不一致，其他都与之前分析的IBinder架构是一致的

大概的通信流程

分别来看一下其中每个类

ISurfaceComposerClient

ISurfaceComposerClient在ISurfaceComposerClient.h中定义
具体内容就是几个接口的声明

class ISurfaceComposerClient : public IInterface{public:    DECLARE_META_INTERFACE(SurfaceComposerClient);    ...    virtual status_t createSurface(        const String8& name, uint32_t w, uint32_t h,        PixelFormat format, uint32_t flags,        sp<IBinder>* handle,        sp<IGraphicBufferProducer>* gbp) = 0;    virtual status_t destroySurface(const sp<IBinder>& handle) = 0;    virtual status_t clearLayerFrameStats(const sp<IBinder>& handle) const = 0;    virtual status_t getLayerFrameStats(const sp<IBinder>& handle, FrameStats* outStats) const = 0;};

BpSurfaceComposerClient

BpSurfaceComposerClinet在ISurfaceComposerClient.cpp定义与实现

class BpSurfaceComposerClient : public BpInterface<ISurfaceComposerClient>{public:    BpSurfaceComposerClient(const sp<IBinder>& impl)        : BpInterface<ISurfaceComposerClient>(impl) {    }    virtual status_t createSurface(const String8& name, uint32_t w,            uint32_t h, PixelFormat format, uint32_t flags,            sp<IBinder>* handle,            sp<IGraphicBufferProducer>* gbp) {        // 打包参数        Parcel data, reply;        data.writeInterfaceToken(ISurfaceComposerClient::getInterfaceDescriptor());        data.writeString8(name);        data.writeInt32(w);        data.writeInt32(h);        data.writeInt32(format);        data.writeInt32(flags);        // 用IBinder的transact，开始通信层的通信        remote()->transact(CREATE_SURFACE, data, &reply);        // 接收结果        *handle = reply.readStrongBinder();        *gbp = interface_cast<IGraphicBufferProducer>(reply.readStrongBinder());        return reply.readInt32();    }    ...(其他在ISurfaceComposerClient定义的借口)};

BnSurfaceComposerClient

BnSurfaceComposerClient分别在ISurfaceComposerClient.h和ISurfaceComposerClient.cpp定义，因为服务端的Client类需要继承自BnSurfaceComposerClient，BnSurfaceComposerClient需要被导出。

BnSurfaceComposerClient的定义，只有一个onTransact函数

class BnSurfaceComposerClient: public BnInterface<ISurfaceComposerClient> {      public: virtual status_t onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0); };

BnSurfaceComposerClient的实现

status_t BnSurfaceComposerClient::onTransact(    uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){     switch(code) {        case CREATE_SURFACE: {            CHECK_INTERFACE(ISurfaceComposerClient, data, reply);            // 读取参数            String8 name = data.readString8();            uint32_t w = data.readInt32();            uint32_t h = data.readInt32();            PixelFormat format = data.readInt32();            uint32_t flags = data.readInt32();            sp<IBinder> handle;            sp<IGraphicBufferProducer> gbp;            // 这个是虚函数，运行时会调用子类具体实现的函数            status_t result = createSurface(name, w, h, format, flags,                    &handle, &gbp);            // 打包返回值            reply->writeStrongBinder(handle);            reply->writeStrongBinder(gbp->asBinder());            reply->writeInt32(result);            return NO_ERROR;        } break;        ...（其他ISurfaceComposerClient中接口对应的信息处理)    }}

再看通信层的

BpBinder

BpBinder在BpBinder.h与BpBinder.cpp 定义与实现由于通信关键只跟transact有关，这里先只贴transact相关的代码

BpBinder的定义

class BpBinder : public IBinder {     public:     ...(一些binder状态查询函数)     virtual status_t transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0);    ...(一些binder连接管理函数)    ...(一些锁机制)};

BpBinder的实现

status_t BpBinder::transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags) {     // Once a binder has died, it will never come back to life.     if (mAlive) {         // 这里可以看到将工作委托给了IPCThreadState         status_t status = IPCThreadState::self()->transact( mHandle, code, data, reply, flags);        if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;         return status;     }    return DEAD_OBJECT;}

　BBinder

BBinder定义

class BBinder : public IBinder{public:    ...(一些binder状态查询函数)     // 这个函数会被IPCThreadState所调用，并调用onTransact函数    virtual status_t    transact(   uint32_t code,                                    const Parcel& data,                                    Parcel* reply,                                    uint32_t flags = 0);    ...(一些binder的操作)protected:    // 会被子类实现所覆盖    virtual status_t    onTransact( uint32_t code,                                    const Parcel& data,                                    Parcel* reply,                                    uint32_t flags = 0);    ...(一些乱七八糟的东西)};

BBinder实现，主要是transact函数

status_t BBinder::transact(    uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){    data.setDataPosition(0);    status_t err = NO_ERROR;    switch (code) {        ...（其他情况)        default:            // 将会调用子类的onTransact            err = onTransact(code, data, reply, flags);            break;    }    ...}

Binder层的通信差不多就这样，按这种思路的话下层应该有一个类似listener的东西，当BpBinder做transact的时候，会通知并调用到BBinder的onTransact函数。

IPCThreadState这一层应该是通信层的真正的实现，涉及到线程与驱动

简单起见，只分析跟transact有关的代码

IPCThreadState—客户端

status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle,                                  uint32_t code, const Parcel& data,                                  Parcel* reply, uint32_t flags){        ...(参数检查及打印日志)        err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL);        ...(各种乱七八糟的东西)        err = waitForResponse(reply);        ...(参数检查及打印日志)    return err;}

writeTransactionData仅仅是填充数据到mOut

status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,    int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer){    binder_transaction_data tr;    ...(初始化tr)    ...(根据data填充tr)    mOut.writeInt32(cmd);    mOut.write(&tr, sizeof(tr));    return NO_ERROR;}

waitForResponse发起了请求并等待驱动返回

status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult){    int32_t cmd;    while (1) {        talkWithDriver();        ...(检查返回)        cmd = mIn.readInt32();        switch (cmd) {        ...(各种错误情况处理处理)        case BR_REPLY:        ...(各种对reply的处理)        break;        default:            err = executeCommand(cmd);  // ！！这里是服务端使用的            break;        }    }    ...(错误处理）    return err;}

talkWithDriver与驱动通信

status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive){    ...(初始化bwr)    ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr);    ...(错误处理)    return err;}

IPCThreadState—-服务端

服务端在注册服务的时候会调用IPCThreadState的两个函数—-startThreadPool与joinThreadPool,应该就是listener的角色吧
startThreadPool调到最后还是会调joinThreadPool，所以直接看joinThreadPool
joinThreadPool在IPCThreadState中实现，相当于时刻等待驱动的消息

void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain){    ...(处理一些东西）    status_t result;    do {        ...(处理一些东西）        result = getAndExecuteCommand();        ...(处理一些东西）    } while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);    ...(处理一些东西）}

getAndExecuteCommand获取从驱动过来的消息并执行相应的命令

status_t IPCThreadState::getAndExecuteCommand(){    status_t result;    int32_t cmd;    result = talkWithDriver();    ...(各种判断)    result = executeCommand(cmd);    ...(各种处理)    return result;}

executeCommand用于执行从客户端过来的命令

status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd){    switch (cmd) {    ...(各种其他操作)    case BR_TRANSACTION:        {            ...(各种对tr的操作)                          Parcel reply;            sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);            b->transact(tr.code, buffer, &reply, tr.flags);            ...(设置reply)            sendReply(reply, 0);            ...(各种其他操作)         }        break;    ...(各种其他操作)    }    ...(各种错误处理)}

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