Android 进程间通信之Binder & AIDL

一、 Android的Binder机制

1.1.1 Binder概述 
Binder其实也不是Android提出来的一套新的进程间通信机制，它是基于OpenBinder来实现的。Binder是一种进程间通信机制，它是一种类似于COM和CORBA分布式组件架构，是提供远程过程调用（RPC）功能。 
什么是Binder 
1. 直观来说，Binder是Android中的一个类，它继承了IBinder接口 
2. 从IPC角度来说，Binder是Android中的一种跨进程通信方式，Binder还可以理解为一种虚拟的物理设备，它的设备驱动是/dev/binder，该通信方式在Linux中没有 
3. 从Android Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager（ActivityManager、WindowManager，etc）和相应ManagerService的桥梁 
4. 从Android应用层来说，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当你bindService的时候，服务端会返回一个包含了服务端业务调用的Binder对象，通过这个Binder对象，客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据，这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务 
在Android系统的Binder机制中，由一系统组件组成，分别是Client、Server、Service Manager和Binder驱动程序，其中Client、Server和Service Manager运行在用户空间，Binder驱动程序运行内核空间，如图1-1所示。Binder就是一种把这四个组件粘合在一起的粘结剂，其中核心组件便是Binder驱动程序了，Service Manager提供了辅助管理的功能，Client和Server正是在Binder驱动和Service Manager提供的基础设施上，进行Client-Server之间的通信。Service Manager和Binder驱动已经在Android平台中实现好，开发者只要按照规范实现自己的Client和Server组件就可以了。 
 
图1-1 Binder架构图 
1.1.2 为什么使用Binder 
Android中有大量的CS（Client-Server）应用方式，这就要求Android内部提供IPC方法，而linux所支持的进程通信方式有两个问题：性能和安全性。 
目前linux支持的IPC包括传统的管道，System V IPC(消息队列/共享内存/信号量)，以及socket，但只有socket支持Client-Server的通信方式，由于socket是一套通用的网络通信方式，其传输效率低下切有很大的开销，比如socket的连接建立过程和中断连接过程都是有一定开销的。消息队列和管道采用存储-转发方式，即数据先从发送方缓存区拷贝到内核开辟的缓存区中，然后再从内核缓存区拷贝到接收方缓存区，至少有两次拷贝过程。共享内存虽然无需拷贝，但控制复杂，难以使用。 
在安全性方面，Android作为一个开放式，拥有众多开发者的的平台，应用程序的来源广泛，确保智能终端的安全是非常重要的。终端用户不希望从网上下载的程序在不知情的情况下偷窥隐私数据，连接无线网络，长期操作底层设备导致电池很快耗尽等等。传统IPC没有任何安全措施，完全依赖上层协议来确保。首先传统IPC的接收方无法获得对方进程可靠的UID/PID（用户ID/进程ID），从而无法鉴别对方身份。Android为每个安装好的应用程序分配了自己的UID，故进程的UID是鉴别进程身份的重要标志。使用传统IPC只能由用户在数据包里填入UID/PID，但这样不可靠，容易被恶意程序利用。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。比如命名管道的名称，system V的键值，socket的ip地址或文件名都是开放的，只要知道这些接入点的程序都可以和对端建立连接，不管怎样都无法阻止恶意程序通过猜测接收方地址获得连接。 
基于以上原因，Android需要建立一套新的IPC机制来满足系统对通信方式，传输性能和安全性的要求，这就是Binder。Binder基于 Client-Server通信模式，传输过程只需一次拷贝，为发送发添加UID/PID身份，既支持实名Binder也支持匿名Binder，安全性高。

二、 Aidl机制 

AIDL (Android Interface Definition Language) 是一种IDL 语言，用于生成可以在Android设备上两个进程之间进行进程间通信(interprocess communication, IPC)的代码。如果在一个进程中（例如Activity）要调用另一个进程中（例如Service）对象的操作，就可以使用AIDL生成可序列化的参数。 
AIDL IPC机制是面向接口的，像COM或CORBA一样，但是更加轻量级。它是使用代理类在客户端和服务端传递数据。只有你允许客户端从不同的应用程序为了进程间的通信而去访问你的service，以及想在你的service处理多线程。如果不需要进行不同应用程序间的并发通信(IPC)，或者你想进行IPC，但不需要处理多线程的。使用AIDL前，必须要理解如何绑定service。 
AIDL IPC机制是面向接口的，像COM或Corba一样，但是更加轻量级。它是使用代理类在客户端和实现端传递数据。