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一、Binder機(jī)制概述

在Android開發(fā)中，很多時(shí)候我們需要用到進(jìn)程間通信，所謂進(jìn)程間通信，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的機(jī)制有很多種，比如說socket、pipe等，Android中進(jìn)程間通信的方式主要有三種：

1.標(biāo)準(zhǔn)linux Kernel IPC 接口；

2.標(biāo)準(zhǔn)D-BUS接口；

3.Binder接口。

其中，Binder機(jī)制是使用最且最被認(rèn)可的，因?yàn)锽inder機(jī)制有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.相對(duì)于其它IPC機(jī)制，Binder機(jī)制更加簡(jiǎn)潔和快速；

2.消耗的內(nèi)存相對(duì)更少；

3.傳統(tǒng)的IPC機(jī)制可能會(huì)增加進(jìn)程的開銷，以及出現(xiàn)進(jìn)程過載和安全漏洞，Binder機(jī)制則有效避免和解決了這些問題。

Binder機(jī)制是Android系統(tǒng)的核心機(jī)制，幾乎貫穿于整個(gè)Android系統(tǒng)，Android系統(tǒng)基本上可以看作是一個(gè)基于binder通信機(jī)制的C/S架構(gòu)，Binder就像網(wǎng)絡(luò)，把Android系統(tǒng)的各個(gè)部分連接到了一起。利用Binder機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

1.用驅(qū)動(dòng)程序來推進(jìn)進(jìn)程間通信；

2.通過共享內(nèi)存來提高性能；

3.為進(jìn)程請(qǐng)求分配每個(gè)進(jìn)程的線程池；

4.針對(duì)系統(tǒng)中的對(duì)象引入了引用計(jì)數(shù)和跨進(jìn)程的對(duì)象引用映射；

5.進(jìn)程間同步調(diào)用。

二.什么是Binder

1. 直觀來說，Binder是Android中的一個(gè)類，它繼承了IBinder接口

2. 從IPC角度來說，Binder是Android中的一種跨進(jìn)程通信方式，Binder還可以理解為一種虛擬的物理設(shè)備，它的設(shè)備驅(qū)動(dòng)是/dev/binder，該通信方式在Linux中沒有

3. 從Android Framework角度來說，Binder是ServiceManager連接各種Manager（ActivityManager、WindowManager，etc）和相應(yīng)ManagerService的橋梁

4. 從Android應(yīng)用層來說，Binder是客戶端和服務(wù)端進(jìn)行通信的媒介，當(dāng)你bindService的時(shí)候，服務(wù)端會(huì)返回一個(gè)包含了服務(wù)端業(yè)務(wù)調(diào)用的Binder對(duì)象，通過這個(gè)Binder對(duì)象，客戶端就可以獲取服務(wù)端提供的服務(wù)或者數(shù)據(jù)，這里的服務(wù)包括普通服務(wù)和基于AIDL的服務(wù)

三、為什么Android內(nèi)核要使用Binder

Android中有大量的CS（Client-Server）應(yīng)用方式，這就要求Android內(nèi)部提供IPC方法，而linux所支持的進(jìn)程通信方式有兩個(gè)問題：性能和安全性。

目前l(fā)inux支持的IPC包括傳統(tǒng)的管道，System V IPC(消息隊(duì)列/共享內(nèi)存/信號(hào)量)，以及socket，但只有socket支持Client-Server的通信方式，由于socket是一套通用的網(wǎng)絡(luò)通信方式，其傳輸效率低下切有很大的開銷，比如socket的連接建立過程和中斷連接過程都是有一定開銷的。消息隊(duì)列和管道采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式，即數(shù)據(jù)先從發(fā)送方緩存區(qū)拷貝到內(nèi)核開辟的緩存區(qū)中，然后再從內(nèi)核緩存區(qū)拷貝到接收方緩存區(qū)，至少有兩次拷貝過程。共享內(nèi)存雖然無需拷貝，但控制復(fù)雜，難以使用。

在安全性方面，Android作為一個(gè)開放式，擁有眾多開發(fā)者的的平臺(tái)，應(yīng)用程序的來源廣泛，確保智能終端的安全是非常重要的。終端用戶不希望從網(wǎng)上下載的程序在不知情的情況下偷窺隱私數(shù)據(jù)，連接無線網(wǎng)絡(luò)，長(zhǎng)期操作底層設(shè)備導(dǎo)致電池很快耗盡等等。傳統(tǒng)IPC沒有任何安全措施，完全依賴上層協(xié)議來確保。首先傳統(tǒng)IPC的接收方無法獲得對(duì)方進(jìn)程可靠的UID/PID（用戶ID/進(jìn)程ID），從而無法鑒別對(duì)方身份。Android為每個(gè)安裝好的應(yīng)用程序分配了自己的UID，故進(jìn)程的UID是鑒別進(jìn)程身份的重要標(biāo)志。使用傳統(tǒng)IPC只能由用戶在數(shù)據(jù)包里填入U(xiǎn)ID/PID，但這樣不可靠，容易被惡意程序利用。可靠的身份標(biāo)記只有由IPC機(jī)制本身在內(nèi)核中添加。其次傳統(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，system V的鍵值，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(duì)端建立連接，不管怎樣都無法阻止惡意程序通過猜測(cè)接收方地址獲得連接。

基于以上原因，Android需要建立一套新的IPC機(jī)制來滿足系統(tǒng)對(duì)通信方式，傳輸性能和安全性的要求，這就是Binder。Binder基于 Client-Server通信模式，傳輸過程只需一次拷貝，為發(fā)送發(fā)添加UID/PID身份，既支持實(shí)名Binder也支持匿名Binder，安全性高。

}（1）：首先，它申明了倆個(gè)方法getBookList和addBook，顯然這就是我們?cè)贗bookManager.aidl中所申明的方法。同時(shí)它還倆個(gè)整形的id分別用于表示這倆個(gè)方法。（2）：接著，它申明了一個(gè)內(nèi)部類Stub，這個(gè)Stub就是一個(gè)Binder類，當(dāng)客戶端和服務(wù)端都位于同一個(gè)進(jìn)程時(shí)，方法調(diào)用不會(huì)走跨進(jìn)程的transact過程，而當(dāng)倆者位于不同進(jìn)程時(shí)，方法調(diào)用走transact過程，這個(gè)邏輯是由于Stub的內(nèi)部代理類Proxy來完成。這么看來，IbookManager這個(gè)接口的確很簡(jiǎn)單，但是我們也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這個(gè)接口的核心實(shí)現(xiàn)就是它的內(nèi)部類Stub和Stub的內(nèi)部代理類Proxy.DESCRIPTORBinder的唯一標(biāo)識(shí)，一般用當(dāng)前Binder的類名表示，比如本例中的com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManagerasInterface用于將服務(wù)端的Binder對(duì)象轉(zhuǎn)換成客戶端所需的AIDL接口對(duì)象的類型，這種轉(zhuǎn)換過程是區(qū)分進(jìn)程的，如果客戶端和服務(wù)端位于同一進(jìn)程，那么此方法返回的就是服務(wù)端的Stub對(duì)象本身，否則返回的就是系統(tǒng)封裝后的Stub.proxy對(duì)象。asBinder此方法返回當(dāng)前Binder對(duì)象onTransact這個(gè)方法運(yùn)行在服務(wù)端中的Binder線程池中，當(dāng)客戶端發(fā)起跨進(jìn)程請(qǐng)求時(shí)，遠(yuǎn)程請(qǐng)求會(huì)通過底層封裝后交由此方法來處理。服務(wù)端通過code可以確定客戶端所請(qǐng)求的目標(biāo)到底是什么。當(dāng)目標(biāo)方法執(zhí)行完畢后，就向reply中寫入返回值。需要注意的是，如果此方法返回false,那么客戶端的請(qǐng)求會(huì)失敗，因此我們可以利用這個(gè)特性來進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證，畢竟我們也不希望隨便一個(gè)進(jìn)程都能遠(yuǎn)程調(diào)用我們的服務(wù)。雖然我們知道了BInder的工作機(jī)制，但是還需要說明倆點(diǎn)：1.當(dāng)客戶端發(fā)起遠(yuǎn)程請(qǐng)求時(shí)，由于當(dāng)前線程會(huì)被掛起直至服務(wù)端進(jìn)程返回?cái)?shù)據(jù)，所以如果一個(gè)遠(yuǎn)程方法很耗時(shí)，那么不能在UI線程中發(fā)起此遠(yuǎn)程請(qǐng)求。2.由于服務(wù)器的Binder方法運(yùn)行在Binder線程池，所以Binder方法不管是否耗時(shí)都應(yīng)該采用同步的方式去實(shí)現(xiàn)。，因?yàn)樗呀?jīng)運(yùn)行在一個(gè)線程中了。

四、Binder機(jī)制的工作流程

從上面我們可以知道Binder工作機(jī)制的流程：

1.客戶端獲取服務(wù)端的帶來對(duì)象（proxy）。我們需要明確的是客戶端進(jìn)程并不能直接操作服務(wù)端中的方法，如果要操作服務(wù)端中的方法，那么有一個(gè)可行的解決方法就是在客戶端建立一個(gè)服務(wù)端進(jìn)程的代理對(duì)象，這個(gè)代理對(duì)象具備和服務(wù)端進(jìn)程一樣的功能，要訪問服務(wù)端進(jìn)程中的某個(gè)方法，只需要訪問代理對(duì)象中對(duì)應(yīng)的方法即可；

2.客戶端通過調(diào)用代理對(duì)象向服務(wù)端發(fā)送請(qǐng)求。

3.代理對(duì)象將用戶請(qǐng)求通過Binder驅(qū)動(dòng)發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)程；

4.服務(wù)端進(jìn)程處理客戶端發(fā)過來的請(qǐng)求，處理完之后通過Binder驅(qū)動(dòng)返回處理結(jié)果給客戶端的服務(wù)端代理對(duì)象；

5.代理對(duì)象將請(qǐng)求結(jié)果進(jìn)一步返回給客戶端進(jìn)程。

通過以上5個(gè)步驟，就完成了一次Binder通信。

下面我們給出一張Binder的工作機(jī)制圖

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