Android跨进程通信Binder机制浅析

本文为自己多年来在Android实战开发过程中总结归纳的一些常见问题,现在分享出来希望对初学者有所帮助。

本文出自门心叼龙的博客,转载请注明出处: https://blog.csdn.net/geduo_83/article/details/86560675

目录

1. 什么IPC?Linux中现有的IPC通信方式都有哪些?

2. 什么是Binder?

3. 为什么 Android 要采用 Binder 作为 IPC 机制?

4. Binder通信中的内存分配?

5. framework Binder架构图?


1. 什么IPC?Linux中现有的IPC通信方式都有哪些?

IPC的全称是:Inter-Process Communication 即进程间通信

  • 1.1 管道:在创建时分配一个page大小的内存,缓存区大小比较有限
  • 1.2 消息队列:信息复制两次,额外的CPU消耗;不合适频繁或信息量大的通信;
  • 1.3 共享内存:无须复制,共享缓冲区直接付附加到进程虚拟地址空间,速度快;但进程间的同步问题操作系统无法实现,必须各进程利用同步工具解决;
  • 1.4 套接字:作为更通用的接口,传输效率低,主要用于不通机器或跨网络的通信;
  • 1.5 信号量:常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段
  • 2.6 信号:不适用于信息交换,更适用于进程中断控制,比如非法内存访问,杀死某个进程等;

2. 什么是Binder?

Binder是基于Open-Binder开发的,是Android系统专有的跨进程通信实现机制,它位于Linux内核层,具有性能好,稳定性强、安全性强的特点,在整个Android操作系统中具有很高的江湖地位,可以说无Binder,不Android

3. 为什么 Android 要采用 Binder 作为 IPC 机制?

是否Android系统内部所有的进程都采取的Binder通信?
不是, Zygote采用的是Socket、杀死进程采用的是信号

  • 3.1 从性能的角度

数据拷贝次数:Binder数据拷贝只需要一次,而管道、消息队列、Socket都需要2次,但共享内存方式一次内存拷贝都不需要;从性能角度看,Binder性能仅次于共享内存。

  • 3.2 从稳定性的角度

Binder是基于C/S架构的,简单解释下C/S架构,架构清晰明朗,Server端与Client端相对独立,稳定性较好;而共享内存实现方式复杂,没有客户与服务端之别, 需要充分考虑到访问临界资源的并发同步问题,否则可能会出现死锁等问题;从这稳定性角度看,Binder架构优越于共享内存。

  • 3.3 从安全的角度

传统IPC只能由用户在数据包里填入UID/PID;另外,可靠的身份标记只有由IPC机制本身在内核中添加。其次传统IPC访问接入点是开放的,无法建立私有通道。从安全角度,Binder的安全性更高。

  • 3.4 从语言层面的角度

大家多知道Linux是基于C语言(面向过程的语言),而Android是基于Java语言(面向对象的语句),从语言层面,Binder更适合基于面向对象语言的Android系统,对于Linux系统可能会有点“水土不服”。

  • 3.5 从公司战略的角度

4. Binder通信中的内存分配?

当Client端与Server端发送数据时,Client(作为数据发送端)先从自己的进程空间把IPC通信数据copy_from_user拷贝到内核空间,而Server端(作为数据接收端)与内核共享数据,不再需要拷贝数据,整个过程只发生一次内存拷贝。一般地做法,需要Client端进程空间拷贝到内核空间,再由内核空间拷贝到Server进程空间,会发生两次拷贝。对于共享内存虽然效率高,但是对于多进程的同步问题比较复杂,而管道/消息队列等IPC需要复制2两次,效率较低

image
image.gif

5. framework Binder架构图?

binder在framework层,采用JNI技术来调用native(C/C++)层的binder架构,从而为上层应用程序提供服务。 看过binder系列之前的文章,我们知道native层中,binder是C/S架构,分为Bn端(Server)和Bp端(Client)。对于java层在命名与架构上非常相近,同样实现了一套IPC通信架构。
Binder在整个Android系统中有这举足轻重的地位,在Native层有一套完整的binder通信的C/S架构(图中的蓝色),Bpinder作为客户端,BBinder作为服务端。基于naive层的Binder框架,Java也有一套镜像功能的binder C/S架构,通过JNI技术,与native层的binder对应,Java层的binder功能最终都是交给native的binder来完成。从kernel到native,jni,framework层的架构所涉及的所有有关类和方法见Binder类图。

image
image.gif

Binder通信采用C/S架构,从组件视角来说,包含Client、Server、ServiceManager以及binder驱动,其中ServiceManager用于管理系统中的各种服务

  • 注册服务(addService):

Server进程要先注册Service到ServiceManager。该过程:Server是客户端,ServiceManager是服务端。
获取服务(getService):Client进程使用某个Service前,须先向ServiceManager中获取相应的Service。该过程:Client是客户端,ServiceManager是服务端。

  • 使用服务:

Client根据得到的Service信息建立与Service所在的Server进程通信的通路,然后就可以直接与Service交互。该过程:client是客户端,server是服务端。
client端:BpBinder.transact()来发送事务请求;
server端:BBinder.onTransact()会接收到相应事务。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 218,284评论 6 506
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,115评论 3 395
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,614评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,671评论 1 293
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,699评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,562评论 1 305
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,309评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,223评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,668评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,859评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,981评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,705评论 5 347
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,310评论 3 330
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,904评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,023评论 1 270
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,146评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,933评论 2 355

推荐阅读更多精彩内容