Android IPC进程间通信，Binder机制原理及AIDL实例

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Android 多进程的基础使用及优缺点

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前言

一、Binder的产生

二、Binder机制

三、AIDL实例

四、Binder跨进程间原理

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前言

我们知道，Android的底层是使用Linux内核运行的，而Linux为了保证系统的稳定性，使用的是进程隔离的机制，也就是让不同的进程运行在不同的虚拟空间，使得不同进程之间无法共享数据，防止数据的篡改。关于多进程的基础使用及优缺点的介绍链接中已经讲的很清楚了。但是，有时候我们也会遇到不同进程间需要通信的情况，那么，这时候就需要使用Android系统进程间通信IPC（Inter-Process Communication)。

IPC进程间通信方式

名词	适用场景	缺点	优点
Bundle	三大组件(activity、service、receiver)都支持Intent中传递Bundle数据的	只能支持基本类型和对象或对象数组且实现Serializable或Parcelable接口	简单易用
文件共享	两个进程间通过读/写同一个文件来交换数据。（传统进程通信）	不适合高并发场景，无法做到进程间即时通讯	简单易用
AIDL	底层通过Binder实现，适合远程服务跨进程一对多即时通信的场景	使用复杂，需要做线程同步	高并发、实时通讯、且有RPC需求
Messenger	底层由AIDL实现。适合低并发的一对多即时通讯，且无RPC需求	不适合高并发情形，不支持RPC，只能传输Bundle支持的类型	支持一对多串行即时通信
ContentProvider	Android专门用于进程间一对多数据共享的方式，底层实现是Binder	可以理解为受约束的AIDL，只能提供数据源CRUD（增删改查）操作	访问数据源支持一对多并发数据共享，可通过call方法扩展其他操作
Socket	称为“套接字”，用于网络通信中。它分为流式套接字和用户数据套接字，分别应于网络的传输控制层中的TCP和UDP协议	实现细节繁琐，不支持直接的RPC	通过网络传输字节流，支持一对多高并发即时通信

*RPC(Remote Procedure Call的缩写) 是远程进程调用的意思。

*Binder线程池最大数为16，超过的请求会被阻塞。在进程间通信时处理并发时，如ContentProvider的CRUD（增删改查）操作方法最多有16个线程同时工作。

 

一、Binder的产生

在Linux中规定一个进程分为用户空间和内核空间。区别是，用户空间的数据不可在进程间共享，为了保证数据安全性 、独立性，即进程隔离。而内核空间可以被共享且所有用户空间共享一个内核空间。用户空间与内核空间的通信是使用系统调用：

copy_from_user（）;//将用户空间的数据拷贝到内核空间
copy_to_user（）;//将内核空间的数据拷贝到用户空间

传统跨进程通信的基本原理： 

• “进程1”通过系统调用copy_form_user() 将需要发送的数据拷贝到Linux进程的内核空间中的缓冲区。（拷贝第一次）
• 内核服务程序唤醒“进程2”的接收线程，通过系统调用copy_to_user() 将数据发送到用户空间。（拷贝第二次）

由于传统的跨进程通信需拷贝数据2次，且接收方事先并不知道需要创建多大的缓存空间用来接收数据，造成了资源浪费。而采用Binder机制实现通信的时候，通过内存映射调用Linux下的系统调用方法mmap()，只需系统调用copy_from_user()拷贝1次数据就可以实现进程间传递数据，节省了内存，提高了效率。

1、内存映射

通过关联一个进程中的一个虚拟内存区域和一个磁盘上的对象，使得二者存在映射关系。被映射的对象称为共享对象。当多个进程的虚拟内存区域和同一个共享对象建立映射关系时，对进程1的虚拟内存区域进行写操作时，也会映射到进程2中的虚拟内存区域。

2、 系统调用mmap()

该函数主要是创建虚拟内存区域 与 共享对象建立映射关系。用内存读写代替 I/O读写。

/**
  * 函数原型
  */
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

内部原理：

•   步骤1：创建虚拟内存区域
•   步骤2：实现地址映射关系(进程的虚拟地址空间关联到共享对象)

使用时：

用户进程直接调用mmap()建立映射。

/**
  *  MAP_SIZE的接收缓存区大小 ， 关联到共享对象中，即建立映射
  */
  mmap(NULL, MAP_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);

二、Binder机制

1. 定义

Binder是Android中的一个类，它实现了IBinder接口。

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。

从Android Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager(ActivityManager、WindowManager等等)和相应ManagerService的桥梁。

从Android应用层来说，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当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。

2. 模型

从字面上理解binder是"粘结剂"的意思，那么google的工程师为什会以"粘结剂"来命名binder呢？这是因为binder是基于C-S架构，而在这个模型中存在着四个角色，如下：

角色	作用
Client 客户端进程	使用服务的进程
Server 服务端进程	提供服务的进程
ServiceManager 进程	管理Service 的注册于查询，类似于路由器
Binder驱动	一种虚拟的设备驱