一個操作系統(tǒng)又谋，免不了需要提供進(jìn)程間通信機(jī)制拼缝。在Linux系統(tǒng)中，信號彰亥、管道咧七、報文隊列，共享內(nèi)存等是常用的進(jìn)程間通信方式任斋。Android系統(tǒng)中主要使用Binder機(jī)制继阻，是一種C/S機(jī)制。那么Binder機(jī)制是如何運(yùn)行的呢废酷？首先看下圖一個典型的C/S通信問題瘟檩，如Client進(jìn)程要發(fā)送數(shù)據(jù)到Server進(jìn)程，因?yàn)樘幱诓煌倪M(jìn)程澈蟆，進(jìn)程與進(jìn)程之間是沒有共享內(nèi)存的墨辛，那么Client進(jìn)程需要先拷貝數(shù)據(jù)到內(nèi)核進(jìn)程，再通過內(nèi)核進(jìn)程拷貝數(shù)據(jù)到server進(jìn)程丰介，這樣就產(chǎn)生了兩次拷貝背蟆。如下圖。

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而Android的binder機(jī)制是怎樣的呢哮幢？在此之前带膀，要先了解一個知識。在操作系統(tǒng)中橙垢，32位的CPU可以支持4G的物理內(nèi)存空間垛叨。物理內(nèi)存是CPU地址線直接尋址的內(nèi)存空間大小。若內(nèi)存條（實(shí)際的物理內(nèi)存）為1G柜某，則CPU直接能直接尋址的地址只能在0~0x7fffffff區(qū)間嗽元，那么如果進(jìn)程產(chǎn)生了一個不在0~0x7fffffff區(qū)間的空間地址怎么辦呢？這就是涉及計算機(jī)的分頁機(jī)制喂击，有頁和頁幀的概念剂癌，頁和頁幀的地址空間是一樣大的。這里記住翰绊，虛擬內(nèi)存空間分頁產(chǎn)生頁佩谷，物理內(nèi)存空間分頁產(chǎn)生幀。這樣問題來了监嗜，4G虛擬內(nèi)存地址空間產(chǎn)生的頁的數(shù)量肯定比物理內(nèi)存空間分頁（幀）產(chǎn)生的數(shù)量多谐檀，既多對一的關(guān)系。為了虛擬內(nèi)存的頁都有對應(yīng)的物理內(nèi)存頁裁奇，那么就涉及到物理內(nèi)存頁幀重復(fù)利用對應(yīng)虛擬內(nèi)存頁的問題桐猬。怎么重復(fù)利用的呢？就是把比較少用的刽肠，讓這個物理內(nèi)存頁失效（你沒什么用了）溃肪，把這個頁幀的數(shù)據(jù)寫到磁盤，然后重新映射這個物理地址到虛擬地址音五。而虛擬內(nèi)存頁到物理內(nèi)存頁的映射關(guān)系乍惊，得要有記錄的吧，要不然都不知道誰映射到誰放仗，而這個記錄就是頁表要做的事润绎。

理解了虛擬內(nèi)存地址和物理內(nèi)存的關(guān)系之后，現(xiàn)在在Android系統(tǒng)上诞挨，要進(jìn)行兩個進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)通信莉撇，如果像上面那樣的數(shù)據(jù)拷貝，則需要拷貝兩次惶傻，一次從Client進(jìn)程的用戶空間拷貝到內(nèi)核空間棍郎，然后再從內(nèi)核空間拷貝到Server的用戶空間，顯然性能上并沒那么好银室。而Binder機(jī)制是怎么操作的呢涂佃？如下圖励翼，Client傳輸數(shù)據(jù)從用戶空間到binder驅(qū)動，binder驅(qū)動拷貝數(shù)據(jù)到Server通過mmap映射的物理內(nèi)存空間M辜荠，binder驅(qū)動把Server映射的物理空間對應(yīng)的虛擬地址空間告知Server汽抚，Server用戶空間通過binder驅(qū)動傳遞過來的虛擬地址空間來訪問Client的數(shù)據(jù)。整個過程只是在binder驅(qū)動拷貝數(shù)據(jù)到Server通過mmap映射的物理空間發(fā)生了一次拷貝伯病。

Binder機(jī)制中造烁，涉及的幾個角色有，Client午笛、Server惭蟋、ServiceManager、以及binder驅(qū)動药磺。如下圖：

ServiceManager即當(dāng)?shù)伯?dāng)媽告组。ServiceManager既是Android系統(tǒng)的進(jìn)程通信binder機(jī)制守護(hù)進(jìn)程，也是充當(dāng)id為0的Server服務(wù)癌佩。在binder機(jī)制的服務(wù)方中惹谐，id為0為ServerManager, 其他服務(wù)統(tǒng)一由binder驅(qū)動服務(wù)分配，id>0驼卖。下圖為ServiceManager的啟動過程氨肌。打開dev/binder驅(qū)動文件、映射128k物理地址酌畜、通知binder驅(qū)動它是守護(hù)進(jìn)程怎囚，進(jìn)入循環(huán)等待請求到來（阻塞，避免一直循環(huán)進(jìn)行桥胞，有新請求喚醒）恳守。這里的守護(hù)進(jìn)程主要在循環(huán)等待，且打開文件的方式是阻塞模式贩虾，不會直接返回催烘。那么ServiceManager有什么作用呢？既然是守護(hù)進(jìn)程缎罢，當(dāng)然是提供服務(wù)伊群。什么服務(wù)？即提供連接通信的服務(wù)能力策精。

Client和Service在數(shù)據(jù)通信時舰始，都開啟了循環(huán)等待數(shù)據(jù)到來。Client通過new BpServiceManaer(new BpBinder())得到遠(yuǎn)程binder代理咽袜，從而通過該遠(yuǎn)程binder代理發(fā)起遠(yuǎn)程服務(wù)丸卷，遠(yuǎn)程服務(wù)Service所在的消息循環(huán)得到Client發(fā)出的消息命令，解析之后询刹，返回相關(guān)的數(shù)據(jù)響應(yīng)谜嫉。ServiceManager萎坷、Server、Client的執(zhí)行流程如下三個圖沐兰。其中ServiceManager的流程標(biāo)記1和Server的流程標(biāo)記1具有關(guān)聯(lián)性哆档，實(shí)際上也是一種binder通信，當(dāng)Server的流程標(biāo)記1執(zhí)行XXXService.instantial的時候僧鲁，向ServiceManager注冊服務(wù)，因此ServiceManager的流程標(biāo)記1的binder_loop消息循環(huán)就會收到相關(guān)的消息命令象泵，從而做出加入服務(wù)列表的操作等寞秃。Service所涉及的類圖和ServiceManager涉及的類圖類似，如下圖為ServiceManager涉及的類圖：其中主要的就是BpServiceManager, 為遠(yuǎn)程binder代理對象偶惠，里面以IBinder為屬性（ServiceManager為BpBinder, 如MediaService為BnBinder）春寿，該IBinder屬性是處理Binder請求的關(guān)鍵對象，通過transact進(jìn)入到IPCThreadState進(jìn)行簡單處理之后扔回IBinder的具體派生類的onTransact函數(shù)處理忽孽，IPCThreadState通過ProcessState獲取上下文（和binder設(shè)備有關(guān)）绑改。

上述的分析是基于C/C++層的，在應(yīng)用開發(fā)中兄一，我們經(jīng)常遇到進(jìn)程間通信相關(guān)的厘线，接下來有必要分析下Java層開始的進(jìn)程間Binder通信是怎樣的。Android中出革，基于底層Binder機(jī)制的AIDL通信框架如下圖：

aidl文件對應(yīng)生成的java文件就會包含一個Stub和Proxy內(nèi)部靜態(tài)類造壮。其中Proxy就是本地響應(yīng)Client請求的代理，而Stub就是Client請求代理到達(dá)遠(yuǎn)程服務(wù)的遠(yuǎn)程服務(wù)代理骂束，具體的請求處理在Stub的派生類進(jìn)行耳璧。

因此，通過上述的分析展箱，我們可以把binder機(jī)制的流程思想和服務(wù)器請求進(jìn)行類比旨枯，Client就相當(dāng)于客戶端發(fā)起請求者、Server就是響應(yīng)請求的服務(wù)器混驰、ServiceManager就相當(dāng)于DNS解析攀隔，當(dāng)Client發(fā)起請求的時候，它只說栖榨，我要和XXXService（如media_service）通信竞慢，于是就需要從ServiceManager查看是否存在改服務(wù)在已注冊的服務(wù)列表中。服務(wù)找到了治泥，Client正式發(fā)起消息了筹煮，經(jīng)過各種路由（對應(yīng)binder機(jī)制的driver），到達(dá)服務(wù)器居夹，服務(wù)器解析相關(guān)的請求败潦，返回相關(guān)的數(shù)據(jù)本冲。

之所以說Binder機(jī)制是基石，是因?yàn)樵贏ndroid系統(tǒng)中劫扒，很多的系統(tǒng)執(zhí)行都涉及Binder通信檬洞，可見Binder機(jī)制的重要性。如果沒有非常清楚Binder機(jī)制是怎樣的沟饥，那么后面所有的知識將很難進(jìn)行添怔，也將會理解的很生澀。