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Binder机制的原理
阅读量:4224 次
发布时间:2019-05-26

本文共 2859 字,大约阅读时间需要 9 分钟。

一、概述

Android系统中,涉及到多进程间的通信底层都是依赖于Binder 机制。例如当进程A中的Activity要向进程B中的Service通信,这便需要依赖于Binder IPC。

二、使用Binder的原因

1.性能方面

(1)Binder相对出传统的Socket方式,更加高效。Binder数据拷贝只需要一次,而管道、消息队列、Socket都需要2次

2.安全方面

Binder机制从协议本身就支持对通信双方做身份校检,因而大大提升了安全性。

三、Binder

1.IPC原理

从进程角度来看IPC机制

 

每个Android的进程,只能运行在自己进程所拥有的虚拟地址空间。对应一个4GB的虚拟地址空间,其中3GB是用户空间,1GB是内核空间,当然内核空间的大小是可以通过参数配置调整的。对于用户空间,不同进程之间彼此是不能共享的,而内核空间却是可共享的。Client进程向Server进程通信,恰恰是利用进程间可共享的内核内存空间来完成底层通信工作的,Client端与Server端进程往往采用ioctl等方法跟内核空间的驱动进行交互。

2.Binder原理

(1)Binder通信采用C/S架构,从组件视角来说,包含Client、Server、ServiceManager以及binder驱动,其中ServiceManager用于管理系统中的各种服务。架构图如下所示:

 

(2)Binder通信的四个角色

Client进程:使用服务的进程。

Server进程:提供服务的进程。

ServiceManager进程ServiceManager的作用是将字符形式的Binder名字转化成Client中对该Binder的引用,使得Client能够通过Binder名字获得对Server中Binder实体的引用。

Binder驱动:驱动负责进程之间Binder通信的建立,Binder在进程之间的传递,Binder引用计数管理,数据包在进程之间的传递和交互等一系列底层支持。

(3)Binder运行机制

注册服务(addService):Server进程要先注册Service到ServiceManager。该过程:Server是客户端,ServiceManager是服务端。

获取服务(getService):Client进程使用某个Service前,须先向ServiceManager中获取相应的Service。该过程:Client是客户端,ServiceManager是服务端。

使用服务Client根据得到的Service信息建立与Service所在的Server进程通信的通路,然后就可以直接与Service交互。该过程:client是客户端,server是服务端。

图中的Client,Server,Service Manager之间交互都是虚线表示,是由于它们彼此之间不是直接交互的,而是都通过与Binder驱动进行交互的,从而实现IPC通信方式。其中Binder驱动位于内核空间,Client,Server,Service Manager位于用户空间。Binder驱动和Service Manager可以看做是Android平台的基础架构,而Client和Server是Android的应用层,开发人员只需自定义实现client、Server端,借助Android的基本平台架构便可以直接进行IPC通信。

Binder运行的实例解释

首先我们看看我们的程序跨进程调用系统服务的简单示例,实现浮动窗口部分代码:

//获取WindowManager服务引用    WindowManager wm = (WindowManager)getSystemService(getApplication().WINDOW_SERVICE);      //布局参数layoutParams相关设置,略    ... ...    //添加view    View view = LayoutInflater.from(getApplication()).inflate(R.layout.float_layout, null);      wm.addView(view, layoutParams);

注册服务(addService):在Android开机启动过程中,Android会初始化系统的各种Service,并将这些Service向ServiceManager注册(即让ServiceManager管理)。这一步是系统自动完成的。

获取服务(getService):客户端想要得到具体的Service直接向ServiceManager要即可。客户端首先向ServiceManager查询得到具体的Service引用,通常是Service引用的代理对象,对数据进行一些处理操作。即第2行代码中,得到的wm是WindowManager对象的引用。

使用服务:通过这个引用向具体的服务端发送请求,服务端执行完成后就返回。即第6行调用WindowManager的addView函数,将触发远程调用,调用的是运行在systemServer进程中的WindowManager的addView函数。

使用服务的具体执行过程

 

1. client通过获得一个server的代理接口,对server进行调用。

2. 代理接口中定义的方法与server中定义的方法时一一对应的。

3. client调用某个代理接口中的方法时,代理接口的方法会将client传递的参数打包成Parcel对象。

4. 代理接口将Parcel发送给内核中的binder driver。

5. server会读取binder driver中的请求数据,如果是发送给自己的,解包Parcel对象,处理并将结果返回。

6. 整个的调用过程是一个同步过程,在server处理的时候,client会block住。因此client调用过程不应在主线程。

以上就是Binder机制原理的简单介绍,后面会以AIDL来具体介绍Binder机制的使用,加深对其的了解。

一、AIDL产生的原因:

两个进程无法直接进行通信,通过Android系统底层间接通信。

1.进程1要想和进程2进行通讯,或者说进程1要共享数据给进程2,或者进程1要拿到进程2的东西。

但在Android里每一个应用程序都独立拥有一份虚拟机,一个应用程序没办法和另一个应用程序直接进行通讯。这样就保证了应用程序进程内的安全性。

2.进程1和进程2要直接进行通讯,必须依赖安卓平台,进程1会把自己的请求发给系统平台,系统收到这个请求之后,会根据进程1请求的一些标示找到进程2,把进程2里面一些相关的信息传递给进程1。

二、AIDL的含义

 

使用场景:

你想通过ipc让多个应用程序来访问你的应用程序,并且咱们这个服务要处理多线程的时候,使用AIDL.

 

客户端和服务端要通信,他们必须定义统一的语言。

 

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