Binder通信相关的类简要分析

一、BpBinder

这个类通常作为IPC通信的Client端,或者说Remote端,提供实际的IPC基础通信服务。在代码中通常不直接使用到该类,一般以成员变量的形式,包含于BpRefBase类中,通过remote()方法引用该成员变量。继承关系如下:

 

BpXXX --> BpInterface<IXXX> --> BpRefBase

 

在BpXXX方法中,就可以直接通过remote()方法引用到BpBinder实例,继而利用其提供的IPC通信功能,通过Binder协议与另一端进行通信。

 

BpBinder类的定义说明

 

成员变量分析:

const   int32_t             mHandle;//handle for remote obj

            void                reportOneDeath(const Obituary& obit);
            bool                isDescriptorCached() const;

    mutable Mutex               mLock;
            volatile int32_t    mAlive;
            volatile int32_t    mObitsSent; //we have already send Obit? can notify is object is already dead
            Vector<Obituary>*   mObituaries;//dead notification listerners
            ObjectManager       mObjects;
            Parcel*             mConstantData;
    mutable String16            mDescriptorCache;


mHandle: 这是一个重要的成员变量,代表Binder驱动为一个远程对象分配的一个句柄,在Binder驱动中,通过该句柄号,找到对应的Binder引用结点,通过Binder引用结点,找到其引用的位于不同进程中的一个Binder结点,从而将利用该Binder结点将通信数据路由到通信的另一端所在的进程。

mLock:保护BpBinder对象的一些方法的访问,从而保证任何时刻不会同时执行两个或以上方法。

mAlive:Binder IPC通信是否处于活跃状态。

mObjects:对象管理,主要是对Java Binder对象的管理。

mConstantData:未使用

mDescriptorCache:保存接口描述信息。

 

 

主要方法分析:

  virtual status_t    transact(   uint32_t code,

                                    const Parcel&data,

                                    Parcel*reply,

                                    uint32_tflags = 0);

  该方法是Binder IPC通信的入口,其实质上是调用IPCThreadState类的transact方法。

 

如下两个接口则是提供监听远程对象死亡通知的接口。

   virtual status_t   linkToDeath(const sp<DeathRecipient>& recipient,

                                    void*cookie = NULL,

                                    uint32_tflags = 0);

   virtual status_t   unlinkToDeath(  constwp<DeathRecipient>& recipient,

                                        void*cookie = NULL,

                                       uint32_t flags = 0,

                                       wp<DeathRecipient>* outRecipient = NULL);

 

BpBinder对象作为远程对象的代理,它会跟踪远程对象的状态(实质上是在驱动中,跟踪Binder通信结点,结点死亡的信息也是通过驱动层向用户空间发送的),一旦接收到死亡通知,则会调用如下接口通知所有监听者:

void  sendObituary();

其会调用如下方法调用所有监听者提供的回调函数:

void reportOneDeath(const Obituary& obit);


二、BBinder

 

BBinder类作为Binder IPC通信的Server端或Local端,处理来自Client端或Remote端的服务请求。它的主要方法就是处理请求:

status_t BBinder::transact(

   uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)

 

在IPCThreadState中,是通过如下方式调用到上述的接口的:


IPCThreadState(979):         
case BR_TRANSACTION:
           …   
if (tr.target.ptr) {//local 
                sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);
                const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, tr.flags);
                if (error < NO_ERROR) reply.setError(error);

            } else {//remote
                const status_t error = the_context_object->transact(tr.code, buffer, &reply, tr.flags);
                if (error < NO_ERROR) reply.setError(error);
            }

三、Java层类

Java层的类主要有Binder和BinderProxy,其中Binder跟BBinder一样,属于Server或Local端,而BinderProxy则与BpBinder一样,属于Client端或Remote端。

 

对于BinderProxy类对象,跟BpBinder一样,同样是作为XXXProxy的成员变量的形式包含于其中。

 

XXXProxy --> IXXX --> IInterface.

 

在JNI层,定义了两个转换函数:

jobject javaObjectForIBinder(JNIEnv* env,const sp<IBinder>& val);

sp<IBinder>ibinderForJavaObject(JNIEnv* env, jobject obj);

上述两种函数提供了Java对象(主要是Binder和BinderProxy对象)与Native层IBinder对象之间的相互转换接口。


当我们调用transact方法时,会经历如下一些过程:

 

in BinderProxy.java

public native boolean transact(int code,Parcel data, Parcel reply,

           int flags) throws RemoteException;

-->

in android_util_Binder.cpp

static jboolean android_os_BinderProxy_transact(JNIEnv* env, jobject obj,
        jint code, jobject dataObj, jobject replyObj, jint flags) // throws RemoteException
{
     …
    IBinder* target = (IBinder*)
        env->GetIntField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
    …
    //printf("Transact from Java code to %p sending: ", target); data->print();
    status_t err = target->transact(code, *data, reply, flags);
    …
    return JNI_FALSE;
}

其中gBinderProxyOffsets.mObject是通过javaObjectForIBinder设置的,它的原型如下:

jobject javaObjectForIBinder(JNIEnv* env,const sp<IBinder>& val);

对于上述函数,除非参数val是JavaBBinder(继承自BBinder)对象,否则,就创建一个BinderProxy对象,它与一个BpBinder对象关联。

-->

接下来就会调用某个IBinder(C++类)对象的transact方法。

这个IBinder对象是BpBinder类型的,即:

BpBinder::transact(…)

--> IPCThreadState::transact(…)


它会向Binder驱动发送一个BC_TRANSACTION命令,Binder驱动进行处理,将请求路由给通信的另一端,并通过命令BR_TRANSACTION告知用户空间,有新的通信请求。在介绍BBinder的时候,我们提到过,接收端会调用BBinder::transact(…)来处理请求,对于Java层的通信来说,则会实际调用JavaBBinder::transact(…)来处理请求,而实际上会调用onTransact(…)(重载了BBinder的方法),如下所示:


class JavaBBinder : public BBinder
{
…
protected:
…

    virtual status_t onTransact(
        uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0)
    {
        …

        //printf("Transact from %p to Java code sending: ", this);
        //data.print();
        //printf("\n");
        jboolean res = env->CallBooleanMethod(mObject, gBinderOffsets.mExecTransact,
            code, (int32_t)&data, (int32_t)reply, flags);
      
        …

        // Need to always call through the native implementation of
        // SYSPROPS_TRANSACTION.
        if (code == SYSPROPS_TRANSACTION) {
            BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);
        }

       …
    }

…
};

-->

in Binder.java

// Entry point from android_util_Binder.cpp's onTransact
    private boolean execTransact(int code, int dataObj, int replyObj,
            int flags) {
        …
        boolean res;
        try {
            res = onTransact(code, data, reply, flags);
        } …

        return res;
    }

最终调用到了Binder类的onTransact方法。从Binder类派生的类都会重载该方法。


<think>好的,我现在需要回答用户关于Android Binder的问题。首先,用户提到想了解操作系统中的Binder,特别是Android中的Binder。我需要先回忆一下Binder的基本概念和作用,然后结合提供的引用内容来组织回答。 根据用户提供的引用[1],Binder是Android用于进程间通信(IPC)的机制,基于内核内存引用,专为移动设备优化。这应该是回答的核心点。我需要解释Binder的作用、工作原理以及它的优势。 接下来,引用[1]提到Android的组件模型是基于进程的,系统功能作为服务进程运行。因此,Binder在这里的作用是连接这些进程,实现跨进程通信。我需要强调Binder在组件间通信中的重要性,比如Activity、Service等如何通过Binder与系统服务交互。 引用[3]提到了Linux内核配置中的SELinux设置,虽然和Binder没有直接关联,但可能涉及到安全性。不过用户的问题中没有提到安全方面,所以可能不需要深入这部分。不过可以提一下Binder的安全机制,比如引用[2]中的安全库可能相关,但需要确认是否直接相关。 引用[4]介绍了proc文件系统,这通常用于访问内核数据结构。虽然Binder可能在内核中有相关实现,但用户的问题更多关注Binder的功能而非底层实现细节。不过可以简要提到Binder驱动在Linux内核中的位置,说明其底层依赖。 接下来,我需要确保回答结构清晰,分点解释。可能的结构包括:Binder的定义、核心功能、工作原理、优势、应用场景。同时,用户示例中的相关问题部分需要生成相关问题,例如Binder与其他IPC机制的对比,如何实现Binder通信,性能优化等。 需要检查是否有遗漏的信息。例如,用户引用中提到的Binder使用内核内存引用,这可能涉及到共享内存机制,减少数据拷贝,从而提升性能。这一点需要详细说明,因为这是Binder优化的关键。 另外,可能需要解释Binder的架构,比如Client-Server模型,以及Binder驱动在其中的角色。引用[1]中提到系统功能作为服务进程,客户端通过Binder调用服务,这符合C/S模型。 还需要注意用户不可见的系统级指令,如数学表达式用$...$,但这个问题可能不涉及数学公式,所以可能不需要处理这部分。但需要确保回答中的技术术语正确,比如正确的命名和机制描述。 最后,生成的相关问题需要围绕Binder的扩展知识,比如与其他IPC的对比、具体实现细节、性能分析、安全机制等。需要确保问题有针对性,帮助用户进一步探索。</think>### Android Binder 详解 **Binder** 是 Android 系统中**进程间通信(IPC)**的核心机制,基于 Linux 内核实现,专为移动设备的高效性和低资源消耗优化[^1]。其核心功能是支持跨进程的组件交互(如 Activity、Service 与系统服务通信),并通过**内核内存共享**减少数据拷贝,提升性能。 #### 核心特性与工作原理 1. **进程隔离与通信** Android 应用默认运行在独立进程中,Binder 允许这些进程安全地调用系统服务(如位置、传感器)或其他应用的组件。例如,应用通过 `bindService()` 绑定服务时,Binder 负责跨进程传递请求和结果。 2. **内核驱动层** Binder 在内核中实现为**字符设备驱动**(`/dev/binder`),管理进程间的内存映射与通信队列。数据通过**内存映射(mmap)**直接在发送方和接收方的用户空间共享,避免多次拷贝。 3. **组件化支持** Android 的四大组件(Activity、Service 等)依赖 Binder 实现生命周期管理与跨进程调用。例如,启动一个其他应用的 Activity 时,系统服务 `ActivityManagerService` 通过 Binder 协调进程间通信。 4. **安全性** Binder 通信基于进程的 UID/PID 进行身份验证,并与 SELinux 策略集成(如引用[3]中提到的 `androidboot.selinux` 配置),确保只有授权进程可访问特定服务[^3]。 #### 性能优势 - **零拷贝传输**:通过内核内存映射,数据直接在通信双方的用户空间共享,减少传统 IPC 中内核缓冲区的中转开销。 - **线程池管理**:Binder 驱动自动分配线程处理请求,避免阻塞主线程。 - **轻量级序列化**:使用 Parcel 对象进行高效数据封装,支持基本型和 Binder 对象引用。 #### 代码示例:Binder 调用流程 ```java // 服务端定义 AIDL 接口 interface IMyService { int calculate(int a, intBinder机制); } // 客户端绑定服务并调用 IMyService service = IMyService.Stub.asInterface(binder); int result = service.calculate(10, 20); ``` #### 与其他 IPC 的对比 | 机制 | 性能 | 复杂度 | 适用场景 | |-------------|--------|--------|-----------------------| | Binder | 高 | 低 | 高频跨进程调用 | | Socket | 中 | 高 | 网络或跨设备通信 | | 共享内存 | 极高 | 高 | 大数据量低延迟 |
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