Android Binder简介

Android Binder 框架层简介

​ 本文主在简单介绍框架层的结构及使用，从Kernel 源码看从V3.19之后已经支持binder驱动，默认不编译，如需使用需要配置编译选项：make menuconfig

驱动源码：kernel/msm-4.9/drivers/android(高通源码目录)
框架源码：frameworks/native/libs/binder

Kernel源码在线：https://elixir.bootlin.com

Device Drivers->Android->Android Binder IPC Driver
#Android Binder IPC Driver 都勾选上

框架代码介绍如下（只做简单介绍几个重要点，细节较多，不详细介绍）：

一、RefBase android非常重要的基础库

#源码路径：
	system\core\libutils\include\utils\RefBase.h
	system\core\libutils\RefBase.cpp

RefBase 是Android内部的智能指针，采用引用计数实现对象的生命周期管理。CPP继承RefBase即可使用智能指针。

RefBase两种使用方式：

​ 强引用计数：sp
​ 弱引用计数：wp

RefBase生命周期控制有两种：STRONG模式（OBJECT_LIFETIME_STRONG）、WEAK 模式（OBJECT_LIFETIME_WEAK），默认使用强引用模式，可通过void extendObjectLifetime(int32_t mode);接口切换模式

​ STRONG模式：强引用归零时立即销毁对象
​ WEAK 模式：需强、弱引用计数均归零才销毁对象

二、IInterface.h/IInterface.cpp

class IInterface : public virtual RefBase
{
public:
    IInterface();
    static sp<IBinder>  asBinder(const IInterface*);
    static sp<IBinder>  asBinder(const sp<IInterface>&);
protected:
    virtual                     ~IInterface();
    virtual IBinder*            onAsBinder() = 0;
}

​ 源码中看到IInterface只是定义简单的几个接口，两个模板类BpInterface及BnInterface，其中BnInterface在服务端实现，BpInterface在客户端实现。定义了DECLARE_META_INTERFACE、IMPLEMENT_META_INTERFACE两个预处理，DECLARE_META_INTERFACE是接口的定义，在继承IInterface类的声明中替换，DECLARE_META_INTERFACE是方法的实现。如IShellCallback示例：

//IShellCallback.h
class IShellCallback : public IInterface{
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(ShellCallback);//替换为定义的接口
    virtual int openFile(const String16& path, const String16& seLinuxContext,
            const String16& mode) = 0;
    enum {
        OP_OPEN_OUTPUT_FILE = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION
    };
};

class BnShellCallback : public BnInterface<IShellCallback>{
public:
     virtual status_t    onTransact( uint32_t code,
                                    const Parcel& data,
                                    Parcel* reply,
                                    uint32_t flags = 0);
};

//IShellCallback.cpp
class BpShellCallback : public BpInterface<IShellCallback>{
public:
    explicit BpShellCallback(const sp<IBinder>& impl): BpInterface<IShellCallback>(impl){}
    virtual int openFile(const String16& path, const String16& seLinuxContext,
            const String16& mode) {
        Parcel data, reply;
        data.writeInterfaceToken(IShellCallback::getInterfaceDescriptor());
        data.writeString16(path);
        data.writeString16(seLinuxContext);
        data.writeString16(mode);
        remote()->transact(OP_OPEN_OUTPUT_FILE, data, &reply, 0);
        reply.readExceptionCode();
        int fd = reply.readParcelFileDescriptor();
        return fd >= 0 ? fcntl(fd, F_DUPFD_CLOEXEC, 0) : fd;
    }
}

IMPLEMENT_META_INTERFACE(ShellCallback, "com.android.internal.os.IShellCallback");//替换为接口的实现

status_t BnShellCallback::onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){
    ....
}

三、IBinder.h

//frameworks\native\libs\binder\include\binder\IBinder.h
class [[clang::lto_visibility_public]] IBinder : public virtual RefBase{
    enum {
        FIRST_CALL_TRANSACTION  = 0x00000001,//第一个方法的序列号，比较重要
        LAST_CALL_TRANSACTION   = 0x00ffffff,
        ...
    }
    //接口定义
    IBinder();
    virtual sp<IInterface>  queryLocalInterface(const String16& descriptor);
    virtual const String16& getInterfaceDescriptor() const = 0;
    virtual bool            isBinderAlive() const = 0;
    ....
}

​ 从源码看只是一些接口定义

四、Binder.h/Binder.cpp

​ 定义BBinder、BpRefBase相关接口。BBinder是服务端（Server）实现的核心基类，负责处理客户端发起的跨进程请求，作为服务端 Binder 对象的基类，通过重写BBinder的 ‌**onTransact()**‌ 方法解析并执行客户端请求。该方法接收三个参数：

• code：标识客户端调用的方法编号

• data：包含调用参数的 Parcel 对象

• reply：用于返回结果的 Parcel 对象

  继承关系：BnxxxService->BnInterface->BBbinder->IBinder->RefBase

  BpInterface继承BpRefBase作为客户端在interface_cast后将IBinder转为远程对象（IxxxService）

  继承关系：BpxxxService->BpInterface->BpRefBase->RefBase

五、BpBinder.h/BpBinder.cpp

​ BpBinder 是Binder通讯中非常重要环节，主要负责与驱动层通讯（ioctl），IBinder持有此对象，通过ProcessState中的getStrongProxyForHandle、getWeakProxyForHandle初始化，在通讯中通过IPCThreadState的transact方法将消息发送到kernel层。同一服务的多个代理可能共享相同 BpBinder 实例，具体逻辑在框架内部实现，在使用Binder通讯过程中不涉及这块。

六、ProcessState.h/ProcessState.cpp

​ ProcessState负责分配内存，大小为BINDER_VM_SIZE（需要为内存页的整数倍，内存的page概念：PAGE_SIZE=4K=4096Byte,可通过getconf PAGESIZE查看），也可通过修改此参数调整Binder内存，内存起始地址为mVMStart，句柄mDriverFD。每个进程仅有一个实例，维护 Binder 线程池（IPCThreadState），负责全局资源管理。

​ 另外在ProcessState中可将binder 设置为ServiceManager，负责其他xxxManagerService的管理工作，ServiceManager只能有一个。

七、IPCThreadState.h/IPCThreadState.cpp

​ IPCThreadState为Binder通讯线程，默认有15+1个线程（一个主线程+15个子线程BINDER_SET_MAX_THREADS）。每个IPCThreadState都持有ProcessState的对象mProcess，通过mDriverFD与kernel 通讯。通讯命令有下发（kCommandStrings）及回复（kReturnStrings），具体的逻辑可参考：https://blog.youkuaiyun.com/zhendeC1/article/details/137254671介绍