Android系统--ProcessState以及IPCThreadState_processstate对象和ipcthreadstate对象-优快云博客

本文详细探讨了Android系统中ProcessState和IPCThreadState的角色和功能。ProcessState确保同一进程中只有一个实例，并负责Binder设备的打开和内存映射。而IPCThreadState则专注于与Binder驱动进行具体命令交互。分析了ProcessState的构造过程，包括open_driver()和mmap()方法，以及如何通过getContextObject获取IBinder对象。同时，介绍了IPCThreadState的线程单实例特性，以及其在Binder通信中的作用，如在talkWithDriver中的ioctl()调用。

ProcessState以及IPCThreadState

ProcessState是负责打开Binder节点并做mmap映射，IPCThreadState是负责与Binder驱动进行具体的命令交互。

ProcessState

实现ProcessState的主要关键点有以下几个：
- 保证同一进程只有一个ProcessState实例，且只有在ProcessState对象建立时才打开Binder设备以及做内存映射
- 向上层提供IPc服务
- 与IPCThreadState分工
首先分析第一个点：
源码位置：/frameworks/native/libs/binder/ProcessState.cpp

sp<ProcessState> ProcessState::self()
{
    if (gProcess != NULL) return gProcess;

    AutoMutex _l(gProcessMutex);
    if (gProcess == NULL) gProcess = new ProcessState;
    return gProcess;
}

可以看到，在这里也是先检查是否存在一个已经实例化的prosessstate，否则创建一个，所以获取ProcessState对象，需要通过这个self方法。
接下来需要一步步的观察这个新建的过程当中实现的原理。
3. 分析构造函数：

ProcessState::ProcessState()
    : mDriverFD(open_driver())
    , mVMStart(MAP_FAILED)
    , mManagesContexts(false)
    , mBinderContextCheckFunc(NULL)
    , mBinderContextUserData(NULL)
    , mThreadPoolStarted(false)
    , mThreadPoolSeq(1)
{
    if (mDriverFD >= 0) {
        mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);
        if (mVMStart == MAP_FAILED) {
            // *sigh*
            LOGE("Using /dev/binder failed: unable to mmap transaction memory.\n");
            close(mDriverFD);
            mDriverFD = -1;
        }
#else
        mDriverFD = -1;
#endif
    }
    if (mDriverFD < 0) {
        // Need to run without the driver, starting our own thread pool.
    }
}

可以看到有两个之前学习的时候了解到了，与Binder驱动紧密相关的方法：
一个是open_driver(),另一个是下面的mmap(),也就是最终打开了Binder结点以及进行了内存块的映射。
4. 接下来分析在之前用到的获取IBinder的对象时的一个方法：getComtextObject
在这个方法中，传入了一个handel，最终得到了一个BpBinder，而这个BpBinder是Binder在Native层的代理。

IPCThreadState

代码位置：/frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp
1. 单实例构造函数：

IPCThreadState* IPCThreadState::self()
{
    if (gHaveTLS) { 
    //当执行完第一次之后，再次运行的时候就已经有IPCThreadState实例，只需要获取就可以使用
restart:
        const pthread_key_t k = gTLS;
        IPCThreadState* st = (IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);
        if (st) return st;
        return new IPCThreadState;
    }

    if (gShutdown) {
        ALOGW("Calling IPCThreadState::self() during shutdown is dangerous, expect a crash.\n");
        return NULL;
    }

    pthread_mutex_lock(&gTLSMutex);
    if (!gHaveTLS) {       
    //初始的gHaveTLS的值false，所以第一次调用的时候，会执行这里的代码
    //随后将gHaveTLS设置为true
        int key_create_value = pthread_key_create(&gTLS, threadDestructor);
        if (key_create_value != 0) {
            pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
            ALOGW("IPCThreadState::self() unable to create TLS key, expect a crash: %s\n",
                    strerror(key_create_value));
            return NULL;
        }
        gHaveTLS = true;
    }
    pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
    goto restart;
}

通过上面的方法，就能保证“线程单实例”的目的
2. 现有的调用分析顺序是：
getService@ServiceManagerProxy–>transact@BinderProxy–>transact@BpBinder–>transact@IPCThreadState
3. 不管是读取还是写入，Binder驱动都只是发挥中间人的作用，真正处理请求的还是Binder Client以及Binder Server双方。
4. 真正与Binder打交道的地方时talkWithDriver中的ioctl()