很早就想寫一篇Binder的文章了火的，但是遲遲沒寫出來州袒，因?yàn)锽inder機(jī)制牽涉到的知識點(diǎn)太多了蹬音，有Java層的Binder坦报，也有底層的binder驅(qū)動库说。通常我們在Java層面做應(yīng)用開發(fā)牽涉到Binder的，有AIDL片择、Messenger等潜的。如何寫AIDL、Messenger相關(guān)的代碼并不難字管，難點(diǎn)在于理解Binder的原理啰挪。如果想要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)Binder，推薦看《Android開發(fā)藝術(shù)探索》的相關(guān)章節(jié)以及老羅《Android進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder簡要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃》系列嘲叔，分別對應(yīng)的是Java層的Binder機(jī)制和底層的Binder機(jī)制亡呵。還有一些其它的優(yōu)秀的文章，文后會有推薦硫戈。

本文不打算深入地介紹Binder 機(jī)制的原理锰什，畢竟這不是一兩篇文章能介紹的清楚的，而且現(xiàn)在網(wǎng)上也有很多優(yōu)秀的文章丁逝。本文想介紹的是我個人通過對Binder地學(xué)習(xí)汁胆，對Binder機(jī)制和Android系統(tǒng)的一些理解。

限于水平果港，難免有誤沦泌，還請指正。

Binder基本介紹

Binder是Android系統(tǒng)運(yùn)行的一個重要基石辛掠，做Android開發(fā)的應(yīng)該沒有沒聽說過Binder的吧谢谦，那么Binder到底是個什么東西呢？

Binder萝衩，最簡單來說就是一個Java類回挽，全路徑名是 android.os.Binder ，一般我們看到包名是 android.os 的猩谊，就應(yīng)該想到它是系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的類千劈。這個Binder類實(shí)現(xiàn)了IBinder接口，代表這個類的對象具有跨進(jìn)程通訊的能力牌捷。從IPC角度上講墙牌，Binder是Android中一種跨進(jìn)程通訊方式。Binder還可以理解為一個虛擬的物理設(shè)備暗甥，這是因?yàn)樗怯序?qū)動的喜滨，但是又不像一般的硬件那樣有物理實(shí)體，它的設(shè)備驅(qū)動是/dev/binder撤防，這個驅(qū)動是Android特有的虽风，Linux中沒有。從Framework層講，是ServiceManager與各種manager辜膝，比如ActivityManagerService无牵、WindowManagerService和各種ManagerService進(jìn)行通訊的橋梁；從應(yīng)用層來說厂抖，Binder是客戶端和服務(wù)端進(jìn)行通訊的媒介茎毁。

我覺得不管從什么角度來看Binder，Binder的作用就是用來進(jìn)行跨進(jìn)程通訊 (IPC) 的验游。這里充岛，我們需要簡單介紹下IPC保檐，以便于更好的理解Binder的作用耕蝉。

IPC方式

任何一個系統(tǒng)都需要有相應(yīng)的IPC機(jī)制，Linux上面可以通過管道夜只、System V IPC垒在，即消息隊(duì)列/共享內(nèi)存/信號量，或者Socket的方式來進(jìn)行跨進(jìn)程通訊扔亥，Android是基于Linux的场躯，也就是說Android也可以使用這些IPC方式，那么Android系統(tǒng)為什么還要再引入Binder這種IPC方式呢旅挤？這個問題踢关，我覺得可以從三個方面來回答：使用方便、傳輸性能粘茄、安全签舞。

• 使用方便： Binder是基于C/S架構(gòu)的，利用了面向?qū)ο蟮乃枷肫獍辏瑢τ陂_發(fā)者使用來說儒搭，很方便。從這個角度來說芙贫，共享內(nèi)存這種方式就不適合搂鲫，因?yàn)樗褂锰珡?fù)雜。
• 傳輸性能：Android畢竟是移動設(shè)備磺平，移動設(shè)備就要考慮內(nèi)存占用和耗電量的問題魂仍，Binder只需要拷貝內(nèi)存1次，而管道拣挪、消息隊(duì)列擦酌、Socket都需要對數(shù)據(jù)拷貝2次。
• 安全：傳統(tǒng)IPC沒有任何安全措施媒吗，完全依賴上層協(xié)議來確保仑氛。傳統(tǒng)IPC訪問接入點(diǎn)是開放的，無法建立私有通道。比如命名管道的名稱锯岖，system V的鍵值介袜，socket的ip地址或文件名都是開放的，只要知道這些接入點(diǎn)的程序都可以和對端建立連接出吹，不管怎樣都無法阻止惡意程序通過猜測接收方地址獲得連接遇伞。

基于以上這些原因，Android引入了Binder這種IPC方式捶牢，基于C/S架構(gòu)鸠珠，傳輸過程只需要1次拷貝，為發(fā)送方添加UID/PID身份驗(yàn)證秋麸，既支持實(shí)名Binder也支持匿名Binder渐排，安全性高。

Binder中的4種角色

• Client：客戶端灸蟆，使用服務(wù)的一端
• Server：服務(wù)端驯耻，提供服務(wù)的一端
• ServerManager：ServiceManager的作用是將字符形式的Binder名字轉(zhuǎn)化成Client中對該Binder的引用，使得Client能夠通過Binder名字獲得對Server中Binder實(shí)體的引用炒考。其實(shí)ServiceManager端也是一個Server端可缚，也有自己的Binder實(shí)體，對于ServerManager端來說斋枢，其它端都是client端帘靡。它是一個守護(hù)進(jìn)程，用來管理Server瓤帚，并向Client提供查詢Server接口的能力描姚。
• Binder驅(qū)動：驅(qū)動負(fù)責(zé)進(jìn)程之間Binder通信的建立，Binder在進(jìn)程之間的傳遞缘滥，Binder引用計(jì)數(shù)管理轰胁，數(shù)據(jù)包在進(jìn)程之間的傳遞和交互等一系列底層支持。

圖片摘自老羅的Binder簡要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃.png

Client朝扼、Server和Service Manager實(shí)現(xiàn)在用戶空間中赃阀，Binder驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)在內(nèi)核空間中。 Client和Server之間的進(jìn)程間通信通過Binder驅(qū)動程序間接實(shí)現(xiàn)擎颖。Binder驅(qū)動程序和Service Manager在Android平臺中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)榛斯，對于我們應(yīng)用開發(fā)者來說，只需要實(shí)現(xiàn)自己的Client和Server就行搂捧，常見的就是使用AIDL的方式來實(shí)現(xiàn)IPC驮俗。

應(yīng)用開發(fā)中的Binder使用

Binder的那些概念介紹是挺枯燥乏味的，在Android開發(fā)中我們無時不刻不在使用Binder允跑，那么我們就結(jié)合平時的開發(fā)來了解一些使用的Binder機(jī)制的地方王凑。

1 Activity啟動

Activity的啟動需要用到ActivityManagerService搪柑，但是我們的App進(jìn)程和ActivityManagerService所在的進(jìn)程不是同一個進(jìn)程，所以就需要用到進(jìn)程間通訊了索烹。在App進(jìn)程中我們拿到的是ActivityManagerService的一個分身工碾，也就是ActivityManagerProxy，這個ActivityManagerProxy與ActivityManagerService都實(shí)現(xiàn)了IActivityManager接口百姓，因此它們具有相同的功能渊额，但是ActivityManagerProxy只是做了一個中轉(zhuǎn)，創(chuàng)建兩個Parcel對象垒拢，一個用于攜帶請求的參數(shù)旬迹，一個用于拿到請求結(jié)果，然后調(diào)用transact方法求类，通過Binder驅(qū)動奔垦，ActivityManagerService的onTransact方法會被調(diào)用，然后根據(jù)相應(yīng)的code仑嗅，調(diào)用相應(yīng)的方法宴倍，并把處理結(jié)果返回张症。

在這個過程中仓技，我們的App進(jìn)程就是Client，ActivityManagerService所在的進(jìn)程是Service俗他。

但是Activity的啟動過程還沒有完脖捻，ActivityManagerService還會調(diào)用我們App所在進(jìn)程的ApplicationThread來最終完成Activity的啟動，其實(shí)ActivityManagerService拿到的也是ApplicationThread的一個分身ApplicationThreadProxy兆衅，通過這個分身地沮，ApplicationThread相應(yīng)的方法會被調(diào)用。

在這個過程中羡亩，我們的App端是Server摩疑，ActivityManagerService所在的進(jìn)程是Client。

還有一個問題我們要注意畏铆，ActivityThread有一個內(nèi)部類H（一個Hander）雷袋，ApplicationThread方法內(nèi)部都會通過這個Handler來發(fā)送消息，最終調(diào)用到ActivityThread的方法辞居。為什么要這么做呢楷怒？

在分析源碼的過程中，很長一段時間瓦灶，這個問題都困擾著我鸠删，直到有一天對Binder的理解加深了，我才明白：Binder服務(wù)端的方法都是運(yùn)行在Binder線程池的一個線程中的贼陶，所以要通過Hander刃泡，把方法的調(diào)用切換到主線程中來巧娱。

2 Intent攜帶數(shù)據(jù)

我們都知道Intent可以傳遞的數(shù)據(jù)包含：基本類型、String烘贴、實(shí)現(xiàn)了Serializable接口或者Parcelable接口的類以及對應(yīng)的數(shù)組或者集合類家卖。其實(shí)Intent中的數(shù)據(jù)都是通過Bundle來攜帶的，那么我們就要有個疑問了庙楚，為什么限定只能是這些類型的數(shù)據(jù)上荡，而不是任意的數(shù)據(jù)類型呢？

歸根結(jié)底馒闷，限制這些類型的是Parcel這個類酪捡。如果我們查看源碼的話就會看到，Bundle其實(shí)也是用到了Parcel這個類纳账。

Parcel 逛薇，“包裹的意思”，它的作用就是為了在IPC過程中存放數(shù)據(jù)疏虫。我們要知道一點(diǎn)永罚，進(jìn)程間傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是二進(jìn)制數(shù)據(jù)卧秘，所以對于非基本類型呢袱，必然存在著序列化和反序列過程，這也是為什么要求Intent傳遞的非基本類型數(shù)據(jù)必須實(shí)現(xiàn)Serializable或者Parcelable接口的原因翅敌。

至于Parcel在IPC過程中使用到的地方羞福，我們可以看一段代碼，這個是我仿造著AIDL生成的文件蚯涮，自己手寫的一個Binder服務(wù)端治专。看一下Proxy類的add方法遭顶，實(shí)際上就是先創(chuàng)建兩個Parcel對象张峰，一個通過調(diào)用 writexxx 方法用于存放請求數(shù)據(jù)，一個是通過調(diào)用 readxxx 方法獲取結(jié)果棒旗。Proxy真正干的就是這些喘批，真正計(jì)算的還是服務(wù)端Stub的實(shí)現(xiàn)類。當(dāng)Proxy調(diào)用 mRemote.transact(TRANSACTION_add, _data, _reply, 0); 方法后嗦哆，Stub的onTransact方法會被調(diào)用谤祖，進(jìn)而調(diào)用真正的add方法。

在這里老速，我們就可以看到Parcel的一系列 writexxx粥喜、readxxx方法的作用。

public interface ICalculateInterface extends IInterface {

    public abstract class Stub extends Binder implements ICalculateInterface {
        private static final String DESCRIPTOR = "com.sososeen09.knowledge.ipc.handipc.ICalculateInterface";

        public Stub() {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }

        @Override
        public IBinder asBinder() {
            return this;
        }

        public static ICalculateInterface asInterface(IBinder obj) {
            if (obj == null) {
                return null;
            }

            IInterface iInterface = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);

            if (iInterface != null && iInterface instanceof ICalculateInterface) {
                return (ICalculateInterface) iInterface;
            } else {
                return new Proxy(obj);
            }
        }

        @Override
        protected boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
            switch (code) {
                case INTERFACE_TRANSACTION: {
                    reply.writeString(DESCRIPTOR);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_add: {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    int _arg0, _arg1, _result;
                    _arg0 = data.readInt();
                    _arg1 = data.readInt();
                    _result = this.add(_arg0, _arg1);

                    reply.writeNoException();
                    reply.writeInt(_result);
                    return true;
                }
            }
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }

        private static class Proxy implements ICalculateInterface {

            private IBinder mRemote;

            public Proxy(IBinder remote) {
                mRemote = remote;
            }

            public String getInterfaceDescriptor() {
                return DESCRIPTOR;
            }

            @Override
            public int add(int a, int b) throws RemoteException {
                Parcel _data = Parcel.obtain();
                Parcel _reply = Parcel.obtain();
                int result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    _data.writeInt(a);
                    _data.writeInt(b);

                    mRemote.transact(TRANSACTION_add, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();

                    result = _reply.readInt();
                } finally {
                    _data.recycle();
                    _reply.recycle();
                }
                return result;
            }

            @Override
            public IBinder asBinder() {
                return mRemote;
            }
        }
    }

    static final int TRANSACTION_add = (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    int add(int a, int b) throws RemoteException;
}

關(guān)于Binder的介紹和Java層的使用橘券，先介紹到這里额湘，這些內(nèi)容會持續(xù)更新卿吐。

Binder使用的一些注意事項(xiàng)

• Binder方法是在Binder線程池中被調(diào)用的，所以不需要再次new一個線程了锋华，Client調(diào)用Server端方法嗡官，當(dāng)前線程會被調(diào)起，太耗時的話記得用一個線程來調(diào)用毯焕。
• Intent攜帶的數(shù)據(jù)大小是限制了衍腥，不要超過1M，否則就會報(bào)一個TransactionTooLargeException的異常纳猫。這是因?yàn)锽inder數(shù)據(jù)的緩存大小就是1M婆咸。有的時候，即使一次攜帶的數(shù)據(jù)不到1M芜辕，還是可能會報(bào)異常尚骄，因?yàn)榇嬖诓l(fā)的情況。

參考

• Android進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder簡要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃
• Android Bander設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) - 設(shè)計(jì)篇
• 田維術(shù)-Binder學(xué)習(xí)指南
• 小米系統(tǒng)工程師gityuan——Binder系列
• Android面試一天一題（Day 35：神秘的Binder機(jī)制
• Binder 總體架構(gòu)及相關(guān)代碼淺析
• Android Binder之應(yīng)用層總結(jié)與分析
• Android Binder之應(yīng)用層精彩解析