Android跨进程通信Binder

为什么要造轮子-Binder

先看Linux系统默认为我们提供了哪些进程通信机制:

IPC 即 Inter-Process Communication (进程间通信)

1、管道

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通过内核空间建立管道,进行跨进程通信

2、共享内存

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共享内存,着重于强调把同一片内存,map到多个进程的虚拟地址空间(在相应进程找到一个VMA区域),以便于CPU可以在各个进程访问到这片内存。

3、文件

通过将数据写入到一个文件中,不同进程可以对这个文件进行读取访问,来达到跨进程通信目的。 不过,多进程同时访问一个文件,存在并发和IO性能低的问题

4、Socket

Android 进阶:进程通信之 Socket (启本地服务进行连接)

Linux跨进程通信对比

通信方式 性能 安全 模型
管道 性能低,跨进程通信需拷贝2次数据 安全 1v1
共享内存 性能最高,不需要拷贝数据 数据不安全,多线程比较难控制 NvN
Socket 性能最低,2次拷贝,用户和内核的CPU状态切换 安全 NvN
文件共享 性能低,2次拷贝 不安全 NvN

有没有性能更好拷贝一次和安全的跨进程通信?

Binder

  • 性能:拷贝一次数据,但数据大小限制=1M-8k
  • 安全:为每个APP分配UID,同时支持实名和匿名
  • NvN
相关机制

Binder Server会专门建二段用于binder通信的虚拟内存区间,一段在内核态,一段在用户空间。这两段虚拟地址空间映射到同样的物理地址上,当有数据拷贝到Binder Server的内核态地址空间,实际上用户态也就可以直接访问了。当Binder client要把一个数据块拷贝(调用系统copy_from_user()从用户空间copy到内核空间)到binder server(通过binder transaction)的时候,实际上会在binder server的内核虚拟地址空间中分配一块内存,并把binder client的用户地址空间的数据拷贝到binder server的内核空间。因为binder server的binder内存区域被同时映射到用户空间和内核空间,因此就可以省略一次数据考虑,提高了性能。


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Binder使用场景对比

并不是实现了IBinder接口就是跨进程通信,在Stub#asInterface(android.os.IBinder obj)中android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR)有判断是否为同一进程,在同一进程会用进程内部通信。

1、定义进程A的Activity
2、定义进程B的Server
3、根据需求接口定义AIDL接口
4、activity和server进行绑定并通过aidl接口进行通信

Android 进阶:进程通信之 Binder 机制浅析
Android 进阶:进程通信之 AIDL 解析

通信方式 优点 缺点 使用场景
Intent 简单易用 只能传输Bundle支持的数据类型 四大组件的进程通信,Activity,Broadcast
AIDL 功能强大,支持一对多的并发通信,支持实时通信 使用稍复杂,需要处理好线程同步 一对多通信且有RPC需求
Message 功能一般,支持一对多的串行通信,支持一对多并发数据共享 不能很好处理并发现象,只能传输Bundle支持的数据类型 低并发的一对多即时通信
ContentProvider 数据访问方面功能强大,支持一对多并发数据共享 受约束的AIDL,主要提供数据源的CRUD操作 一对多的进程间的数据共享

Binder 通信机制

Binder四层通信协议


四层协议
  • 按进程通信
    从进程角度看,参与Binder通信的实体有三个:Client、 Server和ServiceManager。Server中的service组件对外提供了服务,但是需要对外公布,因此它会向ServiceManager注册自己的服务。Client想要请求服务的时候统一到ServiceManager去查询,获取了对应的描述符后即可以通过该描述符和Service组件进行通信。当然,这些IPC通信并不是直接在Client、Server和ServiceManager之间进行的,而都是需要通过Binder Driver间接完成。

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  • Binder 机制跨进程通信流程


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    再细分


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  • BpBinder和BBinder
    BpBinder和BBinder在Native IPC层,
    BpBinder 发送消息给Service对象,并处理相关事件。
    BBinder 接受Client发送信息,并处理事件。

Binder源码分析

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资料引用

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