本篇文章針對向ServiceManager注冊服務(wù) 和 獲取服務(wù)兩個流程來做總結(jié)。在這兩個過程中，ServiceManager都扮演的是服務(wù)端，與客戶端之間的通信也是通過Binder IPC误窖。
在此之前先了解下Binder的進(jìn)程與線程的關(guān)系：
用戶空間:ProcessState描述一個進(jìn)程涮阔，IPCThreadState對應(yīng)一個進(jìn)程中的一個線程猜绣。
內(nèi)核空間：binder_proc描述一個進(jìn)程，統(tǒng)一由binder_procs全局鏈表保存敬特，binder_thread對應(yīng)進(jìn)程的一個線程掰邢。
ProcessState與binder_proc是一一對應(yīng)的。
Binder線程池：每個Server進(jìn)程在啟動時會創(chuàng)建一個binder線程池伟阔，并向其中注冊一個Binder線程辣之；之后Server進(jìn)程也可以向binder線程池注冊新的線程，或者Binder驅(qū)動在探測到?jīng)]有空閑binder線程時會主動向Server進(jìn)程注冊新的的binder線程皱炉。對于一個Server進(jìn)程有一個最大Binder線程數(shù)限制15怀估，(#define DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS 15)。對于所有Client端進(jìn)程的binder請求都是交由Server端進(jìn)程的binder線程來處理的合搅。我的理解是：binder線程是進(jìn)程進(jìn)行binder ipc時的一條數(shù)據(jù)處理路徑多搀。
一、 Server通過addService向ServiceManager注冊服務(wù)
MediaPlayerService向ServiceManager注冊過程如下：
相關(guān)類：
framework/native/libs/binder/
- Binder.cpp
- BpBinder.cpp
- IPCThreadState.cpp
- ProcessState.cpp
- IServiceManager.cpp
- IInterface.cpp
- Parcel.cpp
frameworks/native/include/binder/
- IInterface.h (包括BnInterface, BpInterface)
整個過程總結(jié)如下：
1 獲取BpServiceManager 與 BpBinder
由defaultServiceManager()返回的是BpServiceManager灾部，同時會創(chuàng)建ProcessState對象和BpBinder對象康铭。然后通過BpBinder執(zhí)行transact，把真正工作交給IPCThreadState來處理赌髓。
2 BpBinder transact
Binder代理類調(diào)用transact()方法从藤，真正工作還是交給IPCThreadState來進(jìn)行transact工作催跪。
3 通過IPCThreadState 包裝并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并進(jìn)行transact事務(wù)處理
每個線程都有一個IPCThreadState，每個IPCThreadState中都有一對Parcel變量：mIn呛哟、mOut叠荠。相當(dāng)于兩根數(shù)據(jù)管道：
- mIn 用來接收來自Binder設(shè)備的數(shù)據(jù)，默認(rèn)大小為256字節(jié)扫责；
- mOut用來存儲發(fā)往Binder設(shè)備的數(shù)據(jù)榛鼎，默認(rèn)大小為256字節(jié)。
另外鳖孤，IPCThreadState進(jìn)行transact事務(wù)處理分3部分： - errorCheck() //數(shù)據(jù)錯誤檢查
- writeTransactionData() // 傳輸數(shù)據(jù)
- waitForResponse() //f等待響應(yīng)
最后執(zhí)行talkWithDriver者娱。
writeTransactionData：將BC Protocol + binder_transaction_data結(jié)構(gòu)體 寫入mOut， 然后執(zhí)行waitForResponse：
由talkWithDriver將數(shù)據(jù)進(jìn)一步封裝到binder_write_read結(jié)構(gòu)體苏揣，通過ioctl（BINDER_WRITE_READ）與驅(qū)動通信黄鳍。同時等待驅(qū)動返回的接收BR命令，從mIn取出返回的數(shù)據(jù)平匈。
mIn包裝的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(注冊服務(wù)handle = 0 框沟，code 為ADD_SERVICE_TRANSACTION)：
4 Binder Driver
把binder_write_read結(jié)構(gòu)體write_buffer里數(shù)據(jù)取出來，分別得到BC命令和封裝好數(shù)據(jù)的事務(wù)binder_transaction_data, 然后根據(jù)handler增炭，在當(dāng)前binder_proc中忍燥，找到相應(yīng)的binder_ref，由binder_ref再找到目標(biāo)binder_node實(shí)體隙姿，由目標(biāo)binder_node再找到目標(biāo)進(jìn)程binder_proc梅垄。然后就是插入數(shù)據(jù)：當(dāng)binder驅(qū)動可以找到合適的線程，就會把binder_transaction節(jié)點(diǎn)插入到servciemanager的線程的todo隊(duì)列中输玷，如果找不到合適的線程队丝，就把節(jié)點(diǎn)之間插入servciemanager的binder_proc的todo隊(duì)列。
5 ServiceManager
經(jīng)過Binder Driver的處理欲鹏，數(shù)據(jù)已經(jīng)到了ServiceManager進(jìn)程机久，在BR_TRANSACTION的引導(dǎo)下，在binder_loop（）中執(zhí)行binder_parser（）取出數(shù)據(jù)赔嚎，執(zhí)行do_add_service（）操作吞加，最終向 svcinfo 列表中添加已經(jīng)注冊的服務(wù)（沒有數(shù)據(jù)的返回）。最后發(fā)送 BR_REPLY 命令喚醒等待的線程尽狠，通知注冊成功。結(jié)束MediaPlayerService進(jìn)程 waitForResponse()的狀態(tài)叶圃，整個注冊過程結(jié)束袄膏。
二、Client通過getService向ServiceManager獲取Server的服務(wù)
獲取服務(wù)的過程與注冊類似掺冠，首先 ServiceManager 向 Binder 驅(qū)動發(fā)送 BC_TRANSACTION 命令攜帶 CHECK_SERVICE_TRANSACTION 命令沉馆，同時獲取服務(wù)的線程進(jìn)入等待狀態(tài) waitForResponse()码党。Binder 驅(qū)動收到請求命令向 ServiceManager 的發(fā)送 BC_TRANSACTION 查詢已注冊的服務(wù)，會區(qū)分請求服務(wù)所屬進(jìn)程情況斥黑。
當(dāng)請求服務(wù)的進(jìn)程與服務(wù)屬于不同進(jìn)程揖盘，則為請求服務(wù)所在進(jìn)程創(chuàng)建binder_ref對象，指向服務(wù)進(jìn)程中的binder_node;最終readStrongBinder()锌奴，返回的是BpBinder對象兽狭；
當(dāng)請求服務(wù)的進(jìn)程與服務(wù)屬于同一進(jìn)程，則不再創(chuàng)建新對象鹿蜀，只是引用計(jì)數(shù)加1箕慧，并且修改type為BINDER_TYPE_BINDER或BINDER_TYPE_WEAK_BINDER。最終readStrongBinder()茴恰，返回的是BBinder對象的真實(shí)子類颠焦。
查詢到直接響應(yīng) BR_REPLY 喚醒等待的線程。若查詢不到將與 binder_procs 鏈表中的服務(wù)進(jìn)行一次通訊再響應(yīng)往枣。
三伐庭、Client與Server的一次完整通信
以startService為例來簡單總結(jié)下執(zhí)行流程：
3.1 從方法執(zhí)行流程來看：
Client ：
1 AMP.startService 標(biāo)記方法以及通過Parcel包裝數(shù)據(jù)；
2 BinderProxy.transact 實(shí)際調(diào)用native的 android_os_BinderProxy_transact 傳遞數(shù)據(jù)分冈；
3 獲取BpServiceManager 與 BpBinder 同時會創(chuàng)建ProcessState圾另。然后通過BpBinder執(zhí)行transact，把真正工作交給IPCThreadState來處理丈秩；
4 IPC.transact 主要執(zhí)行writeTransactionData盯捌，將上層傳來的數(shù)據(jù)重新包裝成binder_transaction_data，并將BC Protocol + binder_transaction_data結(jié)構(gòu)體 寫入mOut蘑秽；
5 IPC waitForResponse talkWithDriver + 等待返回?cái)?shù)據(jù)饺著；
6 talkWithDriver 將數(shù)據(jù)進(jìn)一步封裝成binder_write_read，通過ioctl（BINDER_WRITE_READ）與驅(qū)動通信肠牲；
Kernel :
7 binder ioctl 接收BINDER_WRITE_READ ioctl命令幼衰；
8 binder_ioctl_write_read 把用戶空間數(shù)據(jù)ubuf拷貝到內(nèi)核空間bwr；
9 binder_thread_write 當(dāng)bwr寫緩存有數(shù)據(jù)缀雳，則執(zhí)行binder_thread_write渡嚣；當(dāng)寫失敗則將bwr數(shù)據(jù)寫回用戶空間并退出；
10 binder_transaction 找到目標(biāo)進(jìn)程binder_proc并插入數(shù)據(jù)到目標(biāo)進(jìn)程的線程todo隊(duì)列肥印，最終執(zhí)行到它
時识椰，將發(fā)起端數(shù)據(jù)拷貝到接收端進(jìn)程的buffer結(jié)構(gòu)體；
11 binder_thread_read 根據(jù)binder_transaction結(jié)構(gòu)體和binder_buffer結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)生成新的binder_transaction_data結(jié)構(gòu)體深碱，寫入bwr的read_buffer腹鹉，當(dāng)bwr讀緩存有數(shù)據(jù)，則執(zhí)行binder_thread_read敷硅；當(dāng)讀失敗則再將bwr數(shù)據(jù)寫回用戶空間并退出功咒；最后愉阎，把內(nèi)核數(shù)據(jù)bwr拷貝到用戶空間ubuf。
12 binder_thread_write + binder_ioctl BR命令和數(shù)據(jù)傳遞
Server:
13 IPC.executeCommand 解析kernel傳過來的binder_transaction_data數(shù)據(jù)力奋，找到目標(biāo)BBinder并調(diào)用其transact()方法;
14 IPC.joinThreadPool 采用循環(huán)不斷地執(zhí)行g(shù)etAndExecuteCommand()方法, 處理事務(wù)榜旦。當(dāng)bwr的讀寫buffer都沒有數(shù)據(jù)時,則阻塞在binder_thread_read的wait_event過程. 另外,正常情況下binder線程一旦創(chuàng)建則不會退出.
15 BBinder.transact 到Binder.exeTransact 調(diào)用 AMN.onTransact
16 AMN.onTransact 把數(shù)據(jù)傳遞到AMS.starService去執(zhí)行
17 AMS.starService Server處理了Client的請求了
然后原路replay回去，talkWithDriver 到Kernel 景殷，然后找到Client進(jìn)程溅呢，把數(shù)據(jù)拷貝到read_buffer里，最終喚醒IPC滨彻，把反饋傳遞回AMP.startService藕届。完成啟動服務(wù)。
3.2 從通信協(xié)議流程來看：
非oneWay:
Binder客戶端或者服務(wù)端向Binder Driver發(fā)送的命令都是以BC_開頭,例如BC_TRANSACTION和BC_REPLY, 所有Binder Driver向Binder客戶端或者服務(wù)端發(fā)送的命令則都是以BR_開頭, 例如BR_TRANSACTION和BR_REPLY.
只有當(dāng)BC_TRANSACTION或者BC_REPLY時, 才調(diào)用binder_transaction()來處理事務(wù). 并且都會回應(yīng)調(diào)用者一個BINDER_WORK_TRANSACTION_COMPLETE事務(wù), 經(jīng)過binder_thread_read()會轉(zhuǎn)變成BR_TRANSACTION_COMPLETE.
oneway:
oneway與非oneway區(qū)別: 都是需要等待Binder Driver的回應(yīng)消息BR_TRANSACTION_COMPLETE. 主要區(qū)別在于oneway的通信收到BR_TRANSACTION_COMPLETE則返回,而不會再等待BR_REPLY消息的到來. 另外亭饵，oneway的binder IPC則接收端無法獲取對方的pid.
3.3 從數(shù)據(jù)流來看
從用戶空間開始：
AMP.startService：組裝flat_binder_object對象等組成的Parcel data休偶；
IPC.writeTransactionData：組裝BC_TRANSACTION和binder_transaction_data結(jié)構(gòu)體，寫入mOut;
IPC.talkWithDriver: 組裝BINDER_WRITE_READ和binder_write_read結(jié)構(gòu)體辜羊，通過ioctl傳輸?shù)津?qū)動層踏兜。
進(jìn)入驅(qū)動后：
binder_thread_write: 處理binder_write_read.write_buffer數(shù)據(jù)
binder_transaction: 處理write_buffer.binder_transaction_data數(shù)據(jù)；創(chuàng)建binder_transaction結(jié)構(gòu)體八秃，記錄事務(wù)通信的線程來源以及事務(wù)鏈條等相關(guān)信息碱妆；分配binder_buffer結(jié)構(gòu)體，拷貝當(dāng)前線程binder_transaction_data的data數(shù)據(jù)到binder_buffer->data昔驱；
binder_thread_read: 處理binder_transaction結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)疹尾。組裝cmd=BR_TRANSACTION和binder_transaction_data結(jié)構(gòu)體，寫入binder_write_read.read_buffer數(shù)據(jù)骤肛。
回到用戶空間：
IPC.executeCommand：處理BR_TRANSACTION命令, 將binder_transaction_data數(shù)據(jù)解析成BBinder.transact()所需的參數(shù)
AMN.onTransact: 層層回調(diào)纳本，進(jìn)入該方法，反序列化數(shù)據(jù)后腋颠，調(diào)用startService()方法繁成。
參考：
http://gityuan.com/2016/09/04/binder-start-service/
http://gityuan.com/2015/11/28/binder-summary/
http://gityuan.com/2015/11/14/binder-add-service/
http://gityuan.com/2015/11/15/binder-get-service/
