Android Binder机制
Binder简介
Binder简介
Binder驱动
binder使用内存映射(
mmap)来实现进程间传递数据,比较传统的进程间通信.binder只需要进行一次的数据拷贝(
copy_from_user()).传统进程通信需要经过两次数据拷贝(
copy_from_user(),copy_to_user())
模型原理图
Binder跨进程通信的调用过程
Binder通信
- client进程将数据写入
Parcelable对象中 - client进程通过代理的Binder对象的
transact()方法将数据传递给Binder驱动. - client进程中的调用线程被挂起(直到server进程返回结果)
- Binder驱动根据Binder代理对象找到该真正的Binder对象对应的server进程.
- Binder驱动把数据发送到server进程中,并通知server进程执行解包
- server进程从Binder线程池中取出目标线程.
- server进程通过
onTransact()回调进行数据解包 - server进程执行目标方法
- server进程返回数据
- Binder驱动通知Binder代理对象返回结果
- client进程中的执行线程被唤醒
- client进程通过Binder代理对象接收到返回结果
说明 :
服务端的Binder指的是Binder的本地对象
客户端的Binder指的是Binder代理对象,它只是Binder本地对象的一个远程代理.
一个例子来解释上述的binder机制
通过aidl自动生成的java类来分析binder机制.
- 使用
Parcelable来定义一个传输数据类.
package cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl
import android.os.Parcel
import android.os.Parcelable
class User : Parcelable {
var id: Long = 0
var name: String? = ""
var age = 0
constructor(parcel: Parcel) {
id = parcel.readLong()
name = parcel.readString()
age = parcel.readInt()
}
constructor(id: Long, name: String, age: Int) {
this.id = id
this.name = name
this.age = age
}
override fun writeToParcel(parcel: Parcel, flags: Int) {
parcel.writeLong(id)
parcel.writeString(name)
parcel.writeInt(age)
}
override fun describeContents(): Int = 0
companion object CREATOR : Parcelable.Creator<User> {
override fun createFromParcel(parcel: Parcel): User = User(parcel)
override fun newArray(size: Int): Array<User?> = arrayOfNulls(size)
}
}
- 使用 aidl文件声明 跨进程对象
// User.aidl
package cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl;
parcelable User;
- 使用 aidl 编写数据传输接口.
// IUserManager.aidl
package cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl;
import cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.User;
// Declare any non-default types here with import statements
interface IUserManager {
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
User getUserById(long id);
}
需要注意的是 非基本类型的数据,需要使用import导入,不管是否在同一个包中.
非基本类型的参数,需要使用
in,out,inout来标记. 该标记表示数据的流向.
in表示从客户端流向服务端的数据.
out表示从服务端流向客户端的数据.您应该将方向限定为真正需要的方向，因为编组参数的开销极大。
到此,对 aidl进行编译,会得到一份自动生成的IUserManager.java文件.
接下来分析,这份自动生成的文件内容.
自动生成的类方法剖析
服务端使用的类-->Stub:
Stub是一个继承IBinder和实现 数据接口的抽象方法.
服务端需要实现该方法,来创建一个真正的binder对象.
onTransact()方法 :
该方法是在客户端和服务端不在同一个进程中,才会被调用.用于传递客户端定位方法和参数.
该方法是在binder驱动中binder线程池分配的一个线程中运行,服务端可以接收到客户端传来的方法参数和定位到调用的方法.
服务端在根据这些参数,来调用真实的服务端数据接口.
注意,客户端的调用线程会等待服务端调用结束,得到数据返回
客户端通过Stub的静态方法asInterface来获取数据接口:
Stub.asInterface() :
- 该静态方法是提供给客户端调用,用来获取所需的数据接口对象.
- 如果客户端和服务端在同一个进程,那么客户端服务端共享一个binder,则直接返回 Stub本身
注意此时客户端和服务端操作的是同一个对象.
- 如果客户端和服务端在不同的进程中,那么返回一个服务端binder的代理对象.
注意此时客户端和服务端操作的不是同一个对象.
- 客户端通过代理对象把需要调用的方法和参数数据传递给binder驱动,binder驱动通知服务端调用真正的的binder方法.
- 然后将调用的返回值再传递给binder驱动,binder驱动又将数据的返回给代理对象.
- 这样客户端就能从代理对象中获取跨进程数据的返回
代理对象的数据接口实现:
getUserById(long id)方法 :
- 跨进程过程中,客户端调用的数据接口方法
- 该方法将方法调用的参数 传递给binder驱动进而传递给远程服务的binder对象
- 远程服务器进而调用真正的数据接口方法,此时会阻塞当前线程,直到远程服务把返回值通过binder驱动写入到reply中
请看 完整的实现:
package cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl;
// Declare any non-default types here with import statements
public interface IUserManager extends android.os.IInterface {
/**
* 服务端需要实现 Stub类,来创建一个真正的binder对象
*/
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.IUserManager {
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.IUserManager";
public Stub() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
* 该静态方法是提供给客户端调用,用来获取所需的数据接口对象.
* <p>
* 如果客户端和服务端在同一个进程,那么客户端服务端共享一个binder,直接返回 共享的数据接口,
* 注意此时客户端和服务端操作的是同一个对象.
* <p>
* 如果客户端和服务端在不同的进程中,那么返回一个服务端binder的代理对象.
* 注意此时客户端和服务端操作的不是同一个对象.
* <p>
* 客户端通过代理对象把需要调用的方法和参数数据传递给binder驱动,binder驱动通知服务端调用真正的的binder方法.
* 然后将调用的返回值再传递给binder驱动,binder驱动又将数据的返回给代理对象.
* 这样客户端就能从代理对象中获取跨进程数据的返回
*/
public static cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.IUserManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
// 判断是同一进程,则直接返回服务端的调用接口
if (((iin != null) && (iin instanceof cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.IUserManager))) {
return ((cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.IUserManager) iin);
}
// 使用代理返回调用接口
return new cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.IUserManager.Stub.Proxy(obj);
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
return this;
}
/**
* 如果客户端和服务端在同一个进程 , 将不会回调到该函数.
* 因为 在同一个进程将不会调用 Proxy类,代理类中 调用 `transact()`函数, 服务端将回调此函数
*/
@Override
public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
// 根据code来判断远程调用的方法
switch (code) {
case INTERFACE_TRANSACTION: {
reply.writeString(descriptor);
return true;
}
case TRANSACTION_getUserById: {
// 该方法和 writeInterfaceToken()方法,配合进行数据有效性验证
data.enforceInterface(descriptor);
// 获取传递的方法参数
long _arg0 = data.readLong();
// 调用服务端binder中真实有效的方法
cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.User _result = this.getUserById(_arg0);
reply.writeNoException();
if ((_result != null)) {
// 返回数据有效,写入标志位
reply.writeInt(1);
// 将返回的数据写入到 reply中
_result.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
} else {
// 返回数据无效,写入标志位
reply.writeInt(0);
}
return true;
}
default: {
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
}
/**
* 数据接口的代理对象,当需要进行跨进程通信时,客户端的调用对象
*/
private static class Proxy implements cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.IUserManager {
private android.os.IBinder mRemote;
Proxy(android.os.IBinder remote) {
mRemote = remote;
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
return mRemote;
}
public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
return DESCRIPTOR;
}
/**
* 跨进程过程中,客户端调用的数据接口方法
* 该方法将方法调用的参数 传递给binder驱动进而传递给远程服务的binder对象
* 远程服务器进而调用真正的数据接口方法,此时会阻塞当前线程,直到远程服务把返回值通过binder驱动写入到reply中
*/
@Override
public cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.User getUserById(long id) throws android.os.RemoteException {
// 方法参数
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
// 方法返回值
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
// 返回的结果数据
cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.User _result;
try {
// 写入描述符,用于数据验证
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
// 写入参数
_data.writeLong(id);
// 传递参数数据和返回数据到远程,此时当前线程将被阻塞,等待远程调用结束
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getUserById, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
if ((0 != _reply.readInt())) {
// 数据正确返回,将其写入到_result中
_result = cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.User.CREATOR.createFromParcel(_reply);
} else {
_result = null;
}
} finally {
// 数据回收
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
}
static final int TRANSACTION_getUserById = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
}
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
public cn.jimmie.learn.art.ipc.aidl.User getUserById(long id) throws android.os.RemoteException;
}
至此, binder机制的运转流程已经很明了了.
可以看出, aidl 是非必须的, 只要我们自己编写
IUserManager接口,也能过实现binder跨进程通信的功能.
