浅谈binder机制

前段时间一直在看有关Binder的知识，最近刚好有时间，总结一些一些知识，希望和大家交流学习。

说起Binder我相信大家学android开发的多多少少都对binder有些了解，binder机制作为android进程间通信的一种机制，在Android底层中应用的非常多。我们都知道Android系统是基于LInux内核开发的，Linux内核提供了丰富的进程间通信的机制，如：管道、信号、消息队列、共享内存和套接字等，但是Android系统并没有采用传统的进程间通信机制，而是开发了一套新的进程间通信的机制BInder，当然采用Binder肯定有一些优势，与传统的进程间通信相比，BInder进程通信机制在进程间传输数据的时候，只需要执行一次拷贝操作，因此，在效率和内存节省方面有一定的优势。

接下来我们就开始谈谈Binder了，Binder说白了就是Android中的一个类，它实现了Ibinder接口,从Android-Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager（ActivityManager、WindowManager等）和相应的Manager_Service的桥梁；下面有一张他们之间的图

Binder在进行进程间通信的时候，每一个Server进程和Client进程都维护一个Binder线程池来处理进程间的通信要求，Service组件在启动时，会将自己注册到一个Service Manager组件中，以便Client组件可以通过Service Manager组件找到它。上图中Binder驱动程序和Service Manager由系统提供，Client和Service由应用程序实现，接下来我已我们Android中最常用的AIDL为例讨论一下

编写一个AIDL程序需要以下几步：

首先我们看看服务端程序需要的步骤：

(1)首先编写你的类（book.java）文件，这个类必须实现Parcelable接口进行序列化。

(2)编写与该类相同的名的aidl文件（book.aidl）

(3)编写接口文件（IBookManager.aidl），此接口即客户端请求时的接口

(4)实现服务端的service(BookManagerService),该service为客户端实际进行服务(主要实现Stub类)

接下来我们看看客户端要实现的步骤：

客户端其实与服务端很多地方相似：

(1)我们这一块需要将服务端的所有AIDL文件拷贝带客户端，这里的报名必须与服务端一致，因为存在序列化与反序列化问题

(2)编写客户端Activity,绑定服务端service

(3)实现ServiceConnection,在onServiceConnected方法中，将讲IBinder转化为AIDL接口类型，然后调用远程服务

(4)如果远程服务比较耗时，可以将调用方法从主线程中分离出来，开一个子线程，这样程序就不会崩溃

好吧，大家现在估计也是很懵逼的吧，我再给大家理一遍然后就上代码了：

首先大家可以看到，当我们新建一个AIDL文件之后，在gen文件夹下会生成一个对应的AIDL文件，他是系统为我们自动生成的一个接口类，继承自android.os.IInterface接口，其中有几个比较重要的类和方法这里我给大家一一说明：

首先是stub类，这个Stub类继承BInder实现了我们定义的AIDL接口，这个类也是我们客户端在实际要用到的类，在这个类中有一个asInterface方法，他的参数是一个IBinder接口，他返回了另一个Stub的内部类proxy,这个proxy类真正实现了AIDL接口，每当客户端通过Stub的asInterface方法获取到该类时，调用具体的接口方法时，proxy类里面会调用transact，当客户端和服务端都位于一个进程时，方法调用就不会走跨进程的transact过程，如果不在同一个进程的话将会交给Proxy的处理，这里transact有几个参数第一个参数为请求的方法类型，接下来_data与_reply他们两个是一个parcel类型，其中分别封装客户端的请求信息和服务端反馈的信息，然后底层通过Bindler传送到onTransact方法中，他会从客户端传过来的参数中判断客户端请求的是那个方法，里面的请求信息是什么，接下来会将数据写入，返回到客户端。

上面就是BInder跨进程的的整个流程，下面就是上代码了：

AIDL文件

Book.javapackage com.binderpro.aidl;import android.os.Parcel;import android.os.Parcelable;public class Book implements Parcelable{private String name;private int price;private int bookId;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getPrice() {return price;}public void setPrice(int price) {this.price = price;}public Book(String name, int price) {super();this.name = name;this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Book [name=" + name + ", price=" + price + "]";}@Overridepublic int describeContents() {// TODO Auto-generated method stubreturn 0;}@Overridepublic void writeToParcel(Parcel arg0, int arg1) {// TODO Auto-generated method stubarg0.writeInt(bookId);arg0.writeString(name);arg0.writeInt(price);}public static final Parcelable.Creator<Book> CREATOR = new Parcelable.Creator<Book>(){@Overridepublic Book createFromParcel(Parcel arg0) {// TODO Auto-generated method stubreturn new Book(arg0);}@Overridepublic Book[] newArray(int arg0) {// TODO Auto-generated method stubreturn new Book[arg0];}};private Book(Parcel in){bookId = in.readInt();name = in.readString();price = in.readInt();}}

Book.aidlpackage com.binderpro.aidl;parcelable Book;

IBookManager

package com.binderpro.aidl;import java.util.List;import com.binderpro.aidl.Book;interface IBookManager {List<Book> getBookList();void addBook(in Book book);}

BookManagerService

package com.example.binderpro;import java.util.List;import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;import android.app.Service;import android.content.Intent;import android.os.Binder;import android.os.IBinder;import android.os.RemoteException;import com.binderpro.aidl.Book;import com.binderpro.aidl.IBookManager;public class BookManagerService extends Service {private static final String TAG = "BMS";private CopyOnWriteArrayList<Book> mBookList = new CopyOnWriteArrayList<Book>();public BookManagerService() {// TODO Auto-generated constructor stub}private  Binder mBinder = new IBookManager.Stub() {@Overridepublic List<Book> getBookList() throws RemoteException {// TODO Auto-generated method stubreturn mBookList;}@Overridepublic void addBook(Book book) throws RemoteException {// TODO Auto-generated method stubmBookList.add(book);}};@Overridepublic void onCreate() {// TODO Auto-generated method stubsuper.onCreate();mBookList.add(new Book("android", 1));mBookList.add(new Book("ios", 2));}public IBinder onBind(Intent intent){return mBinder;}}

接下来是客户端代码，aidl文件同上

MainActivity.java

package com.example.binderpro;import java.util.List;import com.binderpro.aidl.Book;import com.binderpro.aidl.IBookManager;import android.os.Bundle;import android.os.IBinder;import android.os.RemoteException;import android.app.Activity;import android.content.ComponentName;import android.content.Context;import android.content.Intent;import android.content.ServiceConnection;import android.util.Log;import android.view.Menu;public class MainActivity extends Activity {private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() {@Overridepublic void onServiceDisconnected(ComponentName arg0) {// TODO Auto-generated method stub}@Overridepublic void onServiceConnected(ComponentName arg0, IBinder arg1) {// TODO Auto-generated method stubIBookManager bookManager = IBookManager.Stub.asInterface(arg1);List<Book> list;try {list = bookManager.getBookList();Log.i("Tag", list.toString());} catch (RemoteException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}};protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);Intent intent = new Intent("com.example.binderpro.BookManagerService");bindService(intent, mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);}@Overrideprotected void onDestroy() {// TODO Auto-generated method stubsuper.onDestroy();unbindService(mConnection);}}

最后是系统根据AIDL文件生成的java代码;

IBookManager代码比较长，我删除了一部分

/* * This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY. * Original file: G:\\android_code\\Binderpro\\src\\com\\binderpro\\aidl\\IBookManager.aidl */package com.binderpro.aidl;public interface IBookManager extends android.os.IInterface {/** Local-side IPC implementation stub class. */public static abstract class Stub extends android.os.Binder implementscom.binderpro.aidl.IBookManager {private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.binderpro.aidl.IBookManager";/** Construct the stub at attach it to the interface. */public Stub() {this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);}/** * Cast an IBinder object into an com.binderpro.aidl.IBookManager * interface, generating a proxy if needed. */public static com.binderpro.aidl.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj) {if ((obj == null)) {return null;}android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);if (((iin != null) && (iin instanceof com.binderpro.aidl.IBookManager))) {return ((com.binderpro.aidl.IBookManager) iin);}return new com.binderpro.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(obj);}@Overridepublic android.os.IBinder asBinder() {return this;}@Overridepublic boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data,android.os.Parcel reply, int flags)throws android.os.RemoteException {switch (code) {case INTERFACE_TRANSACTION: {reply.writeString(DESCRIPTOR);return true;}case TRANSACTION_getBookList: {data.enforceInterface(DESCRIPTOR);java.util.List<com.binderpro.aidl.Book> _result = this.getBookList();reply.writeNoException();reply.writeTypedList(_result);return true;}case TRANSACTION_addBook: {data.enforceInterface(DESCRIPTOR);com.binderpro.aidl.Book _arg0;if ((0 != data.readInt())) {_arg0 = com.binderpro.aidl.Book.CREATOR.createFromParcel(data);} else {_arg0 = null;}this.addBook(_arg0);reply.writeNoException();return true;}}return super.onTransact(code, data, reply, flags);}private static class Proxy implements com.binderpro.aidl.IBookManager {private android.os.IBinder mRemote;@Overridepublic java.util.List<com.binderpro.aidl.Book> getBookList()throws android.os.RemoteException {android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();java.util.List<com.binderpro.aidl.Book> _result;try {_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data,_reply, 0);_reply.readException();_result = _reply.createTypedArrayList(com.binderpro.aidl.Book.CREATOR);} finally {_reply.recycle();_data.recycle();}return _result;}@Overridepublic void addBook(com.binderpro.aidl.Book book)throws android.os.RemoteException {android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();try {_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);if ((book != null)) {_data.writeInt(1);book.writeToParcel(_data, 0);} else {_data.writeInt(0);}mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);_reply.readException();} finally {_reply.recycle();_data.recycle();}}}static final int TRANSACTION_getBookList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);}}

今天大概就讲这么多，最近我也正在研究一些关于Binder底层的东西，可能后续感觉自己能力到了会写一些关于Binder底层的东西，因为Binder实在太复杂了，在linux驱动层好多都是C代码，在底层都是以好多结构体和一些红黑树，hash表，引用链组织起来，其中一些Binder线程池、同步、缓冲区、死亡通知之间的关联十分复杂，有兴趣的可以看看罗升阳的《Android系统源码情景分析》这本书对于Binder底层机制讲的非常好。