Android跨進(jìn)程通信IPC之10——Binder之Framework層Java篇

Android跨進(jìn)程通信IPC整體內(nèi)容如下

本篇主要分析Binder在framework中Java層的框架黎泣，相關(guān)源碼

framework/base/core/java/android/os/
  - IInterface.java
  - IServiceManager.java
  - ServiceManager.java
  - ServiceManagerNative.java(包含內(nèi)部類ServiceManagerProxy)

framework/base/core/java/android/os/
  - IBinder.java
  - Binder.java(包含內(nèi)部類BinderProxy)
  - Parcel.java

framework/base/core/java/com/android/internal/os/
  - BinderInternal.java

framework/base/core/jni/
  - AndroidRuntime.cpp
  - android_os_Parcel.cpp
  - android_util_Binder.cpp

鏈接如下：

一、概述

Binder在framework層缤谎，采用JNI技術(shù)來調(diào)用native(C/C++)層的binder架構(gòu)抒倚，從而為上層應(yīng)用程序提供服務(wù)】涝瑁看過binder之前的文章托呕，我們知道native層中，binder是C/S架構(gòu)频敛，分為Bn端(Server)和Bp端(Client)项郊。對(duì)于Java層在命令與架構(gòu)上非常相近，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了一套IPC通信架構(gòu)斟赚。

(一)架構(gòu)圖

framework Binder架構(gòu)圖：

Binder架構(gòu)圖.png

圖解：

  • 圖中紫色色代表整個(gè)framework層binder相關(guān)組件着降，其中Binder代表Server端，BinderProxy代表Client端
  • 圖中黑色代表Native層Binder架構(gòu)相關(guān)組件
  • 上層framework層的Binder邏輯是建立在Native層架構(gòu)基礎(chǔ)上的拗军，核心邏輯都是交于Native層來處理
  • framework層的ServiceManager類與Native層的功能并不完全對(duì)應(yīng)任洞，framework層的ServiceManager的實(shí)現(xiàn)對(duì)最終是通過BinderProxy傳遞給Native層來完成的。

(二)发侵、類圖

下面列舉framework的binder類的關(guān)系圖：

類的關(guān)系圖.png

圖解：
其中藍(lán)色都是interface,其余都是Class

  • ServiceManager：通過getIServiceManager方法獲取的是ServiceManagerProxy對(duì)象侈咕。ServiceMnager的addService()，getService()實(shí)際工作都交給ServiceManagerProxy的相應(yīng)方法來處理器紧。
  • ServiceManagerProxy：其成員變量mRemote指向BinderProxy對(duì)象，ServiceManagerProxy的addService()楼眷，getService()方法最終是交給mRemote去完成铲汪。
  • ServiceManagerNative：其方法asInterface()返回的是ServiceManagerProxy對(duì)象熊尉，ServiceManager便是借助ServiceManagerNative類來找到ServiceManagerProxy。
  • Binder：其成員mObject和方法execTransact()用于native方法
  • BinderInternal：內(nèi)部有一個(gè)GcWatcher類掌腰，用于處理和調(diào)試與Binder相關(guān)的攔擊回收狰住。
  • IBinder：接口中常量FLAG_ONEWAY:客戶端利用binder跟服務(wù)端通信是阻塞式的，但如果設(shè)置了FLAG_ONEWAY齿梁，這成為非阻塞的調(diào)用方式催植，客戶端能立即返回，服務(wù)端采用回調(diào)方式來通知客戶端完成情況勺择。另外IBinder接口有一個(gè)內(nèi)部接口DeathDecipent(死亡通告)创南。

(三)、Binder類分層

整個(gè)Binder從kernel至native省核，JNI稿辙，F(xiàn)ramework層所涉及的全部類

Binder類分層.png

Android應(yīng)用程序使用Java語言開發(fā)，Binder框架自然也少不了在Java層提供接口气忠。前面的文章我們知道邻储，Binder機(jī)制在C++層有了完整的實(shí)現(xiàn)。因此Java層完全不用重復(fù)實(shí)現(xiàn)旧噪，而是通過JNI銜接C++層以復(fù)用其實(shí)現(xiàn)吨娜。

關(guān)于Binder類中 從Binder Framework層到C++層的銜接關(guān)系如下圖：

Binder銜接關(guān)系圖.png

圖解：

  • IInterface(interface) ：供Java層Binder服務(wù)接口繼承的接口
  • IBinder(interface)：Java層IBinder類，提供了transaction方法來調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)
  • Binder(class)：實(shí)現(xiàn)了IBinder接口淘钟，封裝了JNI的實(shí)現(xiàn)宦赠。Java層Binder服務(wù)的基類
  • BInderProxy(class)：實(shí)現(xiàn)了IBinder接口，封裝了JNI的實(shí)現(xiàn)日月。提供transac()方法調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)
  • JavaBBinderHolder(class) ：內(nèi)部存儲(chǔ)了JavaBBinder
  • JavaBBinder(class)：將C++端的onTransact調(diào)用傳遞到Java端
  • Parcel(class)：Java層的數(shù)據(jù)包裝器袱瓮。

這里的IInterface，IBinder和C++層的兩個(gè)類是同名的爱咬。這個(gè)同名并不是巧合：它們不僅僅是同名尺借，它們所起到的作用，以及其中包含的接口幾乎都是一樣的精拟，區(qū)別僅僅是一個(gè)在C++層燎斩，一個(gè)在Java層而已。而且除了IInterface蜂绎，IBinder之外栅表，這里Binder與BinderProxy類也是與C++的類對(duì)應(yīng)的，下面列出了Java層和C++層類的對(duì)應(yīng)關(guān)系师枣。

C++層 Java層
IInterface IInterface
IBinder IBinder
BBinder BBinder
BpProxy BpProxy
Parcel Parcel

(四)怪瓶、JNI的銜接

JNI全稱是Java Native Interface，這個(gè)是由Java虛擬機(jī)提供的機(jī)制践美。這個(gè)機(jī)制使得natvie代碼可以和Java代碼相互通訊洗贰。簡單的來說就是：我們可以在C/C++端調(diào)用Java代碼找岖，也可以在Java端調(diào)用C/C++代碼。

關(guān)于JNI的詳細(xì)說明敛滋，可以參見Oracle的官方文檔:Java Native Interface 许布，這里就不詳細(xì)說明了。

實(shí)際上绎晃，在Android中很多的服務(wù)或者機(jī)制都是在C/C++層實(shí)現(xiàn)的蜜唾，想要將這些實(shí)現(xiàn)復(fù)用到Java層
就必須通過JNI進(jìn)行銜接。Android Opne Source Projcet(以后簡稱AOSP)在源碼中庶艾，/frameworks/base/core/jni/ 目錄下的源碼就是專門用來對(duì)接Framework層的JNI實(shí)現(xiàn)袁余。其實(shí)大家看一下Binder.java的實(shí)現(xiàn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這里面有不少的方法都是native 關(guān)鍵字修飾的落竹，并且沒有方法實(shí)現(xiàn)體泌霍，這些方法其實(shí)都是在C++中實(shí)現(xiàn)的。

以Binder為例：

1述召、Java調(diào)用C++層代碼
// Binder.java
public static final native int getCallingPid();

public static final native int getCallingUid();

public static final native long clearCallingIdentity();

public static final native void restoreCallingIdentity(long token);

public static final native void setThreadStrictModePolicy(int policyMask);

public static final native int getThreadStrictModePolicy();

public static final native void flushPendingCommands();

public static final native void joinThreadPool();

在 android_util_Binder.cpp文件中的下面的這段代碼朱转，設(shè)定了Java方法與C++方法對(duì)應(yīng)關(guān)系

//android_util_Binder      843行
static const JNINativeMethod gBinderMethods[] = {
    { "getCallingPid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingPid },
    { "getCallingUid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingUid },
    { "clearCallingIdentity", "()J", (void*)android_os_Binder_clearCallingIdentity },
    { "restoreCallingIdentity", "(J)V", (void*)android_os_Binder_restoreCallingIdentity },
    { "setThreadStrictModePolicy", "(I)V", (void*)android_os_Binder_setThreadStrictModePolicy },
    { "getThreadStrictModePolicy", "()I", (void*)android_os_Binder_getThreadStrictModePolicy },
    { "flushPendingCommands", "()V", (void*)android_os_Binder_flushPendingCommands },
    { "init", "()V", (void*)android_os_Binder_init },
    { "destroy", "()V", (void*)android_os_Binder_destroy },
    { "blockUntilThreadAvailable", "()V", (void*)android_os_Binder_blockUntilThreadAvailable }
};

這種對(duì)應(yīng)關(guān)系意味著：當(dāng)Binder.java中的getCallingPid()方法被調(diào)用的時(shí)候，真正的實(shí)現(xiàn)其實(shí)是android_os_Binder_getCallingPic积暖，當(dāng)getCallUid方法被調(diào)用的時(shí)候藤为，真正的實(shí)現(xiàn)其實(shí)是android_os_Binder_getCallingUid，其他類同夺刑。

然后我們?cè)倏匆幌耡ndroid_os_Binder_getCallingPid方法的實(shí)現(xiàn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)缅疟，這里其實(shí)就是對(duì)街道了libbinder中了：

static jint android_os_Binder_getCallingPid(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
    return IPCThreadState::self()->getCallingPid();
}
2、C++層代碼調(diào)用Java代碼

上面看到了Java端代碼是如何調(diào)用libbinder中的C++方法的遍愿。那么相反的方向是如何調(diào)用的存淫？關(guān)鍵，libbinder中的** BBinder::onTransacts **是如何能能夠調(diào)用到Java中的Binder:: onTransact的沼填？

這段邏輯就是android_util_Binder.cpp中JavaBBinder::onTransact中處理的了桅咆。JavaBBinder是BBinder的子類，其類的結(jié)構(gòu)如下：

JavaBBinder類結(jié)構(gòu).png

JavaBBinder:: onTransact關(guān)鍵代碼如下：

//android_util_Binder      247行
virtual status_t onTransact(
   uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0)
{
   JNIEnv* env = javavm_to_jnienv(mVM);

   IPCThreadState* thread_state = IPCThreadState::self();
   const int32_t strict_policy_before = thread_state->getStrictModePolicy();

   jboolean res = env->CallBooleanMethod(mObject, gBinderOffsets.mExecTransact,
       code, reinterpret_cast<jlong>(&data), reinterpret_cast<jlong>(reply), flags);
   ...
}

注意這一段代碼：

jboolean res = env->CallBooleanMethod(mObject, gBinderOffsets.mExecTransact,
  code, reinterpret_cast<jlong>(&data), reinterpret_cast<jlong>(reply), flags);

這一行代碼其實(shí)是在調(diào)用mObject上offset為mExecTransact的方法坞笙。這里的幾個(gè)參數(shù)說明下：

  • mObject指向了Java端的Binder對(duì)象
  • gBinderOffsets.mExecTransact指向了Binder類的exectTransac方法
  • data調(diào)用了exectTransac方法的參數(shù)
  • code岩饼，data，reply薛夜，flag都是傳遞給調(diào)用方法execTransact參數(shù)

而JNIEnv.callBooleanMethod這個(gè)方法是由虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的籍茧。即：虛擬機(jī)提供native方法來調(diào)用一個(gè)Java Object上方法。

這樣梯澜，就在C++層的JavaBBinder::onTransact中調(diào)用了Java層 Binder::execTransact方法寞冯。而在Binder::execTransact方法中，又調(diào)用了自身的onTransact方法，由此保證整個(gè)過程串聯(lián)起來吮龄。

二檬某、初始化

在Android系統(tǒng)開始過程中，Zygote啟東時(shí)會(huì)有一個(gè)"虛擬機(jī)注冊(cè)過程"螟蝙，該過程調(diào)用AndroidRuntime::startReg()方法來完成jni方法的注冊(cè)

1、startReg()函數(shù)

//  frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp   1440行
int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env)
{
    androidSetCreateThreadFunc((android_create_thread_fn) javaCreateThreadEtc);
    env->PushLocalFrame(200);
    //核心函數(shù)   register_jni_procs()  注冊(cè)jni方法
    if (register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) < 0) {
        env->PopLocalFrame(NULL);
        return -1;
    }
    env->PopLocalFrame(NULL);
    return 0;
}

注冊(cè) JNI方法民傻，其中g(shù)RegJNI是一個(gè)數(shù)組胰默，記錄所有需要注冊(cè)的jni方法，其中有一項(xiàng)便是REG_JNI(register_android_os_Binder)漓踢。

1.1 gRegJNI數(shù)組

REG_JNI(register_android_os_Binder)在 ** frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp ** 的1312行牵署，大家自行去查看吧。

// frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp   1296行喧半。
static const RegJNIRec gRegJNI[] = {
    ......  
    REG_JNI(register_android_os_SystemProperties),
    // *****  重點(diǎn)部分  *****
    REG_JNI(register_android_os_Binder),
    // *****  重點(diǎn)部分  *****
    REG_JNI(register_android_os_Parcel),
    ......  
};
1.2 register_jni_procs() 函數(shù)
//  frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp   1283行
    static int register_jni_procs(const RegJNIRec array[], size_t count, JNIEnv*env) {
        for (size_t i = 0; i < count; i++) {
            if (array[i].mProc(env) < 0) {
                #ifndef NDEBUG
                ALOGD("----------!!! %s failed to load\n", array[i].mName);
                #endif
                return -1;
            }
        }
        return 0;
    }

那讓我們繼續(xù)看

1.3 RegJNIRec數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
#ifdef NDEBUG
    #define REG_JNI(name)      { name }
   struct RegJNIRec {
                int (*mProc)(JNIEnv*);
            };
#else
    #define REG_JNI(name)      { name, #name }
    struct RegJNIRec {
              int (*mProc)(JNIEnv*);
              const char* mName;
            };
#endif

所以這里最終調(diào)用了register_android_os_Binder()函數(shù)奴迅，下面說說register_android_os_Binder過程。

2挺据、register_android_os_Binder()函數(shù)

// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp    1282行
int register_android_os_Binder(JNIEnv* env)
{
    // 注冊(cè)Binder類的 jin方法
    if (int_register_android_os_Binder(env) < 0)
        return -1;

    // 注冊(cè) BinderInternal類的jni方法
    if (int_register_android_os_BinderInternal(env) < 0)
        return -1;

    // 注冊(cè)BinderProxy類的jni方法
    if (int_register_android_os_BinderProxy(env) < 0)
        return -1;
    ...
    return 0;
}

這里面主要是三個(gè)注冊(cè)方法

  • int_register_android_os_Binder()：注冊(cè)Binder類的JNI方法
  • int_register_android_os_BinderInternal()：注冊(cè)BinderInternal的JNI方法
  • int_register_android_os_BinderProxy()：注冊(cè)BinderProxy類的JNI方法

那么就讓我們依次研究下

2.1 int_register_android_os_Binder()函數(shù)
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp    589行
static int int_register_android_os_Binder(JNIEnv* env)
{
    //kBinderPathName="android/os/Binder"取具，主要是查找kBinderPathName路徑所屬類
    jclass clazz = FindClassOrDie(env, kBinderPathName);
    //將Java層Binder類保存到mClass變量上
    gBinderOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
    //將Java層execTransact()方法保存到mExecTransact變量；
    gBinderOffsets.mExecTransact = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "execTransact", "(IJJI)Z");
    //將Java層的mObject屬性保存到mObject變量中
    gBinderOffsets.mObject = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mObject", "J");
    //注冊(cè)JNI方法
    return RegisterMethodsOrDie(env, kBinderPathName, gBinderMethods,
        NELEM(gBinderMethods));
}

PS: 注冊(cè)Binder的JNI方法扁耐，其中：

  • FindClassOrDie(env, kBinderPathName) 等于 env->FindClass(kBinderPathName)
  • MakeGlobalRefOrDie() 等于 env->NewGlobalRef()
  • GetMethodIDOrDie() 等于 env->GetMethodID()
  • GetFieldIDOrDie() 等于 env->GeFieldID()
  • RegisterMethodsOrDie() 等于 Android::registerNativeMethods();

上面代碼提到了gBinderOffsets暇检，它是一個(gè)什么東西？

2.1.1 gBinderOffsets：

gBinderOffsets是全局靜態(tài)結(jié)構(gòu)體(struct)婉称，定義如下：

// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp    65行
static struct bindernative_offsets_t
{
    // Class state.
    //記錄 Binder類
    jclass mClass; 
    // 記錄execTransact()方法
    jmethodID mExecTransact; 
    // Object state.
    // 記錄mObject屬性
    jfieldID mObject; 
} gBinderOffsets;

gBinderOffsets保存了Binder.java類本身以及其成員方法execTransact()和成員屬性mObject块仆，這為JNI層訪問Java層提供通道。另外通過查詢獲取Java層 binder信息后保存到gBinderOffsets王暗，而不再需要每次查找binder類信息的方式能大幅提高效率悔据，是由于每次查詢需要花費(fèi)較多的CPU時(shí)間，尤其是頻繁訪問時(shí)俗壹，但用額外的結(jié)構(gòu)體來保存這些信息科汗，是以空間換時(shí)間的方法。

2.1.2 gBinderMethods：
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp    843行
static const JNINativeMethod gBinderMethods[] = {
     /* 名稱, 簽名, 函數(shù)指針 */
    { "getCallingPid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingPid },
    { "getCallingUid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingUid },
    { "clearCallingIdentity", "()J", (void*)android_os_Binder_clearCallingIdentity },
    { "restoreCallingIdentity", "(J)V", (void*)android_os_Binder_restoreCallingIdentity },
    { "setThreadStrictModePolicy", "(I)V", (void*)android_os_Binder_setThreadStrictModePolicy },
    { "getThreadStrictModePolicy", "()I", (void*)android_os_Binder_getThreadStrictModePolicy },
    { "flushPendingCommands", "()V", (void*)android_os_Binder_flushPendingCommands },
    { "init", "()V", (void*)android_os_Binder_init },
    { "destroy", "()V", (void*)android_os_Binder_destroy },
    { "blockUntilThreadAvailable", "()V", (void*)android_os_Binder_blockUntilThreadAvailable }
};

通過RegisterMethodsOrDie()策肝，將為gBinderMethods數(shù)組中的方法建立了一一映射關(guān)系肛捍，從而為Java層訪問JNI層提供了通道。

2.1.3 總結(jié)：

總結(jié)之众，int_register_android_os_Binder方法的主要功能：

  • 通過gBinderOffsets拙毫，保存Java層Binder類的信息，為JNI層訪問Java層提供了通道
  • 通過RegisterMethodsOrDie棺禾，將gBinderMethods數(shù)組完成映射關(guān)系缀蹄，從而為Java層訪問JNI層提供通道

也就是說該過程建立了Binder在Native層與framework之間的相互調(diào)用的橋梁。

2.2 int_register_android_os_BinderInternal()函數(shù)

注冊(cè) BinderInternal

// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp    935行
static int int_register_android_os_BinderInternal(JNIEnv* env)
{
    //其中kBinderInternalPathName
    jclass clazz = FindClassOrDie(env, kBinderInternalPathName);
    gBinderInternalOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
    gBinderInternalOffsets.mForceGc = GetStaticMethodIDOrDie(env, clazz, "forceBinderGc", "()V");
    return RegisterMethodsOrDie(
        env, kBinderInternalPathName,
        gBinderInternalMethods, NELEM(gBinderInternalMethods));
}

注冊(cè) Binderinternal類的jni方法，gBinderInternaloffsets保存了BinderInternal的forceBinderGc()方法缺前。

下面是BinderInternal類的JNI方法注冊(cè)

// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp    925號(hào)
static const JNINativeMethod gBinderInternalMethods[] = {
    { "getContextObject", "()Landroid/os/IBinder;", (void*)android_os_BinderInternal_getContextObject },
    { "joinThreadPool", "()V", (void*)android_os_BinderInternal_joinThreadPool },
    { "disableBackgroundScheduling", "(Z)V", (void*)android_os_BinderInternal_disableBackgroundScheduling },
    { "handleGc", "()V", (void*)android_os_BinderInternal_handleGc }
};

該過程 和注冊(cè)Binder類 JNI非常類似蛀醉，也就是說該過程建立了是BinderInternal類在Native層與framework層之間的相互調(diào)用的橋梁。

2.3 int_register_android_os_BinderProxy()函數(shù)
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp     1254行
static int int_register_android_os_BinderProxy(JNIEnv* env)
{
    //gErrorOffsets 保存了Error類信息
    jclass clazz = FindClassOrDie(env, "java/lang/Error");
    gErrorOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
    //gBinderProxyOffsets保存了BinderProxy類的信息
    //其中kBinderProxyPathName="android/os/BinderProxy"
    clazz = FindClassOrDie(env, kBinderProxyPathName);
    gBinderProxyOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
    gBinderProxyOffsets.mConstructor = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "<init>", "()V");
    gBinderProxyOffsets.mSendDeathNotice = GetStaticMethodIDOrDie(env, clazz, "sendDeathNotice", "(Landroid/os/IBinder$DeathRecipient;)V");
    gBinderProxyOffsets.mObject = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mObject", "J");
    gBinderProxyOffsets.mSelf = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mSelf", "Ljava/lang/ref/WeakReference;");
    gBinderProxyOffsets.mOrgue = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mOrgue", "J");
    //gClassOffsets保存了Class.getName()方法
    clazz = FindClassOrDie(env, "java/lang/Class");
    gClassOffsets.mGetName = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "getName", "()Ljava/lang/String;");
    return RegisterMethodsOrDie(
        env, kBinderProxyPathName,
        gBinderProxyMethods, NELEM(gBinderProxyMethods));
}

注冊(cè)BinderPoxy類的JNI方法衅码，gBinderProxyOffsets保存了BinderProxy的構(gòu)造方法拯刁，sendDeathNotice()，mObject逝段，mSelf垛玻，mOrgue信息。

我們來看下gBinderProxyOffsets

2.3.1 gBinderProxyOffsets結(jié)構(gòu)體
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp     95行
static struct binderproxy_offsets_t {
        // Class state.
        // 對(duì)應(yīng)的是 class對(duì)象 android.os.BinderProxy
        jclass mClass;
        // 對(duì)應(yīng)的是  BinderProxy的構(gòu)造函數(shù)
        jmethodID mConstructor;
        // 對(duì)應(yīng)的是  BinderProxy的sendDeathNotice方法
        jmethodID mSendDeathNotice;

        // Object state.
        // 對(duì)應(yīng)的是 BinderProxy的 mObject字段
        jfieldID mObject;
        // 對(duì)應(yīng)的是 BinderProxy的mSelf字段
        jfieldID mSelf;
        // 對(duì)應(yīng)的是 BinderProxymOrgue字段
        jfieldID mOrgue;
}   gBinderProxyOffsets;

PS: 這里補(bǔ)充下BinderProxy類是Binder類的內(nèi)部類
下面BinderProxy類的JNI方法注冊(cè)：

// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp     1241行
static const JNINativeMethod gBinderProxyMethods[] = {
     /* 名稱, 簽名, 函數(shù)指針 */
    {"pingBinder",          "()Z", (void*)android_os_BinderProxy_pingBinder},
    {"isBinderAlive",       "()Z", (void*)android_os_BinderProxy_isBinderAlive},
    {"getInterfaceDescriptor", "()Ljava/lang/String;", (void*)android_os_BinderProxy_getInterfaceDescriptor},
    {"transactNative",      "(ILandroid/os/Parcel;Landroid/os/Parcel;I)Z", (void*)android_os_BinderProxy_transact},
    {"linkToDeath",         "(Landroid/os/IBinder$DeathRecipient;I)V", (void*)android_os_BinderProxy_linkToDeath},
    {"unlinkToDeath",       "(Landroid/os/IBinder$DeathRecipient;I)Z", (void*)android_os_BinderProxy_unlinkToDeath},
    {"destroy",             "()V", (void*)android_os_BinderProxy_destroy},
};

該過程上面非常類似奶躯，也就是說該過程建立了是BinderProxy類在Native層與framework層之間的相互調(diào)用的橋梁帚桩。

三、注冊(cè)服務(wù)

注冊(cè)服務(wù)在ServiceManager里面

//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java     70行
public static void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated) {
    try {
        //getIServiceManager()是獲取ServiceManagerProxy對(duì)象
        // addService() 是執(zhí)行注冊(cè)服務(wù)操作
        getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated); 
    } catch (RemoteException e) {
        Log.e(TAG, "error in addService", e);
    }
}

(一) 嘹黔、先來看下getIServiceManager()方法

//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java     70行
    private static IServiceManager getIServiceManager() {
        if (sServiceManager != null) {
            return sServiceManager;
        }
        // Find the service manager
        sServiceManager = ServiceManagerNative.asInterface(BinderInternal.getContextObject());
        return sServiceManager;
    }

通過上面账嚎，大家的第一反應(yīng)應(yīng)該是sServiceManager是單例的。第二反映是如果想知道sServiceManager的值儡蔓，必須了解BinderInternal.getContextObject()的返回值和 ServiceManagerNative.asInterface()方法的內(nèi)部執(zhí)行郭蕉，那我們就來詳細(xì)了解下

1、先來看下BinderInternal.getContextObject()方法
//frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/BinderInternal.java  88行
    /**
     * Return the global "context object" of the system.  This is usually
     * an implementation of IServiceManager, which you can use to find
     * other services.
     */
    public static final native IBinder getContextObject();

可見BinderInternal.getContextObject()最終會(huì)調(diào)用JNI通過C層來實(shí)現(xiàn)浙值，那我們就繼續(xù)跟蹤

1.1恳不、android_os_BinderInternal_getContextObject)函數(shù)
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp     899行
static jobject android_os_BinderInternal_getContextObject(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
    sp<IBinder> b = ProcessState::self()->getContextObject(NULL);
    return javaObjectForIBinder(env, b);  
}

看到上面的代碼 大家有沒有熟悉的感覺，前面講過了：對(duì)于ProcessState::self() -> getContextObject()
對(duì)于ProcessState::self()->getContextObject()可以理解為new BpBinder(0)开呐，那就剩下 javaObjectForIBinder(env, b) 那我們就來看下這個(gè)函數(shù)

1.2烟勋、javaObjectForIBinder()函數(shù)
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp         547行
jobject javaObjectForIBinder(JNIEnv* env, const sp<IBinder>& val)
{
    if (val == NULL) return NULL;
    //返回false
    if (val->checkSubclass(&gBinderOffsets)) { 
        jobject object = static_cast<JavaBBinder*>(val.get())->object();
        return object;
    }

    AutoMutex _l(mProxyLock);

    jobject object = (jobject)val->findObject(&gBinderProxyOffsets);
    //第一次 object為null
    if (object != NULL) { 
        //查找是否已經(jīng)存在需要使用的BinderProxy對(duì)應(yīng)，如果有筐付，則返回引用卵惦。
        jobject res = jniGetReferent(env, object);
        if (res != NULL) {
            return res;
        }
        android_atomic_dec(&gNumProxyRefs);
        val->detachObject(&gBinderProxyOffsets);
        env->DeleteGlobalRef(object);
    }

    //創(chuàng)建BinderProxy對(duì)象
    object = env->NewObject(gBinderProxyOffsets.mClass, gBinderProxyOffsets.mConstructor);
    if (object != NULL) {
        // BinderProxy.mObject成員變量記錄BpBinder對(duì)象
        env->SetLongField(object, gBinderProxyOffsets.mObject, (jlong)val.get());
        val->incStrong((void*)javaObjectForIBinder);

        jobject refObject = env->NewGlobalRef(
                env->GetObjectField(object, gBinderProxyOffsets.mSelf));
         //將BinderProxy對(duì)象信息附加到BpBinder的成員變量mObjects中
        val->attachObject(&gBinderProxyOffsets, refObject,
                jnienv_to_javavm(env), proxy_cleanup);

        sp<DeathRecipientList> drl = new DeathRecipientList;
        drl->incStrong((void*)javaObjectForIBinder);
         // BinderProxy.mOrgue成員變量記錄死亡通知對(duì)象
        env->SetLongField(object, gBinderProxyOffsets.mOrgue, reinterpret_cast<jlong>(drl.get()));

        android_atomic_inc(&gNumProxyRefs);
        incRefsCreated(env);
    }
    return object;
}

上面的大致流程如下：

  • 1、第二個(gè)入?yún)al在有些時(shí)候指向BpBinder瓦戚，有些時(shí)候指向JavaBBinder
  • 2沮尿、至于是BpBinder還是JavaBBinder是通過if (val->checkSubclass(&gBinderOffsets)) 這個(gè)函數(shù)來區(qū)分的，如果是JavaBBinder较解，則為true畜疾，則就會(huì)通過成員函數(shù)object()，返回一個(gè)Java對(duì)象印衔，這個(gè)對(duì)象就是Java層的Binder對(duì)象啡捶。由于我們這里是BpBinder，所以是 ** 返回false**
  • 3如果是BpBinder奸焙，會(huì)先判斷是不是第一次瞎暑，如果是第一次,下面的object為null彤敛。
jobject object = (jobject)val->findObject(&gBinderProxyOffsets);

如果不是第一次，就會(huì)先查找是否已經(jīng)存在需要使用的BinderProxy對(duì)象了赌，如果找到就會(huì)返回引用

  • 4墨榄、如果沒有找到可用的引用，就new一個(gè)BinderProxy對(duì)象

所以主要是根據(jù)BpBinder(C++) 生成BinderProxy(Java對(duì)象)勿她，主要工作是創(chuàng)建BinderProxy對(duì)象袄秩，并把BpBinder對(duì)象地址保存到BinderProxy.mObject成員變量。到此逢并，可知ServiceManagerNative.asInterface(BinderInternal.getContextObject()) 等價(jià)于

ServiceManagerNative.asInterface(new BinderProxy())
2播揪、再來看下ServiceManagerNative.asInterface()方法
//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java      33行
    /**
     * Cast a Binder object into a service manager interface, generating
     * a proxy if needed.
     * 將Binder對(duì)象轉(zhuǎn)換service manager interface，如果需要筒狠，生成一個(gè)代理。
     */
    static public IServiceManager asInterface(IBinder obj)
    {
        //obj為 BpBinder
        // 如果 obj為null 則直接返回
        if (obj == null) {
            return null;
        }
        // 由于是BpBinder箱沦，所以BpBinder的queryLocalInterface(descriptor) 默認(rèn)返回null
        IServiceManager in =
            (IServiceManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
        if (in != null) {
            return in;
        }
        return new ServiceManagerProxy(obj);
    }

我們看下這個(gè)obj.queryLocalInterface(descriptor)方法辩恼，其實(shí)他是調(diào)用的IBinder的native方法如下

public interface IBinder {
    .....
    /**
     * Attempt to retrieve a local implementation of an interface
     * for this Binder object.  If null is returned, you will need
     * to instantiate a proxy class to marshall calls through
     * the transact() method.
     */
    public IInterface queryLocalInterface(String descriptor);
    .....
}

通過注釋我們知道,queryLocalInterface是查詢本地的對(duì)象，我簡單解釋下什么是本地對(duì)象谓形，這里的本地對(duì)象是指灶伊，如果進(jìn)行IPC調(diào)用，如果是兩個(gè)進(jìn)程是同一個(gè)進(jìn)程寒跳，即對(duì)象是本地對(duì)象聘萨；如果兩個(gè)進(jìn)程是兩個(gè)不同的進(jìn)程，則返回的遠(yuǎn)端的代理類童太。所以在BBinder的子類BnInterface中米辐，重載了這個(gè)方法，返回this书释，而在BpInterface并沒有重載這個(gè)方法翘贮。又因?yàn)閝ueryLocalInterface 默認(rèn)返回的是null，所以obj.queryLocalInterface=null爆惧。
所以最后結(jié)論是 return new ServiceManagerProxy(obj);

那我們來看下ServiceManagerProxy

2.1狸页、ServiceManagerProxy

PS:ServiceManagerProxy是ServiceManagerNative類的內(nèi)部類

//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java    109行
class ServiceManagerProxy implements IServiceManager {
    public ServiceManagerProxy(IBinder remote) {
        mRemote = remote;
    }
}

mRemote為BinderProxy對(duì)象，該BinderProxy對(duì)象對(duì)應(yīng)于BpBinder(0)扯再，其作為binder代理端芍耘，指向native的層的Service Manager。

所以說：

ServiceManager.getIServiceManager最終等價(jià)于new ServiceManagerProxy(new BinderProxy())熄阻。所以

 getIServiceManager().addService()

等價(jià)于

ServiceManagerNative.addService();

framework層的ServiceManager的調(diào)用實(shí)際的工作確實(shí)交給了ServiceManagerProxy的成員變量BinderProxy斋竞；而BinderProxy通過JNI的方式，最終會(huì)調(diào)用BpBinder對(duì)象饺律；可見上層binder結(jié)構(gòu)的核心功能依賴native架構(gòu)的服務(wù)來完成的窃页。

(二) addService()方法詳解

上面已經(jīng)知道了

getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated);

等價(jià)于

ServiceManagerProxy..addService(name, service, allowIsolated);

PS:上面的ServiceManagerProxy代表ServiceManagerProxy對(duì)象

所以讓我們來看下ServiceManagerProxy的addService()方法

1跺株、ServiceManagerProxy的addService()
//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java     142行
    public void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated)
            throws RemoteException {
        Parcel data = Parcel.obtain();
        Parcel reply = Parcel.obtain();
        //是個(gè)常量是 “android.os.IServiceManager"
        data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
        data.writeString(name);
        data.writeStrongBinder(service);
        data.writeInt(allowIsolated ? 1 : 0);
        mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
        reply.recycle();
        data.recycle();
    }

里面代碼都比較容易理解，這里重點(diǎn)說下data.writeStrongBinder(service); 和 mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);

2脖卖、Parcel.writeStrongBinder()

那我們就來看下Parcel的writeStrongBinder()方法

//frameworks/base/core/java/android/os/Parcel.java     583行
    /**
     * Write an object into the parcel at the current dataPosition(),
     * growing dataCapacity() if needed.
     */
    public final void writeStrongBinder(IBinder val) {
        nativeWriteStrongBinder(mNativePtr, val);
    }

先看下注釋乒省，翻譯一下

在當(dāng)前的dataPosition()的位置上寫入一個(gè)對(duì)象，如果空間不足畦木，則增加空間

通過上面代碼我們知道 writeStrongBinder() 方法里面實(shí)際是調(diào)用的 nativeWriteStrongBinder() 方法袖扛，那我們來看下 ** nativeWriteStrongBinder()** 方法

2.1 nativeWriteStrongBinder()方法
/frameworks/base/core/java/android/os/Parcel.java      265行
    private static native void nativeWriteStrongBinder(long nativePtr, IBinder val);

我們知道了nativeWriteStrongBinder是一個(gè)native方法，那我們繼續(xù)跟蹤

2.2 android_os_Parcel_writeStrongBinder()函數(shù)
//frameworks/base/core/jni/android_os_Parcel.cpp    298行
static void android_os_Parcel_writeStrongBinder(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativePtr, jobject object)
{
    //將java層Parcel轉(zhuǎn)換為native層Parcel
    Parcel* parcel = reinterpret_cast<Parcel*>(nativePtr);
    if (parcel != NULL) {
        const status_t err = parcel->writeStrongBinder(ibinderForJavaObject(env, object));
        if (err != NO_ERROR) {
            signalExceptionForError(env, clazz, err);
        }
    }
}

這里主要涉及的兩個(gè)重要的函數(shù)

  • writeStrongBinder()函數(shù)
  • ibinderForJavaObject()函數(shù)

那我們就來詳細(xì)研究這兩個(gè)函數(shù)

2.2.1 ibinderForJavaObject()函數(shù)
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp   603行
sp<IBinder> ibinderForJavaObject(JNIEnv* env, jobject obj)
{
    if (obj == NULL) return NULL;

    //Java層的Binder對(duì)象
    //mClass指向Java層中的Binder class
    if (env->IsInstanceOf(obj, gBinderOffsets.mClass)) {
        JavaBBinderHolder* jbh = (JavaBBinderHolder*)
            env->GetLongField(obj, gBinderOffsets.mObject);
        //get()返回一個(gè)JavaBBinder十籍，繼承自BBinder
        return jbh != NULL ? jbh->get(env, obj) : NULL;
    }
    //Java層的BinderProxy對(duì)象
    // mClass 指向Java層的BinderProxy class
    if (env->IsInstanceOf(obj, gBinderProxyOffsets.mClass)) {
        //返回一個(gè) BpBinder蛆封，mObject 是它的地址值
        return (IBinder*)env->GetLongField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
    }
    return NULL;
}

根據(jù)Binder(Java)生成JavaBBinderHolder(C++)對(duì)象，主要工作是創(chuàng)建JavaBBinderHolder對(duì)象勾栗，并把JavaBBinder對(duì)象保存在到Binder.mObject成員變量惨篱。

  • 這個(gè)函數(shù)，本質(zhì)就是根據(jù)傳進(jìn)來的Java對(duì)象找到對(duì)應(yīng)的C++對(duì)象围俘，這里的obj可能會(huì)指向兩種對(duì)象:Binder對(duì)象和BinderProxy對(duì)象砸讳。
  • 如果傳進(jìn)來的是Binder對(duì)象，則會(huì)把gBinderOffsets.mObject轉(zhuǎn)化為JavaBBinderHolder界牡，并從中獲得一個(gè)JavaBBinder對(duì)象(JavaBBinder繼承自BBinder)簿寂。
  • 如果是BinderProxy對(duì)象，會(huì)返回一個(gè)BpBinder宿亡，這個(gè)BpBinder的地址值保存在gBinderProxyOffsets.mObject中

在上面的代碼里面調(diào)用了get()函數(shù)常遂，如下圖

JavaBBinderHolder* jbh = (JavaBBinderHolder*)
env->GetLongField(obj, gBinderOffsets.mObject);
//get()返回一個(gè)JavaBBinder，繼承自BBinder
return jbh != NULL ? jbh->get(env, obj) : NULL;

那我們就來研究下JavaBBinderHolder.get()函數(shù)

2.2.1.1 JavaBBinderHolder.get()函數(shù)
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp      316行
sp<JavaBBinder> get(JNIEnv* env, jobject obj)
{
    AutoMutex _l(mLock);
    sp<JavaBBinder> b = mBinder.promote();
    if (b == NULL) {
        //首次進(jìn)來挽荠，創(chuàng)建JavaBBinder對(duì)象
        b = new JavaBBinder(env, obj);
        mBinder = b;
    }
    return b;
}

JavaBBinderHolder有一個(gè)成員變量mBinder克胳，保存當(dāng)前創(chuàng)建的JavaBBinder對(duì)象，這是一個(gè)wp類型的圈匆，可能會(huì)被垃圾回收器給回收的毯欣，所以每次使用前都需要先判斷是否存在。

那我們?cè)賮砜纯聪翵avaBBinder的初始化

2.2.1.2 JavaBBinder的初始化
JavaBBinder(JNIEnv* env, jobject object)
    : mVM(jnienv_to_javavm(env)), mObject(env->NewGlobalRef(object))
{
    ALOGV("Creating JavaBBinder %p\n", this);
    android_atomic_inc(&gNumLocalRefs);
    incRefsCreated(env);
}

創(chuàng)建JavaBBinder臭脓，該對(duì)象繼承于BBinder對(duì)象酗钞。

2.2.1.3 總結(jié)

所以說 data.writeStrongBinder(Service)最終等價(jià)于parcel->writeStringBinder(new JavaBBinder(env, obj));

2.2.2、writeStrongBinder() 函數(shù)
// frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp     872行
status_t Parcel::writeStrongBinder(const sp<IBinder>& val)
{
    return flatten_binder(ProcessState::self(), val, this);
}

我們看到writeStrongBinder()函數(shù) 實(shí)際上是調(diào)用的flatten_binder()函數(shù)

2.2.2.1来累、 writeStrongBinder() 函數(shù)
//frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp    205行
status_t flatten_binder(const sp<ProcessState>& /*proc*/,
    const sp<IBinder>& binder, Parcel* out)
{
    flat_binder_object obj;
    obj.flags = 0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS;
    if (binder != NULL) {
        IBinder *local = binder->localBinder();
        if (!local) {
            //如果不是本地Binder
            BpBinder *proxy = binder->remoteBinder();
            const int32_t handle = proxy ? proxy->handle() : 0;
            //遠(yuǎn)程Binder
            obj.type = BINDER_TYPE_HANDLE; 
            obj.binder = 0; 
            obj.handle = handle;
            obj.cookie = 0;
        } else {
            //如果是本地Binder
            obj.type = BINDER_TYPE_BINDER; 
            obj.binder = reinterpret_cast<uintptr_t>(local->getWeakRefs());
            obj.cookie = reinterpret_cast<uintptr_t>(local);
        }
    } else {
        //本地Binder
        obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;  
        obj.binder = 0;
        obj.cookie = 0;
    }
    return finish_flatten_binder(binder, obj, out);
}

將Binder對(duì)象扁平化思喊，轉(zhuǎn)換成flat_binder_object對(duì)象

  • 對(duì)于Binder實(shí)體蛤袒，則cookie記錄Binder實(shí)體指針
  • 對(duì)于Binder代理萍程，則用handle記錄Binder代理的句柄

關(guān)于localBinder阀湿，在Binder.cpp里面

BBinder* BBinder::localBinder()
{
    return this;
}

BBinder* IBinder::localBinder()
{
    return NULL;
}

在最后面調(diào)用了finish_flatten_binder()函數(shù)，那我們?cè)傺芯肯耭inish_flatten_binder()函數(shù)

2.2.2.2领猾、 finish_flatten_binder() 函數(shù)
//frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp    199行
inline static status_t finish_flatten_binder(
    const sp<IBinder>& , const flat_binder_object& flat, Parcel* out)
{
    return out->writeObject(flat, false);
}

這個(gè)大家看明白了吧米同，就是寫入一個(gè)object骇扇。

Parcel.writeStrongBinder()整個(gè)流程已經(jīng)結(jié)束了。下面讓我回來看下

ServiceManagerProxy的addService()中的mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);

3面粮、IBinder.transact()

ServiceManagerProxy的addService()中的mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);里面的mRemote的類型是BinderProxy的少孝，所以調(diào)用是BinderProxy的transact()方法，那我們就進(jìn)去看看

3.1熬苍、BinderProxy.transact()
溫馨提示：BinderProxy類是Binder類的內(nèi)部類

他其實(shí)是重寫的IBinder的里面的transact()方法稍走，那讓我們看下IBinder里面

// frameworks/base/core/java/android/os/IBinder.java  223行
    /**
     * Perform a generic operation with the object.
     * 
     * @param code The action to perform.  This should
     * be a number between {@link #FIRST_CALL_TRANSACTION} and
     * {@link #LAST_CALL_TRANSACTION}.
     * @param data Marshalled data to send to the target.  Must not be null.
     * If you are not sending any data, you must create an empty Parcel
     * that is given here.
     * @param reply Marshalled data to be received from the target.  May be
     * null if you are not interested in the return value.
     * @param flags Additional operation flags.  Either 0 for a normal
     * RPC, or {@link #FLAG_ONEWAY} for a one-way RPC.
     */
    public boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
        throws RemoteException;

其實(shí)讓大家看這個(gè)主要是向大家說下這個(gè)注釋，(__) 嘻嘻……
翻譯一下

  • 用對(duì)象執(zhí)行一個(gè)操作
  • 參數(shù)code 為操作碼柴底，是介于FIRST_CALL_TRANSACTION和LAST_CALL_TRANSACTION之間
  • 參數(shù)data 是要發(fā)往目標(biāo)的數(shù)據(jù)婿脸，一定不能null，如果你沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送柄驻，你也要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Parcel狐树，哪怕是空的。
  • 參數(shù)reply 是從目標(biāo)發(fā)過來的數(shù)據(jù)鸿脓，如果你對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)沒興趣褪迟，這個(gè)數(shù)據(jù)是可以為null的。
  • 參數(shù)flags 一個(gè)操作標(biāo)志位答憔，要么是0代表普通的RPC，要么是FLAG_ONEWAY代表單一方向的RPC即不管返回值

這時(shí)候我們?cè)倩貋砜?/p> 

/frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java   501行
final class BinderProxy implements IBinder {
    public boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
        Binder.checkParcel(this, code, data, "Unreasonably large binder buffer");
        if (Binder.isTracingEnabled()) { Binder.getTransactionTracker().addTrace(); }
        return transactNative(code, data, reply, flags);
    }
}

先來看下 Binder.checkParcel方法

3.1.1掀抹、Binder.checkParcel()
/frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java   415行
    static void checkParcel(IBinder obj, int code, Parcel parcel, String msg) {
        if (CHECK_PARCEL_SIZE && parcel.dataSize() >= 800*1024) {
            // Trying to send > 800k, this is way too much
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.append(msg);
            sb.append(": on ");
            sb.append(obj);
            sb.append(" calling ");
            sb.append(code);
            sb.append(" size ");
            sb.append(parcel.dataSize());
            sb.append(" (data: ");
            parcel.setDataPosition(0);
            sb.append(parcel.readInt());
            sb.append(", ");
            sb.append(parcel.readInt());
            sb.append(", ");
            sb.append(parcel.readInt());
            sb.append(")");
            Slog.wtfStack(TAG, sb.toString());
        }
    }

這段代碼很簡單虐拓，主要是檢查Parcel大小是否大于800K。

執(zhí)行完Binder.checkParcel后傲武，直接調(diào)用了transactNative()方法蓉驹，那我們就來看看transactNative()方法

3.1.2、transactNative()方法
// frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java   507行
    public native boolean transactNative(int code, Parcel data, Parcel reply,
            int flags) throws RemoteException;

我們看到他是一個(gè)native函數(shù)揪利，后面肯定經(jīng)過JNI調(diào)用到了native層态兴，根據(jù)包名，它對(duì)應(yīng)的方法應(yīng)該是"android_os_BinderProxy_transact"函數(shù)疟位，那我們繼續(xù)跟蹤

3.1.3瞻润、android_os_BinderProxy_transact()函數(shù)
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp     1083行
   static jboolean android_os_BinderProxy_transact(JNIEnv*env, jobject obj,
                                                    jint code, jobject dataObj, jobject replyObj, jint flags) // throws RemoteException
    {
        if (dataObj == NULL) {
            jniThrowNullPointerException(env, NULL);
            return JNI_FALSE;
        }
        // 將 java Parcel轉(zhuǎn)化為native Parcel
        Parcel * data = parcelForJavaObject(env, dataObj);
        if (data == NULL) {
            return JNI_FALSE;
        }
        Parcel * reply = parcelForJavaObject(env, replyObj);
        if (reply == NULL && replyObj != NULL) {
            return JNI_FALSE;
        }
        // gBinderProxyOffsets.mObject中保存的是new BpBinder(0)對(duì)象
        IBinder * target = (IBinder *)
        env -> GetLongField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
        if (target == NULL) {
            jniThrowException(env, "java/lang/IllegalStateException", "Binder has been finalized!");
            return JNI_FALSE;
        }

        ALOGV("Java code calling transact on %p in Java object %p with code %"PRId32"\n",
                target, obj, code);


        bool time_binder_calls;
        int64_t start_millis;
        if (kEnableBinderSample) {
            // Only log the binder call duration for things on the Java-level main thread.
            // But if we don't
            time_binder_calls = should_time_binder_calls();

            if (time_binder_calls) {
                start_millis = uptimeMillis();
            }
        }

        //printf("Transact from Java code to %p sending: ", target); data->print();
         // 此處便是BpBinder:: transact()，經(jīng)過native層甜刻，進(jìn)入Binder驅(qū)動(dòng)绍撞。
        status_t err = target -> transact(code, * data, reply, flags);
        //if (reply) printf("Transact from Java code to %p received: ", target); reply->print();

        if (kEnableBinderSample) {
            if (time_binder_calls) {
                conditionally_log_binder_call(start_millis, target, code);
            }
        }

        if (err == NO_ERROR) {
            return JNI_TRUE;
        } else if (err == UNKNOWN_TRANSACTION) {
            return JNI_FALSE;
        }
        signalExceptionForError(env, obj, err, true /*canThrowRemoteException*/, data -> dataSize());
        return JNI_FALSE;
    }

通過上面的代碼我們知道，Java層BinderProxy.transact()最終交由Native層的BpBinder::transact()完成得院。這部分之前代碼講解過了傻铣，我這里就不詳細(xì)說明了。不過注意祥绞，該方法可能會(huì)拋出RemoteException非洲。

(二)鸭限、總結(jié)

所以 整個(gè) addService的核心可以縮寫為向下面的代碼

public void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated)
        throws RemoteException {
    ...
     //此處還需要將Java層的Parcel轉(zhuǎn)化為Native層的Parcel
    Parcel data = Parcel.obtain();
    data->writeStrongBinder(new JavaBBinder(env, obj));
    //與Binder驅(qū)動(dòng)交互
    BpBinder::transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, *data, reply, 0);
    ...
}

說白了，注冊(cè)服務(wù)過程就是通過BpBinder來發(fā)送ADD_SERVICE_TRANSACTION命令两踏，與binder驅(qū)動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互败京。

四、獲取服務(wù)

(一)缆瓣、ServiceManager.getService()方法

//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java    49行
public static IBinder getService(String name) {
    try {
        //先從緩存中查看
        IBinder service = sCache.get(name); 
        if (service != null) {
            return service;
        } else {
            return getIServiceManager().getService(name); 
        }
    } catch (RemoteException e) {
        Log.e(TAG, "error in getService", e);
    }
    return null;
}
  • 1喧枷、先從緩存中取出，如果有弓坞，則直接return隧甚。其中sCache是以HashMap格式的緩存
  • 2、如果沒有調(diào)用getIServiceManager().getService(name)獲取一個(gè)渡冻，并且return
    通過前面的內(nèi)容我們知道
getIServiceManager()

等價(jià)于

new  ServiceManagerProxy(new BinderProxy())

那我們來下ServiceManagerProxy的getService()方法

1戚扳、ServiceManagerProxy.getService(name)
// frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java     118行
    public IBinder getService(String name) throws RemoteException {
        Parcel data = Parcel.obtain();
        Parcel reply = Parcel.obtain();
        data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
        data.writeString(name);
        //mRemote為BinderProxy
        mRemote.transact(GET_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
        //從replay里面解析出獲取的IBinder對(duì)象
        IBinder binder = reply.readStrongBinder();
        reply.recycle();
        data.recycle();
        return binder;
    }

這里面有兩個(gè)重點(diǎn)方法，一個(gè)是 mRemote.transact(),一個(gè)是 reply.readStrongBinder()族吻。那我們就逐步研究下

2帽借、mRemote.transact()方法

我們mRemote其實(shí)是BinderPoxy，那我們來看下BinderProxy的transact方法

     //frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java   501行
    public boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
        Binder.checkParcel(this, code, data, "Unreasonably large binder buffer");
        if (Binder.isTracingEnabled()) { Binder.getTransactionTracker().addTrace(); }
        return transactNative(code, data, reply, flags);
    }

     // frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java   507行
    public native boolean transactNative(int code, Parcel data, Parcel reply,
            int flags) throws RemoteException;

關(guān)于Binder.checkParcel()方法超歌，上面已經(jīng)說過了砍艾，就不詳細(xì)說了。transact()方法其實(shí)是調(diào)用了natvie的transactNative()方法巍举，這樣就進(jìn)入了JNI里面了

2.1脆荷、mRemote.transact()方法
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp     1083行
static jboolean android_os_BinderProxy_transact(JNIEnv* env, jobject obj,
        jint code, jobject dataObj, jobject replyObj, jint flags) // throws RemoteException
{
    if (dataObj == NULL) {
        jniThrowNullPointerException(env, NULL);
        return JNI_FALSE;
    }
    //Java的 Parcel 轉(zhuǎn)為native的 Parcel
    Parcel* data = parcelForJavaObject(env, dataObj);
    if (data == NULL) {
        return JNI_FALSE;
    }
    Parcel* reply = parcelForJavaObject(env, replyObj);
    if (reply == NULL && replyObj != NULL) {
        return JNI_FALSE;
    }
    // gBinderProxyOffsets.mObject中保存的的是new BpBinder(0)對(duì)象
    IBinder* target = (IBinder*)
        env->GetLongField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
    if (target == NULL) {
        jniThrowException(env, "java/lang/IllegalStateException", "Binder has been finalized!");
        return JNI_FALSE;
    }

    ALOGV("Java code calling transact on %p in Java object %p with code %" PRId32 "\n",
            target, obj, code);

    bool time_binder_calls;
    int64_t start_millis;
    if (kEnableBinderSample) {
        // Only log the binder call duration for things on the Java-level main thread.
        // But if we don't
        time_binder_calls = should_time_binder_calls();

        if (time_binder_calls) {
            start_millis = uptimeMillis();
       }
    }

    //printf("Transact from Java code to %p sending: ", target); data->print();
    //gBinderProxyOffseets.mObject中保存的是new BpBinder(0) 對(duì)象
    status_t err = target->transact(code, *data, reply, flags);
    //if (reply) printf("Transact from Java code to %p received: ", target); reply->print();

    if (kEnableBinderSample) {
        if (time_binder_calls) {
            conditionally_log_binder_call(start_millis, target, code);
        }
    }

    if (err == NO_ERROR) {
        return JNI_TRUE;
    } else if (err == UNKNOWN_TRANSACTION) {
        return JNI_FALSE;
    }

    signalExceptionForError(env, obj, err, true /*canThrowRemoteException*/, data->dataSize());
    return JNI_FALSE;
}

上面代碼中，有一段重點(diǎn)代碼

status_t err = target->transact(code, *data, reply, flags);

現(xiàn)在 我們看一下他里面的事情

2.2懊悯、BpBinder::transact()函數(shù)
/frameworks/native/libs/binder/BpBinder.cpp    159行
status_t BpBinder::transact(
    uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
    if (mAlive) {
        status_t status = IPCThreadState::self()->transact(
            mHandle, code, data, reply, flags);
        if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;
        return status;
    }
    return DEAD_OBJECT;
}

其實(shí)是調(diào)用的IPCThreadState的transact()函數(shù)

2.3蜓谋、BpBinder::transact()函數(shù)
//frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp    548行
status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle,
                                  uint32_t code, const Parcel& data,
                                  Parcel* reply, uint32_t flags)
{
    status_t err = data.errorCheck(); //數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢查
    flags |= TF_ACCEPT_FDS;
    ....
    if (err == NO_ERROR) {
         // 傳輸數(shù)據(jù)
        err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL);
    }
    ...

    // 默認(rèn)情況下,都是采用非oneway的方式, 也就是需要等待服務(wù)端的返回結(jié)果
    if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) {
        if (reply) {
            //等待回應(yīng)事件
            err = waitForResponse(reply);
        }else {
            Parcel fakeReply;
            err = waitForResponse(&fakeReply);
        }
    } else {
        err = waitForResponse(NULL, NULL);
    }
    return err;
}

主要就是兩個(gè)步驟

  • 首先，調(diào)用writeTransactionData()函數(shù) 傳輸數(shù)據(jù)
  • 其次炭分，調(diào)用waitForResponse()函數(shù)來獲取返回結(jié)果

那我們來看下waitForResponse()函數(shù)里面的重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)

2.4桃焕、IPCThreadState::waitForResponse函數(shù)
//frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp    712行
status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
    int32_t cmd;
    int32_t err;
    while (1) {
        if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break; 
        ...
        cmd = mIn.readInt32();
        switch (cmd) {
          case BR_REPLY:
          {
            binder_transaction_data tr;
            err = mIn.read(&tr, sizeof(tr));
            if (reply) {
                if ((tr.flags & TF_STATUS_CODE) == 0) {
                    //當(dāng)reply對(duì)象回收時(shí)，則會(huì)調(diào)用freeBuffer來回收內(nèi)存
                    reply->ipcSetDataReference(
                        reinterpret_cast<const uint8_t*>(tr.data.ptr.buffer),
                        tr.data_size,
                        reinterpret_cast<const binder_size_t*>(tr.data.ptr.offsets),
                        tr.offsets_size/sizeof(binder_size_t),
                        freeBuffer, this);
                } else {
                    ...
                }
            }
          }
          case :...
        }
    }
    ...
    return err;
}

這時(shí)候就在等待回復(fù)了捧毛，如果有回復(fù)观堂，則通過cmd = mIn.readInt32()函數(shù)獲取命令

2.5、IPCThreadState::waitForResponse函數(shù)
//
void binder_send_reply(struct binder_state *bs,
                       struct binder_io *reply,
                       binder_uintptr_t buffer_to_free,
                       int status)
{
    struct {
        uint32_t cmd_free;
        binder_uintptr_t buffer;
        uint32_t cmd_reply;
        struct binder_transaction_data txn;
    } __attribute__((packed)) data;
    //free buffer命令
    data.cmd_free = BC_FREE_BUFFER; 
    data.buffer = buffer_to_free;
    // reply命令
    data.cmd_reply = BC_REPLY; // reply命令
    data.txn.target.ptr = 0;
    data.txn.cookie = 0;
    data.txn.code = 0;
    if (status) {
        ...
    } else {=
    
        data.txn.flags = 0;
        data.txn.data_size = reply->data - reply->data0;
        data.txn.offsets_size = ((char*) reply->offs) - ((char*) reply->offs0);
        data.txn.data.ptr.buffer = (uintptr_t)reply->data0;
        data.txn.data.ptr.offsets = (uintptr_t)reply->offs0;
    }
    //向Binder驅(qū)動(dòng)通信
    binder_write(bs, &data, sizeof(data));
}

binder_write將BC_FREE_BUFFER和BC_REPLY命令協(xié)議發(fā)送給驅(qū)動(dòng)呀忧，進(jìn)入驅(qū)動(dòng)型将。
在驅(qū)動(dòng)里面bingder_ioctl -> binder_ioctl_write_read ->binder_thread_write，由于是BC_REPLY命令協(xié)議荐虐，則進(jìn)入binder_transaction七兜，該方法會(huì)向請(qǐng)求服務(wù)的線程TODO隊(duì)列插入事務(wù)。接來下福扬，請(qǐng)求服務(wù)的進(jìn)程在執(zhí)行talkWithDriver的過程執(zhí)行到binder_thread_read()腕铸，處理TODO隊(duì)列的事物惜犀。

3、Parcel.readStrongBinder()方法

其實(shí)Parcel.readStrongBinder()的過程基本上就是writeStrongBinder的過程狠裹。
我們先來看下它的源碼

//frameworks/base/core/java/android/os/Parcel.java    1686行
    /**
     * Read an object from the parcel at the current dataPosition().
     * 在當(dāng)前的 dataPosition()位置上讀取一個(gè)對(duì)象
     */
    public final IBinder readStrongBinder() {
        return nativeReadStrongBinder(mNativePtr);
    }


  private static native IBinder nativeReadStrongBinder(long nativePtr);

其實(shí)它內(nèi)部是調(diào)用的是nativeReadStrongBinder()方法虽界，通過上面的源碼我們知道nativeReadStrongBinder是一個(gè)native的方法，所以通過JNI調(diào)用到android_os_Parcel_readStrongBinder這個(gè)函數(shù)

3.1涛菠、android_os_Parcel_readStrongBinder()函數(shù)
//frameworks/base/core/jni/android_os_Parcel.cpp          429行
static jobject android_os_Parcel_readStrongBinder(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativePtr)
{
    Parcel* parcel = reinterpret_cast<Parcel*>(nativePtr);
    if (parcel != NULL) {
        return javaObjectForIBinder(env, parcel->readStrongBinder());
    }
    return NULL;
}

javaObjectForIBinder將native層BpBinder對(duì)象轉(zhuǎn)換為Java層的BinderProxy對(duì)象莉御。
上面的函數(shù)中，調(diào)用了readStrongBinder()函數(shù)

3.2俗冻、readStrongBinder()函數(shù)
//frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp  1334行
sp<IBinder> Parcel::readStrongBinder() const
{
    sp<IBinder> val;
    unflatten_binder(ProcessState::self(), *this, &val);
    return val;
}

這里面也很簡單礁叔，主要是調(diào)用unflatten_binder()函數(shù)

3.3、unflatten_binder()函數(shù)
//frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp  293行
status_t unflatten_binder(const sp<ProcessState>& proc,
    const Parcel& in, sp<IBinder>* out)
{
    const flat_binder_object* flat = in.readObject(false);
    if (flat) {
        switch (flat->type) {
            case BINDER_TYPE_BINDER:
                *out = reinterpret_cast<IBinder*>(flat->cookie);
                return finish_unflatten_binder(NULL, *flat, in);
            case BINDER_TYPE_HANDLE:
                //進(jìn)入該分支
                *out = proc->getStrongProxyForHandle(flat->handle);
                //創(chuàng)建BpBinder對(duì)象
                return finish_unflatten_binder(
                    static_cast<BpBinder*>(out->get()), *flat, in);
        }
    }
    return BAD_TYPE;
}

PS:在/frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp/frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp 里面有兩個(gè)unflatten_binder()函數(shù)迄薄，其中區(qū)別點(diǎn)是琅关，最后一個(gè)入?yún)ⅲ粋€(gè)是sp<IBinder>* out讥蔽，另一個(gè)是wp<IBinder>* out涣易。大家別弄差了。

在unflatten_binder里面進(jìn)入 case BINDER_TYPE_HANDLE: 分支冶伞，然后執(zhí)行g(shù)etStrongProxyForHandle()函數(shù)新症。

3.4、getStrongProxyForHandle()函數(shù)
sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)
{
    sp<IBinder> result;

    AutoMutex _l(mLock);
    //查找handle對(duì)應(yīng)的資源項(xiàng)
    handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);

    if (e != NULL) {
        IBinder* b = e->binder;
        if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) {
            ...
            //當(dāng)handle值所對(duì)應(yīng)的IBinder不存在或弱引用無效時(shí)响禽，則創(chuàng)建BpBinder對(duì)象
            b = new BpBinder(handle);
            e->binder = b;
            if (b) e->refs = b->getWeakRefs();
            result = b;
        } else {
            result.force_set(b);
            e->refs->decWeak(this);
        }
    }
    return result;
}

經(jīng)過該方法徒爹，最終創(chuàng)建了指向Binder服務(wù)端的BpBinder代理對(duì)象。所以說javaObjectForIBinder將native層的BpBinder對(duì)象轉(zhuǎn)化為Java層BinderProxy對(duì)象金抡。也就是說通過getService()最終取得了指向目標(biāo)Binder服務(wù)器的代理對(duì)象BinderProxy。

4腌且、總結(jié)

所以說getService的核心過程：

public static IBinder getService(String name) {
    ...
    //此處還需要將Java層的Parcel轉(zhuǎn)化為Native層的Parcel
    Parcel reply = Parcel.obtain(); 
    // 與Binder驅(qū)動(dòng)交互
    BpBinder::transact(GET_SERVICE_TRANSACTION, *data, reply, 0);  
    IBinder binder = javaObjectForIBinder(env, new BpBinder(handle));
    ...
}

javaObjectForIBinder作用是創(chuàng)建BinderProxy對(duì)象梗肝，并將BpBinder對(duì)象的地址保存到BinderProxy對(duì)象的mObjects中，獲取服務(wù)過程就是通過BpBinder來發(fā)送GET_SERVICE_TRANSACTION命令铺董，實(shí)現(xiàn)與binder驅(qū)動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互巫击。

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