毫不夸張地說，Binder是Android系統(tǒng)中最重要的特性之一；正如其名“粘合劑”所喻，它是系統(tǒng)間各個組件的橋梁，Android系統(tǒng)的開放式設(shè)計也很大程度上得益于這種及其方便的跨進(jìn)程通信機(jī)制燥透。
理解Binder對于理解整個Android系統(tǒng)有著非常重要的作用，Android系統(tǒng)的四大組件，AMS爬泥，PMS等系統(tǒng)服務(wù)無一不與Binder掛鉤；如果對Binder不甚了解魁巩，那么就很難了解這些系統(tǒng)機(jī)制急灭，從而僅僅浮游與表面，不懂Binder你都不好意思說自己會Android開發(fā)谷遂；要深入Android慕的，Binder是必須邁出的一步。
現(xiàn)在網(wǎng)上有不少資料介紹Binder弹沽，個人覺得最好的兩篇如下：
其中, 《Binder設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》以一種宏觀的角度解釋了Android系統(tǒng)中的Binder機(jī)制，文章如行云流水蛋逾；如果對于Binder有一定的了解再來看著篇文章，有一種打通任督二脈的感覺窗悯；每看一次理解就深一層区匣。老羅的系列文章則從系統(tǒng)源碼角度深入分析了Binder的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；具有很大的參考意義蒋院；每當(dāng)對于Binder細(xì)節(jié)有疑惑亏钩，看一看他的書就迎刃而解。
但是遺憾的是欺旧，Binder機(jī)制終究不是三言兩語就能解釋清楚的姑丑，一上來就扒出源碼很可能深陷細(xì)節(jié)無法自拔，老羅的文章那不是一般的長辞友，如果看不懂強(qiáng)行看很容易睡著栅哀；勉強(qiáng)看完還是云里霧里；相反如果直接大談特談Binder的設(shè)計称龙，那么完全就是不知所云留拾；因此上述兩篇文章對于初學(xué)者并不友好，本文不會深入源碼細(xì)節(jié)鲫尊，也不會對于Binder的設(shè)計高談闊論痴柔；重點(diǎn)如下：
- 一些Linux的預(yù)備知識
- Binder到底是什么？
- Binder機(jī)制是如何跨進(jìn)程的马昨？
- 一次Binder通信的基本流程是什么樣竞帽？
- 深入理解Java層的Binder
讀完本文，你應(yīng)該對于Java層的AIDL了如指掌鸿捧，對于Binder也會有一個大體上的認(rèn)識屹篓；再深入學(xué)習(xí)就得靠自己了，本人推薦的Binder學(xué)習(xí)路徑如下：
- 先學(xué)會熟練使用AIDL進(jìn)行跨進(jìn)程通信（簡單來說就是遠(yuǎn)程Service）
- 看完本文
- 看Android文檔匙奴，
Parcel, IBinder, Binder等涉及到跨進(jìn)程通信的類 - 不依賴AIDL工具堆巧，手寫遠(yuǎn)程Service完成跨進(jìn)程通信
- 看《Binder設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》
- 看老羅的博客或者書（書結(jié)構(gòu)更清晰）
- 再看《Binder設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》
- 學(xué)習(xí)Linux系統(tǒng)相關(guān)知識；自己看源碼泼菌。
背景知識
為了理解Binder我們先澄清一些概念谍肤。為什么需要跨進(jìn)程通信（IPC），怎么做到跨進(jìn)程通信哗伯？為什么是Binder荒揣？
由于Android系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核，因此有必要了解相關(guān)知識焊刹。
進(jìn)程隔離
進(jìn)程隔離是為保護(hù)操作系統(tǒng)中進(jìn)程互不干擾而設(shè)計的一組不同硬件和軟件的技術(shù)系任。這個技術(shù)是為了避免進(jìn)程A寫入進(jìn)程B的情況發(fā)生恳蹲。 進(jìn)程的隔離實(shí)現(xiàn)，使用了虛擬地址空間俩滥。進(jìn)程A的虛擬地址和進(jìn)程B的虛擬地址不同嘉蕾，這樣就防止進(jìn)程A將數(shù)據(jù)信息寫入進(jìn)程B。
以上來自維基百科霜旧；操作系統(tǒng)的不同進(jìn)程之間错忱，數(shù)據(jù)不共享；對于每個進(jìn)程來說挂据，它都天真地以為自己獨(dú)享了整個系統(tǒng)以清，完全不知道其他進(jìn)程的存在；(有關(guān)虛擬地址棱貌，請自行查閱）因此一個進(jìn)程需要與另外一個進(jìn)程通信玖媚，需要某種系統(tǒng)機(jī)制才能完成箕肃。
用戶空間/內(nèi)核空間
詳細(xì)解釋可以參考Kernel Space Definition婚脱；簡單理解如下：
Linux Kernel是操作系統(tǒng)的核心，獨(dú)立于普通的應(yīng)用程序勺像，可以訪問受保護(hù)的內(nèi)存空間障贸，也有訪問底層硬件設(shè)備的所有權(quán)限。
對于Kernel這么一個高安全級別的東西吟宦，顯然是不容許其它的應(yīng)用程序隨便調(diào)用或訪問的篮洁，所以需要對Kernel提供一定的保護(hù)機(jī)制，這個保護(hù)機(jī)制用來告訴那些應(yīng)用程序殃姓，你只可以訪問某些許可的資源袁波，不許可的資源是拒絕被訪問的，于是就把Kernel和上層的應(yīng)用程序抽像的隔離開蜗侈，分別稱之為Kernel Space和User Space篷牌。
系統(tǒng)調(diào)用/內(nèi)核態(tài)/用戶態(tài)
雖然從邏輯上抽離出用戶空間和內(nèi)核空間；但是不可避免的的是踏幻，總有那么一些用戶空間需要訪問內(nèi)核的資源枷颊；比如應(yīng)用程序訪問文件，網(wǎng)絡(luò)是很常見的事情该面，怎么辦呢夭苗？
Kernel space can be accessed by user processes only through the use of system calls.
用戶空間訪問內(nèi)核空間的唯一方式就是系統(tǒng)調(diào)用；通過這個統(tǒng)一入口接口隔缀，所有的資源訪問都是在內(nèi)核的控制下執(zhí)行题造，以免導(dǎo)致對用戶程序?qū)ο到y(tǒng)資源的越權(quán)訪問，從而保障了系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定猾瘸。用戶軟件良莠不齊界赔，要是它們亂搞把系統(tǒng)玩壞了怎么辦桥嗤？因此對于某些特權(quán)操作必須交給安全可靠的內(nèi)核來執(zhí)行。
當(dāng)一個任務(wù)（進(jìn)程）執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用而陷入內(nèi)核代碼中執(zhí)行時仔蝌，我們就稱進(jìn)程處于內(nèi)核運(yùn)行態(tài)（或簡稱為內(nèi)核態(tài)）此時處理器處于特權(quán)級最高的（0級）內(nèi)核代碼中執(zhí)行泛领。當(dāng)進(jìn)程在執(zhí)行用戶自己的代碼時，則稱其處于用戶運(yùn)行態(tài)（用戶態(tài)）敛惊。即此時處理器在特權(quán)級最低的（3級）用戶代碼中運(yùn)行渊鞋。處理器在特權(quán)等級高的時候才能執(zhí)行那些特權(quán)CPU指令。
內(nèi)核模塊/驅(qū)動
通過系統(tǒng)調(diào)用瞧挤，用戶空間可以訪問內(nèi)核空間锡宋，那么如果一個用戶空間想與另外一個用戶空間進(jìn)行通信怎么辦呢？很自然想到的是讓操作系統(tǒng)內(nèi)核添加支持特恬；傳統(tǒng)的Linux通信機(jī)制执俩，比如Socket，管道等都是內(nèi)核支持的癌刽；但是Binder并不是Linux內(nèi)核的一部分役首，它是怎么做到訪問內(nèi)核空間的呢？Linux的動態(tài)可加載內(nèi)核模塊（Loadable Kernel Module显拜，LKM）機(jī)制解決了這個問題衡奥；模塊是具有獨(dú)立功能的程序，它可以被單獨(dú)編譯远荠，但不能獨(dú)立運(yùn)行矮固。它在運(yùn)行時被鏈接到內(nèi)核作為內(nèi)核的一部分在內(nèi)核空間運(yùn)行。這樣譬淳，Android系統(tǒng)可以通過添加一個內(nèi)核模塊運(yùn)行在內(nèi)核空間档址，用戶進(jìn)程之間的通過這個模塊作為橋梁，就可以完成通信了邻梆。
在Android系統(tǒng)中守伸，這個運(yùn)行在內(nèi)核空間的，負(fù)責(zé)各個用戶進(jìn)程通過Binder通信的內(nèi)核模塊叫做Binder驅(qū)動;
驅(qū)動程序一般指的是設(shè)備驅(qū)動程序（Device Driver）确虱，是一種可以使計算機(jī)和設(shè)備通信的特殊程序含友。相當(dāng)于硬件的接口，操作系統(tǒng)只有通過這個接口校辩，才能控制硬件設(shè)備的工作窘问；
驅(qū)動就是操作硬件的接口，為了支持Binder通信過程宜咒，Binder使用了一種“硬件”惠赫，因此這個模塊被稱之為驅(qū)動。
為什么使用Binder故黑？
Android使用的Linux內(nèi)核擁有著非常多的跨進(jìn)程通信機(jī)制儿咱，比如管道庭砍，System V，Socket等混埠；為什么還需要單獨(dú)搞一個Binder出來呢怠缸？主要有兩點(diǎn)，性能和安全钳宪。在移動設(shè)備上揭北，廣泛地使用跨進(jìn)程通信肯定對通信機(jī)制本身提出了嚴(yán)格的要求；Binder相對出傳統(tǒng)的Socket方式吏颖，更加高效搔体；另外，傳統(tǒng)的進(jìn)程通信方式對于通信雙方的身份并沒有做出嚴(yán)格的驗(yàn)證半醉，只有在上層協(xié)議上進(jìn)行架設(shè)疚俱；比如Socket通信ip地址是客戶端手動填入的，都可以進(jìn)行偽造缩多；而Binder機(jī)制從協(xié)議本身就支持對通信雙方做身份校檢呆奕，因而大大提升了安全性。這個也是Android權(quán)限模型的基礎(chǔ)瞧壮。
Binder通信模型
對于跨進(jìn)程通信的雙方登馒，我們姑且叫做Server進(jìn)程（簡稱Server），Client進(jìn)程（簡稱Client）咆槽；由于進(jìn)程隔離的存在，它們之間沒辦法通過簡單的方式進(jìn)行通信圈纺，那么Binder機(jī)制是如何進(jìn)行的呢秦忿？
回想一下日常生活中我們通信的過程：假設(shè)A和B要進(jìn)行通信，通信的媒介是打電話（A是Client蛾娶，B是Server）灯谣；A要給B打電話，必須知道B的號碼蛔琅，這個號碼怎么獲取呢胎许？通信錄.
這個通信錄就是一張表；內(nèi)容大致是：
1 B -> 12345676
2 C -> 12334354
先查閱通信錄罗售，拿到B的號碼辜窑；才能進(jìn)行通信；否則寨躁，怎么知道應(yīng)該撥什么號碼穆碎？回想一下古老的電話機(jī)，如果A要給B打電話职恳，必須先連接通話中心所禀，說明給我接通B的電話方面；這時候通話中心幫他呼叫B；連接建立色徘，就完成了通信恭金。
另外，光有電話和通信錄是不可能完成通信的褂策，沒有基站支持蔚叨；信息根本無法傳達(dá)。
我們看到辙培，一次電話通信的過程除了通信的雙方還有兩個隱藏角色：通信錄和基站蔑水。Binder通信機(jī)制也是一樣：兩個運(yùn)行在用戶空間的進(jìn)程要完成通信，必須借助內(nèi)核的幫助扬蕊，這個運(yùn)行在內(nèi)核里面的程序叫做Binder驅(qū)動搀别，它的功能類似于基站；通信錄呢尾抑，就是一個叫做ServiceManager的東西（簡稱SM）
OK歇父，Binder的通信模型就是這么簡單，如下圖：
整個通信步驟如下：
- SM建立(建立通信錄)再愈；首先有一個進(jìn)程向驅(qū)動提出申請為SM榜苫；驅(qū)動同意之后，SM進(jìn)程負(fù)責(zé)管理Service（注意這里是Service而不是Server翎冲，因?yàn)槿绻ㄐ胚^程反過來的話垂睬，那么原來的客戶端Client也會成為服務(wù)端Server）不過這時候通信錄還是空的，一個號碼都沒有抗悍。
- 各個Server向SM注冊(完善通信錄)驹饺；每個Server端進(jìn)程啟動之后，向SM報告缴渊，我是zhangsan, 要找我請返回0x1234(這個地址沒有實(shí)際意義赏壹，類比)；其他Server進(jìn)程依次如此衔沼；這樣SM就建立了一張表蝌借，對應(yīng)著各個Server的名字和地址；就好比B與A見面了指蚁，說存?zhèn)€我的號碼吧菩佑，以后找我撥打10086；
- Client想要與Server通信欣舵，首先詢問SM擎鸠；請告訴我如何聯(lián)系zhangsan，SM收到后給他一個號碼0x1234缘圈；Client收到之后劣光，開心滴用這個號碼撥通了Server的電話袜蚕，于是就開始通信了。
那么Binder驅(qū)動干什么去了呢绢涡？這里Client與SM的通信牲剃，以及Client與Server的通信，都會經(jīng)過驅(qū)動雄可，驅(qū)動在背后默默無聞凿傅，但是做著最重要的工作。驅(qū)動是整個通信過程的核心数苫，因此完成跨進(jìn)程通信的秘密全部隱藏在驅(qū)動里面聪舒；這個我們稍后討論。
OK虐急，上面就是整個Binder通信的基本模型箱残；做了一個簡單的類比，當(dāng)然也有一些不恰當(dāng)?shù)牡胤剑?比如通信錄現(xiàn)實(shí)中每個人都有一個止吁，但是SM整個系統(tǒng)只有一個被辑；基站也有很多個，但是驅(qū)動只有一個）敬惦；但是整體上就是這樣的盼理；我們看到其實(shí)整個通信模型非常簡單。
Binder機(jī)制跨進(jìn)程原理
上文給出了Binder的通信模型俄删，指出了通信過程的四個角色: Client, Server, SM, driver; 但是我們?nèi)匀徊磺宄?strong>Client到底是如何與Server完成通信的宏怔。
兩個運(yùn)行在用戶空間的進(jìn)程A和進(jìn)程B如何完成通信呢？內(nèi)核可以訪問A和B的所有數(shù)據(jù)抗蠢；所以举哟，最簡單的方式是通過內(nèi)核做中轉(zhuǎn)；假設(shè)進(jìn)程A要給進(jìn)程B發(fā)送數(shù)據(jù)迅矛，那么就先把A的數(shù)據(jù)copy到內(nèi)核空間，然后把內(nèi)核空間對應(yīng)的數(shù)據(jù)copy到B就完成了潜叛；用戶空間要操作內(nèi)核空間秽褒，需要通過系統(tǒng)調(diào)用；剛好威兜，這里就有兩個系統(tǒng)調(diào)用：copy_from_user, copy_to_user销斟。
但是，Binder機(jī)制并不是這么干的椒舵。講這么一段蚂踊，是說明進(jìn)程間通信并不是什么神秘的東西。那么笔宿，Binder機(jī)制是如何實(shí)現(xiàn)跨進(jìn)程通信的呢犁钟？
Binder驅(qū)動為我們做了一切棱诱。
假設(shè)Client進(jìn)程想要調(diào)用Server進(jìn)程的object對象的一個方法add;對于這個跨進(jìn)程通信過程，我們來看看Binder機(jī)制是如何做的涝动。 （通信是一個廣泛的概念迈勋，只要一個進(jìn)程能調(diào)用另外一個進(jìn)程里面某對象的方法，那么具體要完成什么通信內(nèi)容就很容易了醋粟。）
首先靡菇，Server進(jìn)程要向SM注冊；告訴自己是誰米愿，自己有什么能力厦凤；在這個場景就是Server告訴SM，它叫zhangsan育苟，它有一個object對象较鼓，可以執(zhí)行add 操作；于是SM建立了一張表：zhangsan這個名字對應(yīng)進(jìn)程Server;
然后Client向SM查詢：我需要聯(lián)系一個名字叫做zhangsan的進(jìn)程里面的object對象宙搬；這時候關(guān)鍵來了：進(jìn)程之間通信的數(shù)據(jù)都會經(jīng)過運(yùn)行在內(nèi)核空間里面的驅(qū)動笨腥，驅(qū)動在數(shù)據(jù)流過的時候做了一點(diǎn)手腳，它并不會給Client進(jìn)程返回一個真正的object對象勇垛，而是返回一個看起來跟object一模一樣的代理對象objectProxy脖母，這個objectProxy也有一個add方法，但是這個add方法沒有Server進(jìn)程里面object對象的add方法那個能力闲孤；objectProxy的add只是一個傀儡谆级，它唯一做的事情就是把參數(shù)包裝然后交給驅(qū)動。(這里我們簡化了SM的流程讼积，見下文)
但是Client進(jìn)程并不知道驅(qū)動返回給它的對象動過手腳肥照，畢竟偽裝的太像了，如假包換勤众。Client開開心心地拿著objectProxy對象然后調(diào)用add方法舆绎；我們說過，這個add什么也不做们颜，直接把參數(shù)做一些包裝然后直接轉(zhuǎn)發(fā)給Binder驅(qū)動吕朵。
驅(qū)動收到這個消息，發(fā)現(xiàn)是這個objectProxy窥突；一查表就明白了：我之前用objectProxy替換了object發(fā)送給Client了努溃，它真正應(yīng)該要訪問的是object對象的add方法；于是Binder驅(qū)動通知Server進(jìn)程阻问，調(diào)用你的object對象的add方法梧税，然后把結(jié)果發(fā)給我，Sever進(jìn)程收到這個消息，照做之后將結(jié)果返回驅(qū)動第队，驅(qū)動然后把結(jié)果返回給Client進(jìn)程哮塞；于是整個過程就完成了。
由于驅(qū)動返回的objectProxy與Server進(jìn)程里面原始的object是如此相似斥铺，給人感覺好像是直接把Server進(jìn)程里面的對象object傳遞到了Client進(jìn)程彻桃；因此，我們可以說Binder對象是可以進(jìn)行跨進(jìn)程傳遞的對象
但事實(shí)上我們知道晾蜘，Binder跨進(jìn)程傳輸并不是真的把一個對象傳輸?shù)搅肆硗庖粋€進(jìn)程邻眷；傳輸過程好像是Binder跨進(jìn)程穿越的時候，它在一個進(jìn)程留下了一個真身剔交，在另外一個進(jìn)程幻化出一個影子（這個影子可以很多個）肆饶；Client進(jìn)程的操作其實(shí)是對于影子的操作，影子利用Binder驅(qū)動最終讓真身完成操作岖常。
理解這一點(diǎn)非常重要驯镊；務(wù)必仔細(xì)體會。另外竭鞍，Android系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這種機(jī)制使用的是代理模式, 對于Binder的訪問板惑，如果是在同一個進(jìn)程（不需要跨進(jìn)程），那么直接返回原始的Binder實(shí)體偎快；如果在不同進(jìn)程冯乘，那么就給他一個代理對象（影子）；我們在系統(tǒng)源碼以及AIDL的生成代碼里面可以看到很多這種實(shí)現(xiàn)晒夹。
另外我們?yōu)榱撕喕麄€流程裆馒，隱藏了SM這一部分驅(qū)動進(jìn)行的操作；實(shí)際上丐怯，由于SM與Server通常不在一個進(jìn)程喷好，Server進(jìn)程向SM注冊的過程也是跨進(jìn)程通信，驅(qū)動也會對這個過程進(jìn)行暗箱操作：SM中存在的Server端的對象實(shí)際上也是代理對象读跷，后面Client向SM查詢的時候梗搅，驅(qū)動會給Client返回另外一個代理對象。Sever進(jìn)程的本地對象僅有一個效览，其他進(jìn)程所擁有的全部都是它的代理些膨。
一句話總結(jié)就是：Client進(jìn)程只不過是持有了Server端的代理；代理對象協(xié)助驅(qū)動完成了跨進(jìn)程通信钦铺。
Binder到底是什么？
我們經(jīng)常提到Binder肢预，那么Binder到底是什么呢矛洞？
Binder的設(shè)計采用了面向?qū)ο蟮乃枷耄贐inder通信模型的四個角色里面；他們的代表都是“Binder”沼本，這樣噩峦，對于Binder通信的使用者而言，Server里面的Binder和Client里面的Binder沒有什么不同抽兆，一個Binder對象就代表了所有识补，它不用關(guān)心實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，甚至不用關(guān)心驅(qū)動以及SM的存在辫红；這就是抽象凭涂。
- 通常意義下，Binder指的是一種通信機(jī)制贴妻；我們說AIDL使用Binder進(jìn)行通信切油，指的就是Binder這種IPC機(jī)制。
- 對于Server進(jìn)程來說名惩，Binder指的是Binder本地對象
- 對于Client來說澎胡，Binder指的是Binder代理對象，它只是Binder本地對象的一個遠(yuǎn)程代理娩鹉；對這個Binder代理對象的操作攻谁，會通過驅(qū)動最終轉(zhuǎn)發(fā)到Binder本地對象上去完成；對于一個擁有Binder對象的使用者而言弯予，它無須關(guān)心這是一個Binder代理對象還是Binder本地對象戚宦；對于代理對象的操作和對本地對象的操作對它來說沒有區(qū)別。
- 對于傳輸過程而言熙涤，Binder是可以進(jìn)行跨進(jìn)程傳遞的對象阁苞；Binder驅(qū)動會對具有跨進(jìn)程傳遞能力的對象做特殊處理：自動完成代理對象和本地對象的轉(zhuǎn)換。
面向?qū)ο笏枷氲囊雽⑦M(jìn)程間通信轉(zhuǎn)化為通過對某個Binder對象的引用調(diào)用該對象的方法祠挫，而其獨(dú)特之處在于Binder對象是一個可以跨進(jìn)程引用的對象那槽，它的實(shí)體（本地對象）位于一個進(jìn)程中，而它的引用（代理對象）卻遍布于系統(tǒng)的各個進(jìn)程之中等舔。最誘人的是骚灸，這個引用和java里引用一樣既可以是強(qiáng)類型，也可以是弱類型慌植，而且可以從一個進(jìn)程傳給其它進(jìn)程甚牲，讓大家都能訪問同一Server，就象將一個對象或引用賦值給另一個引用一樣蝶柿。Binder模糊了進(jìn)程邊界丈钙，淡化了進(jìn)程間通信過程，整個系統(tǒng)仿佛運(yùn)行于同一個面向?qū)ο蟮某绦蛑薪惶馈Ｐ涡紊腂inder對象以及星羅棋布的引用仿佛粘接各個應(yīng)用程序的膠水雏赦，這也是Binder在英文里的原意。
驅(qū)動里面的Binder
我們現(xiàn)在知道，Server進(jìn)程里面的Binder對象指的是Binder本地對象星岗，Client里面的對象值得是Binder代理對象填大；在Binder對象進(jìn)行跨進(jìn)程傳遞的時候，Binder驅(qū)動會自動完成這兩種類型的轉(zhuǎn)換俏橘；因此Binder驅(qū)動必然保存了每一個跨越進(jìn)程的Binder對象的相關(guān)信息允华；在驅(qū)動中，Binder本地對象的代表是一個叫做binder_node的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)寥掐，Binder代理對象是用binder_ref代表的靴寂；有的地方把Binder本地對象直接稱作Binder實(shí)體，把Binder代理對象直接稱作Binder引用（句柄）曹仗，其實(shí)指的是Binder對象在驅(qū)動里面的表現(xiàn)形式榨汤；讀者明白意思即可。
OK怎茫，現(xiàn)在大致了解Binder的通信模型收壕，也了解了Binder這個對象在通信過程中各個組件里面到底表示的是什么。
深入理解Java層的Binder
IBinder/IInterface/Binder/BinderProxy/Stub
我們使用AIDL接口的時候轨蛤，經(jīng)常會接觸到這些類蜜宪，那么這每個類代表的是什么呢？
- IBinder是一個接口祥山，它代表了一種跨進(jìn)程傳輸?shù)哪芰?/strong>圃验；只要實(shí)現(xiàn)了這個接口，就能將這個對象進(jìn)行跨進(jìn)程傳遞缝呕；這是驅(qū)動底層支持的澳窑；在跨進(jìn)程數(shù)據(jù)流經(jīng)驅(qū)動的時候，驅(qū)動會識別IBinder類型的數(shù)據(jù)供常，從而自動完成不同進(jìn)程Binder本地對象以及Binder代理對象的轉(zhuǎn)換摊聋。
- IBinder負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，那么client與server端的調(diào)用契約（這里不用接口避免混淆）呢栈暇？這里的IInterface代表的就是遠(yuǎn)程server對象具有什么能力麻裁。具體來說，就是aidl里面的接口源祈。
- Java層的Binder類煎源，代表的其實(shí)就是Binder本地對象。BinderProxy類是Binder類的一個內(nèi)部類香缺，它代表遠(yuǎn)程進(jìn)程的Binder對象的本地代理手销；這兩個類都繼承自IBinder, 因而都具有跨進(jìn)程傳輸?shù)哪芰Γ粚?shí)際上图张，在跨越進(jìn)程的時候原献，Binder驅(qū)動會自動完成這兩個對象的轉(zhuǎn)換馏慨。
- 在使用AIDL的時候，編譯工具會給我們生成一個Stub的靜態(tài)內(nèi)部類姑隅；這個類繼承了Binder, 說明它是一個Binder本地對象，它實(shí)現(xiàn)了IInterface接口倔撞，表明它具有遠(yuǎn)程Server承諾給Client的能力讲仰；Stub是一個抽象類，具體的IInterface的相關(guān)實(shí)現(xiàn)需要我們手動完成痪蝇，這里使用了策略模式鄙陡。
AIDL過程分析
現(xiàn)在我們通過一個AIDL的使用，分析一下整個通信過程中躏啰，各個角色到底做了什么趁矾，AIDL到底是如何完成通信的。（如果你連AIDL都不熟悉给僵，請先查閱官方文檔）
首先定一個一個簡單的aidl接口：
// ICompute.aidl
package com.example.test.app;
interface ICompute {
int add(int a, int b);
}
然后用編譯工具編譯之后毫捣，可以得到對應(yīng)的ICompute.java類，看看系統(tǒng)給我們生成的代碼：
package com.example.test.app;
public interface ICompute extends android.os.IInterface {
/**
- Local-side IPC implementation stub class.
*/
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.example.test.app.ICompute {
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.example.test.app.ICompute";
/**
- Construct the stub at attach it to the interface.
*/
public Stub() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
- Cast an IBinder object into an com.example.test.app.ICompute interface,
- generating a proxy if needed.
*/
public static com.example.test.app.ICompute asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin != null) && (iin instanceof com.example.test.app.ICompute))) {
return ((com.example.test.app.ICompute) iin);
}
return new com.example.test.app.ICompute.Stub.Proxy(obj);
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
return this;
}
@Override
public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
switch (code) {
case INTERFACE_TRANSACTION: {
reply.writeString(DESCRIPTOR);
return true;
}
case TRANSACTION_add: {
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
int _arg0;
_arg0 = data.readInt();
int _arg1;
_arg1 = data.readInt();
int _result = this.add(_arg0, _arg1);
reply.writeNoException();
reply.writeInt(_result);
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
private static class Proxy implements com.example.test.app.ICompute {
private android.os.IBinder mRemote;
Proxy(android.os.IBinder remote) {
mRemote = remote;
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
return mRemote;
}
public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
return DESCRIPTOR;
}
/**
- Demonstrates some basic types that you can use as parameters
- and return values in AIDL.
*/
@Override
public int add(int a, int b) throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeInt(a);
_data.writeInt(b);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_add, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
_result = _reply.readInt();
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
}
static final int TRANSACTION_add = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
}
/**
- Demonstrates some basic types that you can use as parameters
- and return values in AIDL.
*/
public int add(int a, int b) throws android.os.RemoteException;
}
系統(tǒng)幫我們生成了這個文件之后帝际，我們只需要繼承ICompute.Stub這個抽象類蔓同，實(shí)現(xiàn)它的方法，然后在Service 的onBind方法里面返回就實(shí)現(xiàn)了AIDL蹲诀。這個Stub類非常重要斑粱，具體看看它做了什么。
Stub類繼承自Binder脯爪，意味著這個Stub其實(shí)自己是一個Binder本地對象则北，然后實(shí)現(xiàn)了ICompute接口，ICompute本身是一個IInterface痕慢，因此他攜帶某種客戶端需要的能力（這里是方法add)尚揣。此類有一個內(nèi)部類Proxy，也就是Binder代理對象守屉；
然后看看asInterface方法惑艇，我們在bind一個Service之后，在onServiceConnecttion的回調(diào)里面拇泛，就是通過這個方法拿到一個遠(yuǎn)程的service的滨巴，這個方法做了什么呢？
public static com.example.test.app.ICompute asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin != null) && (iin instanceof com.example.test.app.ICompute))) {
return ((com.example.test.app.ICompute) iin);
}
return new com.example.test.app.ICompute.Stub.Proxy(obj);
}
首先看函數(shù)的參數(shù)IBinder類型的obj俺叭，這個對象是驅(qū)動給我們的恭取，如果是Binder本地對象，那么它就是Binder類型熄守，如果是Binder代理對象蜈垮，那就是BinderProxy類型耗跛；然后，正如上面自動生成的文檔所說攒发，它會試著查找Binder本地對象调塌，如果找到，說明Client和Server都在同一個進(jìn)程惠猿，這個參數(shù)直接就是本地對象羔砾，直接強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換然后返回，如果找不到偶妖，說明是遠(yuǎn)程對象（處于另外一個進(jìn)程）那么就需要創(chuàng)建一個Binde代理對象姜凄，讓這個Binder代理實(shí)現(xiàn)對于遠(yuǎn)程對象的訪問。一般來說趾访，如果是與一個遠(yuǎn)程Service對象進(jìn)行通信态秧，那么這里返回的一定是一個Binder代理對象，這個IBinder參數(shù)的實(shí)際上是BinderProxy;
再看看我們對于aidl的add 方法的實(shí)現(xiàn)扼鞋；在Stub類里面申鱼，add是一個抽象方法，我們需要繼承這個類并實(shí)現(xiàn)它藏鹊；如果Client和Server在同一個進(jìn)程润讥，那么直接就是調(diào)用這個方法；那么盘寡，如果是遠(yuǎn)程調(diào)用楚殿，這中間發(fā)生了什么呢？Client是如何調(diào)用到Server的方法的竿痰？
我們知道脆粥，對于遠(yuǎn)程方法的調(diào)用，是通過Binder代理完成的影涉，在這個例子里面就是Proxy類变隔；Proxy對于add方法的實(shí)現(xiàn)如下：
Override
public int add(int a, int b) throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeInt(a);
_data.writeInt(b);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_add, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
_result = _reply.readInt();
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
它首先用Parcel把數(shù)據(jù)序列化了，然后調(diào)用了transact方法蟹倾；這個transact到底做了什么呢匣缘？這個Proxy類在asInterface方法里面被創(chuàng)建，前面提到過鲜棠，如果是Binder代理那么說明驅(qū)動返回的IBinder實(shí)際是BinderProxy, 因此我們的Proxy類里面的mRemote實(shí)際類型應(yīng)該是BinderProxy肌厨；我們看看BinderProxy的transact方法：(Binder.java的內(nèi)部類)
public native boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply,
int flags) throws RemoteException;
這是一個本地方法；它的實(shí)現(xiàn)在native層豁陆，具體來說在frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp文件柑爸，里面進(jìn)行了一系列的函數(shù)調(diào)用，調(diào)用鏈實(shí)在太長這里就不給出了盒音；要知道的是它最終調(diào)用到了talkWithDriver函數(shù)表鳍；看這個函數(shù)的名字就知道馅而，通信過程要交給驅(qū)動完成了；這個函數(shù)最后通過ioctl系統(tǒng)調(diào)用譬圣，Client進(jìn)程陷入內(nèi)核態(tài)瓮恭，Client調(diào)用add方法的線程掛起等待返回；驅(qū)動完成一系列的操作之后喚醒Server進(jìn)程胁镐，調(diào)用了Server進(jìn)程本地對象的onTransact函數(shù)（實(shí)際上由Server端線程池完成）偎血。我們再看Binder本地對象的onTransact方法（這里就是Stub類里面的此方法）：
@Override
public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
switch (code) {
case INTERFACE_TRANSACTION: {
reply.writeString(DESCRIPTOR);
return true;
}
case TRANSACTION_add: {
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
int _arg0;
_arg0 = data.readInt();
int _arg1;
_arg1 = data.readInt();
int _result = this.add(_arg0, _arg1);
reply.writeNoException();
reply.writeInt(_result);
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
在Server進(jìn)程里面，onTransact根據(jù)調(diào)用號（每個AIDL函數(shù)都有一個編號盯漂，在跨進(jìn)程的時候，不會傳遞函數(shù)笨农，而是傳遞編號指明調(diào)用哪個函數(shù)）調(diào)用相關(guān)函數(shù)就缆；在這個例子里面，調(diào)用了Binder本地對象的add方法谒亦；這個方法將結(jié)果返回給驅(qū)動竭宰，驅(qū)動喚醒掛起的Client進(jìn)程里面的線程并將結(jié)果返回。于是一次跨進(jìn)程調(diào)用就完成了份招。
至此切揭，你應(yīng)該對AIDL這種通信方式里面的各個類以及各個角色有了一定的了解；它總是那么一種固定的模式：一個需要跨進(jìn)程傳遞的對象一定繼承自IBinder锁摔，如果是Binder本地對象廓旬，那么一定繼承Binder實(shí)現(xiàn)IInterface，如果是代理對象谐腰，那么就實(shí)現(xiàn)了IInterface并持有了IBinder引用读串；
Proxy與Stub不一樣淆院，雖然他們都既是Binder又是IInterface，不同的是Stub采用的是繼承（is 關(guān)系），Proxy采用的是組合（has 關(guān)系）挨队。他們均實(shí)現(xiàn)了所有的IInterface函數(shù)，不同的是力喷，Stub又使用策略模式調(diào)用的是虛函數(shù)（待子類實(shí)現(xiàn)）慷妙，而Proxy則使用組合模式。為什么Stub采用繼承而Proxy采用組合芹枷？事實(shí)上衅疙，Stub本身is一個IBinder（Binder），它本身就是一個能跨越進(jìn)程邊界傳輸?shù)膶ο笳壤牵运美^承IBinder實(shí)現(xiàn)transact這個函數(shù)從而得到跨越進(jìn)程的能力（這個能力由驅(qū)動賦予）炼蛤。Proxy類使用組合，是因?yàn)樗魂P(guān)心自己是什么蝶涩，它也不需要跨越進(jìn)程傳輸理朋，它只需要擁有這個能力即可絮识，要擁有這個能力，只需要保留一個對IBinder的引用嗽上。如果把這個過程做一個類比次舌，在封建社會，Stub好比皇帝兽愤，可以號令天下彼念，他生而具有這個權(quán)利（不要說宣揚(yáng)封建迷信。浅萧。）如果一個人也想號令天下逐沙，可以，“挾天子以令諸侯”洼畅。為什么不自己去當(dāng)皇帝吩案，其一，一般情況沒必要帝簇，當(dāng)了皇帝其實(shí)限制也蠻多的是不是徘郭？我現(xiàn)在既能掌管天下，又能不受約束（Java單繼承）丧肴；其二残揉，名不正言不順啊，我本來特么就不是（Binder）芋浮，你非要我是說不過去抱环，搞不好還會造反。最后呢途样，如果想當(dāng)皇帝也可以江醇，那就是asBinder了。在Stub類里面何暇，asBinder返回this陶夜，在Proxy里面返回的是持有的組合類IBinder的引用。
再去翻閱系統(tǒng)的ActivityManagerServer的源碼裆站，就知道哪一個類是什么角色了：IActivityManager是一個IInterface条辟，它代表遠(yuǎn)程Service具有什么能力，ActivityManagerNative指的是Binder本地對象（類似AIDL工具生成的Stub類）宏胯，這個類是抽象類羽嫡，它的實(shí)現(xiàn)是ActivityManagerService；因此對于AMS的最終操作都會進(jìn)入ActivityManagerService這個真正實(shí)現(xiàn)肩袍；同時如果仔細(xì)觀察杭棵，ActivityManagerNative.java里面有一個非公開類ActivityManagerProxy, 它代表的就是Binder代理對象；是不是跟AIDL模型一模一樣呢？那么ActivityManager是什么魂爪？他不過是一個管理類而已先舷，可以看到真正的操作都是轉(zhuǎn)發(fā)給ActivityManagerNative進(jìn)而交給他的實(shí)現(xiàn)ActivityManagerService 完成的。
OK滓侍，本文就講到這里了蒋川，要深入理解Binder，需要自己下功夫撩笆；那些native層以及驅(qū)動里面的調(diào)用過程捺球，用文章寫出來根本沒有意義，需要自己去跟蹤夕冲；接下來你可以：
- 看Android文檔氮兵，
Parcel, IBinder, Binder等涉及到跨進(jìn)程通信的類； - 不依賴AIDL工具歹鱼，手寫遠(yuǎn)程Service完成跨進(jìn)程通信
- 看《Binder設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》
- 看老羅的博客或者書（書結(jié)構(gòu)更清晰）
- 再看《Binder設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》
- 學(xué)習(xí)Linux系統(tǒng)相關(guān)知識胆剧；自己看源碼。
