图解Android中的Binder机制

前言

Binder做为Android中核心机制，对于理解Android系统是必不可少的，关于binder的文章也有很多，但是每次看总感觉看的不是很懂，到底什么才是binder机制？为什么要使用binder机制？binder机制又是怎样运行的呢？这些问题只是了解binder机制是不够的，需要从Android的整体系统出发来分析，在我找了很多资料后，真正的弄懂了binder机制，相信看完这篇文章大家也可以弄懂binder机制。

1、Binder是什么？

重点：

1、Binder是Android提供的一套进程间通信框架。

2、系统服务ActivityManagerService,LocationManagerService，等都是在单独进程中的，使用binder和应用进行通信。

2、Android系统框架

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如上图，Android系统分成三层。最上层是application应用层，第二层是Framework层，第三层是native层。
由下图可知几点：

1、Android中的应用层和系统服务层不在同一个进程，系统服务在单独的进程中。

2、Android中不同应用属于不同的进程中。

Android应用和系统services运行在不同进程中是为了安全，稳定，以及内存管理的原因，但是应用和系统服务需要通信和分享数据。

优点

安全性：每个进程都单独运行的，可以保证应用层对系统层的隔离。

稳定性：如果某个进程崩溃了不会导致其他进程崩溃。

内存分配：如果某个进程以及不需要了可以从内存中移除，并且回收相应的内存。

3、Binder通信

struct binder_write_read { 
    signed long write_size;/* bytes to write */ signed long write_consumed; /* bytes consumed by driver */ unsigned long write_buffer; signed long read_size; /* bytes to read */ signed long read_consumed; /* bytes consumed by driver */ unsigned long read_buffer; };

但是上面还有个问题就是client和service要直接和binder driver打交道，但是实际上client和service并不想知道binder相关协议，所以进一步client通过添加proxy代理，service通过添加stub来进一步处理与binder的交互。
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这样的好处是client和service都可以不用直接去和binder打交道。上面的图好像已经很完善了，但是Android系统更进一步封装，不让client知道Binder的存在，Android系统提供了Manager来管理client。如下图：

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这样client只需要交给manager来管理就好了，根本就不用关心进程通信相关的事，关于manager其实是很熟悉的，比如说activity的就是由ActivityManager来控制的，ActivityManager是通过Binder获取ActivityManagerService来控制activity的。这样就不用我们自己来使用Binder来ActivityManagerService通信了。

$ adb shell service list Found 71 services: 0 sip: [android.net.sip.ISipService] 1 phone: [com.android.internal.telephony.ITelephony] … 20 location: [android.location.ILocationManager] … 55 activity: [android.app.IActivityManager] 56 package: [android.content.pm.IPackageManager] … 67 SurfaceFlinger: [android.ui.ISurfaceComposer] 68 media.camera: [android.hardware.ICameraService] 69 media.player: [android.media.IMediaPlayerService] 70 media.audio_flinger: [android.media.IAudioFlinger]

4、Binder框架

获取服务过程：

第一步：client要请求服务，比如说在activity中调用context.getSystemService()方法，这个时候serviceManager就会使用getService（name），然后就会调用到native层中的ServiceManagerNative类中的getService(name)方法。

第二步：ServiceManagerNative会通过Binder发送一条SVG_MGR_GET_SERVICE的指令，然后通过svcmgr_handler()调用do_find_service（）方法去svc_list中查找到相关的service。

第三步：查找到相应的服务后就会通过Binder将服务传给ServiceManagerNative，然后传给serviceManager，最后client就可以使用了。

注意： 服务实在svclist中保存的，svclist是一个链表，因此客户端调用的服务必须要先注册到svclist中。

注册服务过程：

第一步： service通过调用serviceManager中的addService方法，然后调用ServiceManagerNative类中的addservice(name)方法。

第二步： ServiceManagerNative会通过Binder发送一条SVG_MGR_ADD_SERVICE的指令，然后通过svcmgr_handler()调用do_add_service（）方法往svc_list中添加相应的service。

重点：所有的服务都要先注册到svc_list中才能被client调用到。svc_list以linkedlist的形式保存这些服务。

Binder结构设计
要了解binder的结构设计，就要了解Android的体系结构，Android是分成application层，framework层native层，以及内核层，Binder设计在每一层上都有不同的抽象。如下图：

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由上图可知Binder的整体设计总共有四层：

1、Java层AIDL。

2、Framework层， Android.os.Binder 。

3、Native 层: libBinder.cpp

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5、Binder中使用的设计模式

1、代理模式（Proxy Pattern ）
在Android中client不是直接去和binder打交道，client直接和Manager交互，而manager和managerProxy交互，也就是说client是通过managerProxy去和binder进行交互的。同时service也不是直接和binder交互，而是通过stub去和binder交互。如下图。

2、Bridge Pattern
如下图，应用层也就是Java层要使用MediaPlayer,就要调用native层中的MediaPlayer.cpp，但是MediaPlay.java不是直接去跟JNI打交道，而是通过与MediaPlayerSevice通信，从而经过Binder返回的。
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