Android世界的粘合剂——Binder

Android是个多进程的操作系统,进程包括系统服务和应用程序进程,进程与进程之间并不是孤立的,而是可以通过Binder机制相互通信的,可以说Binder是Android系统进程间的粘合剂,将各个独立的进程粘合起来形成一个统一的整体。

为什么要使多进程服务的模式

首先,可以降低第三方应用程序的包大小,系统中有很多服务,比如窗口管理、通知栏管理、通讯录管理等,如果将系统的服务以SDK的形式提供给APP,那么APP的包将会很臃肿,系统中的应用将会存在很多相同的代码。因此通过C/S架构的多线程模式,可以将服务实现成一个服务进程,接收客户进程的请求,返回结果,因此客户进程便被轻量化了。同时,这样也提供访问权限的控制,比如并不是每个进程都能访问用户的通讯录,通讯录服务进程可以统一管理。

Binder世界的成员

Binder世界的成员有:
· Client:客户端进程,可以是应用程序,也可以是Server
· Server:服务端进程
· ServiceManager:服务管理进程
· binder设备:Linux设备
需要注意的是,Client、Server、ServiceManager之间的通信,都是经过binder设备进行的。Client、Server、ServiceManager运行于用户空间,binder设备驱动运行于内核空间。

Client进程

常见的情况是,Client进程(比如应用程序)需要与系统的某个Service交互,这个Service一定驻留在某个Server进程中,为了与Server通信,Client进程需要先获得Server进程的信息。那么它首先需要从ServiceManager进程中查询Server进程,获得Server进程的地址,才能建立Client与Server的通信通路。
举个例子,比如Client进程想要与MediaPlayerService服务通信,首先通过函数defaultServiceManager()来获得IServiceManager对象,然后通过IServiceManagergetService(String16("media.player"))方法拿到对应服务的binder(实际上是BpBinder对象),然后通过interface_cast<IMediaPlayerService>(binder)的方式将这个binder包装到IMediaPlayerService对象中,从而打通了业务和底层的通信。

Server进程

Android系统提供许多服务,比如ActivityManagerService、WindowManagerService、MediaPlayerService等,多个服务可能驻留在同一个进程中,比如MediaServer进程就驻留着以下几个服务:
· AudioFlinger:音频系统中的重要核心服务。
· AudioPolicyService:音频系统中关于音频策略的重要服务。
· MediaPlayerService:多媒体系统中的重要服务。
· CameraService:有关摄像/照相的重要服务。
Server启动的时候,需要使用Binder机制,与ServiceManager进程通信,将各个Service加入到ServiceManager进程中,然后启动线程,不断与binder驱动交流,来监听客户端的请求。

ServiceManager进程

ServiceManager是Binder世界里最特殊的进程,它的地址是0,ServiceManager进程启动的时候,首先获取binder设备,然后告诉binder设备,自己是ServiceManager进程(调用ioctl函数,将自己的地址设置为0),然后启动循环,不断与binder设备交流,监听客户端的请求,这里的请求比如:

  1. Service请求将自己加入到ServiceManager
  2. Client根据Service的名字查询某个Service的地址
  3. 列出系统所有的Service

binder设备

linux设备,它是android在内核中专门用于完成进程间通信而设置的一个虚拟设备,有自己的驱动程序,其驱动是运行于内核空间的进程,负责进程间binder通信的建立、binder在进程间的传递、binder的引用计数、数据包在进程间的传递等一系列底层支持,它与应用进程之间定义了一套接口协议。可以通过open()函数来打开该设备,

int fd =open("/dev/binder", O_RDWR);

系统中的进程可以通过ioctl系统调用向它传输数据,Client、Server、ServiceManager之间的通信,都需要由binder设备中转,无法自行通信。

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