Android深入淺出之Binder機制

Android深入淺出之Binder機制

一 說明

 Android系統最常見也是初學者最難搞明白的就是Binder了，很多很多的Service就是通過Binder機制來和客戶端通訊交互的。所以搞明白Binder的話，在很大程度上就能理解程序運行的流程。

我們這裡將以MediaService的例子來分析Binder的使用：

         ServiceManager，這是Android OS的整個服務的管理程序

        MediaService，這個程序裡邊注冊了提供媒體播放的服務程序MediaPlayerService，我們最後只分析這個

        MediaPlayerClient，這個是與MediaPlayerService交互的客戶端程序

下面先講講MediaService應用程序。

二 MediaService的誕生

MediaService是一個應用程序，雖然Android搞了七七八八的JAVA之類的東西，但是在本質上，它還是一個完整的Linux操作系統，也還沒有牛到什麼應用程序都是JAVA寫。所以，MS(MediaService)就是一個和普通的C++應用程序一樣的東西。

MediaService的源碼文件在：framework\base\Media\MediaServer\Main_mediaserver.cpp中。讓我們看看到底是個什麼玩意兒！

int main(int argc, char** argv)

{

//FT，就這麼簡單？？

//獲得一個ProcessState實例

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

//得到一個ServiceManager對象

  sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

  MediaPlayerService::instantiate();//初始化MediaPlayerService服務

  ProcessState::self()->startThreadPool();//看名字，啟動Process的線程池？

  IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//將自己加入到剛才的線程池？

}

其中，我們只分析MediaPlayerService。

這麼多疑問，看來我們只有一個個函數深入分析了。不過，這裡先簡單介紹下sp這個東西。

sp，究竟是smart pointer還是strong pointer呢？其實我後來發現不用太關注這個，就把它當做一個普通的指針看待，即sp<IServiceManager>======》IServiceManager*吧。sp是google搞出來的為了方便C/C++程序員管理指針的分配和釋放的一套方法，類似JAVA的什麼WeakReference之類的。我個人覺得，要是自己寫程序的話，不用這個東西也成。

好了，以後的分析中，sp<XXX>就看成是XXX*就可以了。

2.1 ProcessState

第一個調用的函數是ProcessState::self()，然後賦值給了proc變量，程序運行完，proc會自動delete內部的內容，所以就自動釋放了先前分配的資源。

ProcessState位置在framework\base\libs\binder\ProcessState.cpp

sp<ProcessState> ProcessState::self()

{

  if (gProcess != NULL) return gProcess;---->第一次進來肯定不走這兒

  AutoMutex _l(gProcessMutex);--->鎖保護

  if (gProcess == NULL) gProcess = new ProcessState;--->創建一個ProcessState對象

return gProcess;--->看見沒，這裡返回的是指針，但是函數返回的是sp<xxx>，所以

//把sp<xxx>看成是XXX*是可以的

}

再來看看ProcessState構造函數

//這個構造函數看來很重要

ProcessState::ProcessState()

  : mDriverFD(open_driver())----->Android很多代碼都是這麼寫的,稍不留神就沒看見這裡調用了一個很重要的函數

  , mVMStart(MAP_FAILED)//映射內存的起始地址

  , mManagesContexts(false)

  , mBinderContextCheckFunc(NULL)

  , mBinderContextUserData(NULL)

  , mThreadPoolStarted(false)

  , mThreadPoolSeq(1)

{

if (mDriverFD >= 0) {

//BIDNER_VM_SIZE定義為(1*1024*1024) - (4096 *2) 1M-8K

    mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE,

 mDriverFD, 0);//這個需要你自己去man mmap的用法了，不過大概意思就是

//將fd映射為內存，這樣內存的memcpy等操作就相當於write/read(fd)了

  }

  ...

}

 
//最討厭這種在構造list中添加函數的寫法了，常常疏忽某個變量的初始化是一個函數調用的結果。

//open_driver，就是打開/dev/binder這個設備，這個是android在內核中搞的一個專門用於完成

//進程間通訊而設置的一個虛擬的設備。BTW，說白了就是內核的提供的一個機制，這個和我們用socket加NET_LINK方式和內核通訊是一個道理。

static int open_driver()

{

  int fd = open("/dev/binder", O_RDWR);//打開/dev/binder

  if (fd >= 0) {

   ....

    size_t maxThreads = 15;

    //通過ioctl方式告訴內核，這個fd支持最大線程數是15個。

    result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads);  }

return fd;

好了，到這裡Process::self就分析完了，到底干什麼了呢？

l         打開/dev/binder設備，這樣的話就相當於和內核binder機制有了交互的通道

l         映射fd到內存，設備的fd傳進去後，估計這塊內存是和binder設備共享的

 

接下來，就到調用defaultServiceManager()地方了。

2.2 defaultServiceManager

defaultServiceManager位置在framework\base\libs\binder\IServiceManager.cpp中

sp<IServiceManager> defaultServiceManager()

{

  if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;

  //又是一個單例，設計模式中叫 singleton。

  {

    AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);

    if (gDefaultServiceManager == NULL) {

//真正的gDefaultServiceManager是在這裡創建的喔

      gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(

        ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

    }

  }

  return gDefaultServiceManager;

}

-----》

gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(

        ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

ProcessState::self，肯定返回的是剛才創建的gProcess，然後調用它的getContextObject，注意，傳進去的是NULL，即0

//回到ProcessState類，

sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)

{

if (supportsProcesses()) {//該函數根據打開設備是否成功來判斷是否支持process，

//在真機上肯定走這個

    return getStrongProxyForHandle(0);//注意，這裡傳入0

  }

}

----》進入到getStrongProxyForHandle，函數名字怪怪的，經常嚴重阻礙大腦運轉

//注意這個參數的命名，handle。搞過windows的應該比較熟悉這個名字，這是對

//資源的一種標示，其實說白了就是某個數據結構，保存在數組中，然後handle是它在這個數組中的索引。--->就是這麼一個玩意兒

sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)

{

  sp<IBinder> result;

  AutoMutex _l(mLock);

handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);--》哈哈，果然，從數組中查找對應

索引的資源，lookupHandleLocked這個就不說了，內部會返回一個handle_entry

 下面是 handle_entry 的結構

/*

struct handle_entry {

        IBinder* binder;--->Binder

        RefBase::weakref_type* refs;-->不知道是什麼，不影響.

      };

*/

  if (e != NULL) {

    IBinder* b = e->binder; -->第一次進來，肯定為空

    if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) {

      b = new BpBinder(handle); --->看見了吧，創建了一個新的BpBinder

      e->binder = b;

      result = b;

    }....

  }

  return result; 返回剛才創建的BpBinder。

}

//到這裡，是不是有點亂了？對，當人腦分析的函數調用太深的時候，就容易忘記。

//我們是從
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(

        ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

//開始搞的，現在，這個函數調用將變成

gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));

BpBinder又是個什麼玩意兒？Android名字起得太眼花缭亂了。

因為還沒介紹Binder機制的大架構，所以這裡介紹BpBinder不合適，但是又講到BpBinder了，不介紹Binder架構似乎又說不清楚....，sigh！

恩，還是繼續把層層深入的函數調用棧化繁為簡吧，至少大腦還可以工作。先看看BpBinder的構造函數把。

2.3 BpBinder

BpBinder位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp中。

BpBinder::BpBinder(int32_t handle)

  : mHandle(handle) //注意，接上述內容，這裡調用的時候傳入的是0

  , mAlive(1)

  , mObitsSent(0)

  , mObituaries(NULL)

{

  IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);//FT，竟然到IPCThreadState::self()

}

這裡一塊說說吧，IPCThreadState::self估計怎麼著又是一個singleton吧？

//該文件位置在framework\base\libs\binder\IPCThreadState.cpp

IPCThreadState* IPCThreadState::self()

{

  if (gHaveTLS) {//第一次進來為false

restart:

    const pthread_key_t k = gTLS;

//TLS是Thread Local Storage的意思，不懂得自己去google下它的作用吧。這裡只需要

//知道這種空間每個線程有一個，而且線程間不共享這些空間，好處是？我就不用去搞什麼

//同步了。在這個線程，我就用這個線程的東西，反正別的線程獲取不到其他線程TLS中的數據。===》這句話有漏洞，鑽牛角尖的明白大概意思就可以了。

//從線程本地存儲空間中獲得保存在其中的IPCThreadState對象

//這段代碼寫法很晦澀，看見沒，只有pthread_getspecific,那麼肯定有地方調用

// pthread_setspecific。

    IPCThreadState* st = (IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);

    if (st) return st;

    return new IPCThreadState;//new一個對象，

  }

  

  if (gShutdown) return NULL;

  

  pthread_mutex_lock(&gTLSMutex);

  if (!gHaveTLS) {

    if (pthread_key_create(&gTLS, threadDestructor) != 0) {

      pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);

      return NULL;

    }

    gHaveTLS = true;

  }

  pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);

goto restart; //我FT，其實goto沒有我們說得那樣卑鄙，匯編代碼很多跳轉語句的。

//關鍵是要用好。

}

//這裡是構造函數，在構造函數裡邊pthread_setspecific

IPCThreadState::IPCThreadState()

  : mProcess(ProcessState::self()), mMyThreadId(androidGetTid())

{

  pthread_setspecific(gTLS, this);

  clearCaller();

mIn.setDataCapacity(256);

//mIn,mOut是兩個Parcel，干嘛用的啊？把它看成是命令的buffer吧。再深入解釋，又會大腦停擺的。

  mOut.setDataCapacity(256);

}

出來了，終於出來了....，恩，回到BpBinder那。

BpBinder::BpBinder(int32_t handle)

  : mHandle(handle) //注意，接上述內容，這裡調用的時候傳入的是0

  , mAlive(1)

  , mObitsSent(0)

  , mObituaries(NULL)

{

......

IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);

什麼incWeakHandle，不講了..

}

喔，new BpBinder就算完了。到這裡，我們創建了些什麼呢？

l         ProcessState有了。

l         IPCThreadState有了，而且是主線程的。

l         BpBinder有了，內部handle值為0

gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));

終於回到原點了，大家是不是快瘋掉了？

interface_cast，我第一次接觸的時候，把它看做類似的static_cast一樣的東西，然後死活也搞不明白 BpBinder*指針怎麼能強轉為IServiceManager*，花了n多時間查看BpBinder是否和IServiceManager繼承還是咋的....。

終於，我用ctrl+鼠標(source insight)跟蹤進入了interface_cast

IInterface.h位於framework/base/include/binder/IInterface.h

template<typename INTERFACE>

inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)

{

  return INTERFACE::asInterface(obj);

}

所以，上面等價於：

inline sp<IServiceManager> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)

{

  return IServiceManager::asInterface(obj);

}

看來，只能跟到IServiceManager了。

IServiceManager.h---》framework/base/include/binder/IServiceManager.h

看看它是如何定義的:

2.4 IServiceManager

class IServiceManager : public IInterface

{

//ServiceManager,字面上理解就是Service管理類，管理什麼？增加服務，查詢服務等

//這裡僅列出增加服務addService函數

public:

  DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);

   virtual status_t  addService( const String16& name,

                      const sp<IBinder>& service) = 0;

};

DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager)？？

怎麼和MFC這麼類似？微軟的影響很大啊！知道MFC的，有DELCARE肯定有IMPLEMENT

果然，這兩個宏DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)都在

剛才的IInterface.h中定義。我們先看看DECLARE_META_INTERFACE這個宏往IServiceManager加了什麼？

下面是DECLARE宏

#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)                \

  static const android::String16 descriptor;             \

  static android::sp<I##INTERFACE> asInterface(            \

      const android::sp<android::IBinder>& obj);         \

  virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;  \

  I##INTERFACE();                           \

  virtual ~I##INTERFACE();  

我們把它兌現到IServiceManager就是：

static const android::String16 descriptor; -->喔，增加一個描述字符串

static android::sp< IServiceManager > asInterface(const android::sp<android::IBinder>&

obj) ---》增加一個asInterface函數

virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; ---》增加一個get函數

估計其返回值就是descriptor這個字符串

IServiceManager ();                           \

virtual ~IServiceManager();增加構造和虛析購函數...

那IMPLEMENT宏在哪定義的呢？

見IServiceManager.cpp。位於framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp

IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager");

下面是這個宏的定義

#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)            \

  const android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME);       \

  const android::String16&                      \

      I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const {       \

    return I##INTERFACE::descriptor;                \

  }                                  \

  android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface(        \

      const android::sp<android::IBinder>& obj)          \

  {                                  \

    android::sp<I##INTERFACE> intr;                 \

    if (obj != NULL) {                       \

      intr = static_cast<I##INTERFACE*>(             \

        obj->queryLocalInterface(                \

            I##INTERFACE::descriptor).get());        \

      if (intr == NULL) {                     \

        intr = new Bp##INTERFACE(obj);             \

      }                              \

    }                                \

    return intr;                          \

  }                                  \

  I##INTERFACE::I##INTERFACE() { }                  \

I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { }                  \

很麻煩吧？尤其是宏看著頭疼。趕緊兌現下吧。

const

android::String16 IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);

const android::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const

 { return IServiceManager::descriptor;//返回上面那個android.os.IServiceManager

  }                                   android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(

      const android::sp<android::IBinder>& obj)

  {

    android::sp<IServiceManager> intr;

    if (obj != NULL) {                       

      intr = static_cast<IServiceManager *>(             

        obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get());       

      if (intr == NULL) {                     

        intr = new BpServiceManager(obj);             

      }                             

    }                                

    return intr;                          

  }                                 

  IServiceManager::IServiceManager () { }                  

  IServiceManager::~ IServiceManager() { }

 哇塞，asInterface是這麼搞的啊，趕緊分析下吧，還是不知道interface_cast怎麼把BpBinder*轉成了IServiceManager

我們剛才解析過的interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)),

原來就是調用asInterface(new BpBinder(0))

android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(

      const android::sp<android::IBinder>& obj)

  {

    android::sp<IServiceManager> intr;

    if (obj != NULL) {                       

      ....                   

        intr = new BpServiceManager(obj);

//神吶，終於看到和IServiceManager相關的東西了，看來

//實際返回的是BpServiceManager(new BpBinder(0))；             

      }                             

    }                               

    return intr;                          

}       

                

BpServiceManager是個什麼玩意兒？p是什麼個意思？

2.5 BpServiceManager

終於可以講解點架構上的東西了。p是proxy即代理的意思，Bp就是BinderProxy，BpServiceManager，就是SM的Binder代理。既然是代理，那肯定希望對用戶是透明的，那就是說頭文件裡邊不會有這個Bp的定義。是嗎？

果然，BpServiceManager就在剛才的IServiceManager.cpp中定義。

class BpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager>

//這種繼承方式，表示同時繼承BpInterface和IServiceManager，這樣IServiceManger的

addService必然在這個類中實現

{

public:

//注意構造函數參數的命名 impl，難道這裡使用了Bridge模式？真正完成操作的是impl對象？

//這裡傳入的impl就是new BpBinder(0)

  BpServiceManager(const sp<IBinder>& impl)

    : BpInterface<IServiceManager>(impl)

  {

  }

   virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)

  {

    待會再說..

}

基類BpInterface的構造函數（經過兌現後）

//這裡的參數又叫remote，唉，真是害人不淺啊。

inline BpInterface< IServiceManager >::BpInterface(const sp<IBinder>& remote)

  : BpRefBase(remote)

{

}

BpRefBase::BpRefBase(const sp<IBinder>& o)

  : mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)

//o.get()，這個是sp類的獲取實際數據指針的一個方法，你只要知道

//它返回的是sp<xxxx>中xxx* 指針就行

{

//mRemote就是剛才的BpBinder(0)

  ...

}

好了，到這裡，我們知道了：

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); 返回的實際是BpServiceManager，它的remote對象是BpBinder，傳入的那個handle參數是0。

現在重新回到MediaService。

int main(int argc, char** argv)

{

  sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

//上面的講解已經完了

MediaPlayerService::instantiate();//實例化MediaPlayerservice

//看來這裡有名堂！

 

  ProcessState::self()->startThreadPool();

  IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

到這裡，我們把binder設備打開了，得到一個BpServiceManager對象，這表明我們可以和SM打交道了，但是好像沒干什麼有意義的事情吧？

2.6 MediaPlayerService

那下面我們看看後續又干了什麼？以MediaPlayerService為例。

它位於framework\base\media\libmediaplayerservice\libMediaPlayerService.cpp

void MediaPlayerService::instantiate() {

defaultServiceManager()->addService(

//傳進去服務的名字，傳進去new出來的對象

      String16("media.player"), new MediaPlayerService());

}

MediaPlayerService::MediaPlayerService()

{

  LOGV("MediaPlayerService created");//太簡單了

  mNextConnId = 1;

}

defaultServiceManager返回的是剛才創建的BpServiceManager

調用它的addService函數。

MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生

class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService

FT，MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生，BnXXX,BpXXX，快暈了。

Bn 是Binder Native的含義，是和Bp相對的，Bp的p是proxy代理的意思，那麼另一端一定有一個和代理打交道的東西，這個就是Bn。

講到這裡會有點亂喔。先分析下，到目前為止都構造出來了什麼。

l         BpServiceManager

l         BnMediaPlayerService

這兩個東西不是相對的兩端，從BnXXX就可以判斷，BpServiceManager對應的應該是BnServiceManager，BnMediaPlayerService對應的應該是BpMediaPlayerService。

我們現在在哪裡?對了，我們現在是創建了BnMediaPlayerService，想把它加入到系統的中去。

喔，明白了。我創建一個新的Service—BnMediaPlayerService，想把它告訴ServiceManager。

那我怎麼和ServiceManager通訊呢？恩，利用BpServiceManager。所以嘛，我調用了BpServiceManager的addService函數！

為什麼要搞個ServiceManager來呢？這個和Android機制有關系。所有Service都需要加入到ServiceManager來管理。同時也方便了Client來查詢系統存在哪些Service，沒看見我們傳入了字符串嗎？這樣就可以通過Human Readable的字符串來查找Service了。

---》感覺沒說清楚...饒恕我吧。

2.7 addService

addService是調用的BpServiceManager的函數。前面略去沒講，現在我們看看。

virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)

  {

    Parcel data, reply;

//data是發送到BnServiceManager的命令包

//看見沒？先把Interface名字寫進去，也就是什麼android.os.IServiceManager

    data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());

//再把新service的名字寫進去 叫media.player

    data.writeString16(name);

//把新服務service—>就是MediaPlayerService寫到命令中

    data.writeStrongBinder(service);

//調用remote的transact函數

    status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);

    return err == NO_ERROR ? reply.readInt32() : err;

}

我的天，remote()返回的是什麼？

remote(){ return mRemote; }-->啊？找不到對應的實際對象了？？？

還記得我們剛才初始化時候說的：

“這裡的參數又叫remote，唉，真是害人不淺啊“

原來，這裡的mRemote就是最初創建的BpBinder..

好吧，到那裡去看看：

BpBinder的位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp

status_t BpBinder::transact(

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

{

//又繞回去了，調用IPCThreadState的transact。

//注意啊，這裡的mHandle為0,code是ADD_SERVICE_TRANSACTION,data是命令包

//reply是回復包，flags=0

    status_t status = IPCThreadState::self()->transact(

      mHandle, code, data, reply, flags);

    if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;

    return status;

  }

...

}

再看看IPCThreadState的transact函數把

status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle,

                 uint32_t code, const Parcel& data,

                 Parcel* reply, uint32_t flags)

{

  status_t err = data.errorCheck();

 

  flags |= TF_ACCEPT_FDS;

  

  if (err == NO_ERROR) {

    //調用writeTransactionData 發送數據

err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL);

  }

  

   if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) {

    if (reply) {

      err = waitForResponse(reply);

    } else {

      Parcel fakeReply;

      err = waitForResponse(&fakeReply);

    }

   ....等回復

    err = waitForResponse(NULL, NULL);

  ....  

  return err;

}

再進一步，瞧瞧這個...

status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,

  int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer)

{

  binder_transaction_data tr;

 

  tr.target.handle = handle;

  tr.code = code;

  tr.flags = binderFlags;

  

  const status_t err = data.errorCheck();

  if (err == NO_ERROR) {

    tr.data_size = data.ipcDataSize();

    tr.data.ptr.buffer = data.ipcData();

    tr.offsets_size = data.ipcObjectsCount()*sizeof(size_t);

    tr.data.ptr.offsets = data.ipcObjects();

  }

....

上面把命令數據封裝成binder_transaction_data，然後

寫到mOut中，mOut是命令的緩沖區，也是一個Parcel

  mOut.writeInt32(cmd);

  mOut.write(&tr, sizeof(tr));

//僅僅寫到了Parcel中，Parcel好像沒和/dev/binder設備有什麼關聯啊？

恩，那只能在另外一個地方寫到binder設備中去了。難道是在？

  return NO_ERROR;

}

//說對了，就是在waitForResponse中

status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)

{

  int32_t cmd;

  int32_t err;

 

while (1) {

//talkWithDriver，哈哈，應該是這裡了

    if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break;

    err = mIn.errorCheck();

    if (err < NO_ERROR) break;

    if (mIn.dataAvail() == 0) continue;

    //看見沒？這裡開始操作mIn了，看來talkWithDriver中

//把mOut發出去，然後從driver中讀到數據放到mIn中了。

    cmd = mIn.readInt32();

 

    switch (cmd) {

    case BR_TRANSACTION_COMPLETE:

      if (!reply && !acquireResult) goto finish;

      break;

  .....

  return err;

}

status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)

{

binder_write_read bwr;

  //中間東西太復雜了，不就是把mOut數據和mIn接收數據的處理後賦值給bwr嗎？

  status_t err;

  do {

//用ioctl來讀寫

    if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)

      err = NO_ERROR;

    else

      err = -errno;

 } while (err == -EINTR);

//到這裡，回復數據就在bwr中了，bmr接收回復數據的buffer就是mIn提供的

    if (bwr.read_consumed > 0) {

      mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);

      mIn.setDataPosition(0);

    }

return NO_ERROR;

}

好了，到這裡，我們發送addService的流程就徹底走完了。

BpServiceManager發送了一個addService命令到BnServiceManager，然後收到回復。

先繼續我們的main函數。

int main(int argc, char** argv)

{

  sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

  sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();  

MediaPlayerService::instantiate();

---》該函數內部調用addService，把MediaPlayerService信息 add到ServiceManager中

  ProcessState::self()->startThreadPool();

  IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

這裡有個容易搞暈的地方：

MediaPlayerService是一個BnMediaPlayerService,那麼它是不是應該等著

BpMediaPlayerService來和他交互呢?但是我們沒看見MediaPlayerService有打開binder設備的操作啊！

這個嘛，到底是繼續addService操作的另一端BnServiceManager還是先說

BnMediaPlayerService呢？

還是先說BnServiceManager吧。順便把系統的Binder架構說說。

2.8 BnServiceManager

上面說了，defaultServiceManager返回的是一個BpServiceManager，通過它可以把命令請求發送到binder設備，而且handle的值為0。那麼，系統的另外一端肯定有個接收命令的，那又是誰呢？

很可惜啊，BnServiceManager不存在，但確實有一個程序完成了BnServiceManager的工作，那就是service.exe(如果在windows上一定有exe後綴，叫service的名字太多了，這裡加exe就表明它是一個程序)

           位置在framework/base/cmds/servicemanger.c中。

int main(int argc, char **argv)

{

  struct binder_state *bs;

  void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;

  bs = binder_open(128*1024);//應該是打開binder設備吧？

  binder_become_context_manager(bs) //成為manager

  svcmgr_handle = svcmgr;

  binder_loop(bs, svcmgr_handler);//處理BpServiceManager發過來的命令

}

看看binder_open是不是和我們猜得一樣？

struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize)

{

  struct binder_state *bs;

  bs = malloc(sizeof(*bs));

  ....

  bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);//果然如此

 ....

  bs->mapsize = mapsize;

  bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);

 }

再看看binder_become_context_manager

int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)

{

  return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);//把自己設為MANAGER

}

binder_loop 肯定是從binder設備中讀請求，寫回復的這麼一個循環吧？

void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)

{

  int res;

  struct binder_write_read bwr;

  readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;

  binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned));

  for (;;) {//果然是循環

    bwr.read_size = sizeof(readbuf);

    bwr.read_consumed = 0;

    bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;

 

    res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);

   //哈哈，收到請求了，解析命令

    res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);

 }

 
這個...後面還要說嗎？？

恩，最後有一個類似handleMessage的地方處理各種各樣的命令。這個就是

svcmgr_handler,就在ServiceManager.c中

int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,

          struct binder_txn *txn,

          struct binder_io *msg,

          struct binder_io *reply)

{

  struct svcinfo *si;

  uint16_t *s;

  unsigned len;

  void *ptr;

 

  s = bio_get_string16(msg, &len);

  switch(txn->code) {

  case SVC_MGR_ADD_SERVICE:

    s = bio_get_string16(msg, &len);

    ptr = bio_get_ref(msg);

    if (do_add_service(bs, s, len, ptr, txn->sender_euid))

      return -1;

    break;

...

其中，do_add_service真正添加BnMediaService信息

int do_add_service(struct binder_state *bs,

          uint16_t *s, unsigned len,

          void *ptr, unsigned uid)

{

  struct svcinfo *si;

  si = find_svc(s, len);s是一個list

   si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));

    si->ptr = ptr;

    si->len = len;

    memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t));

    si->name[len] = '\0';

    si->death.func = svcinfo_death;

    si->death.ptr = si;

    si->next = svclist;

    svclist = si; //看見沒，這個svclist是一個列表，保存了當前注冊到ServiceManager

中的信息

  }

  binder_acquire(bs, ptr);//這個嗎。當這個Service退出後，我希望系統通知我一下，好釋放上面malloc出來的資源。大概就是干這個事情的。

  binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);

  return 0;

}

         喔，對於addService來說，看來ServiceManager把信息加入到自己維護的一個服務列表中了。

       2.9 ServiceManager存在的意義

        為何需要一個這樣的東西呢？

        原來，Android系統中Service信息都是先add到ServiceManager中，由ServiceManager來集中管理，這樣就可以查詢當前系統有哪些服務。而且,Android系統中某個服務例如MediaPlayerService的客戶端想要和MediaPlayerService通訊的話，必須先向ServiceManager查詢MediaPlayerService的信息，然後通過ServiceManager返回的東西再來和MediaPlayerService交互。

         畢竟，要是MediaPlayerService身體不好，老是掛掉的話，客戶的代碼就麻煩了，就不知道後續新生的MediaPlayerService的信息了，所以只能這樣：

l         MediaPlayerService向SM注冊

l         MediaPlayerClient查詢當前注冊在SM中的MediaPlayerService的信息

l         根據這個信息，MediaPlayerClient和MediaPlayerService交互

另外，ServiceManager的handle標示是0，所以只要往handle是0的服務發送消息了，最終都會被傳遞到ServiceManager中去。

三 MediaService的運行

上一節的知識，我們知道了：

l         defaultServiceManager得到了BpServiceManager，然後MediaPlayerService 實例化後，調用BpServiceManager的addService函數

l         這個過程中，是service_manager收到addService的請求，然後把對應信息放到自己保存的一個服務list中

到這兒，我們可看到，service_manager有一個binder_looper函數，專門等著從binder中接收請求。雖然service_manager沒有從BnServiceManager中派生，但是它肯定完成了BnServiceManager的功能。

同樣，我們創建了MediaPlayerService即BnMediaPlayerService，那它也應該：

l         打開binder設備

l         也搞一個looper循環，然後坐等請求

service，service，這個和網絡編程中的監聽socket的工作很像嘛！

好吧，既然MediaPlayerService的構造函數沒有看到顯示的打開binder設備，那麼我們看看它的父類即BnXXX又到底干了些什麼呢？

          3.1 MediaPlayerService打開binder

class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService

// MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生

//而BnMediaPlayerService從BnInterface和IMediaPlayerService同時派生

class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>

{

public:

  virtual status_t  onTransact( uint32_t code,

                  const Parcel& data,

                  Parcel* reply,

                  uint32_t flags = 0);

};

看起來，BnInterface似乎更加和打開設備相關啊。

template<typename INTERFACE>

class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder

{

public:

  virtual sp<IInterface>   queryLocalInterface(const String16& _descriptor);

  virtual const String16&   getInterfaceDescriptor() const;

 

protected:

  virtual IBinder*      onAsBinder();

};

兌現後變成

class BnInterface : public IMediaPlayerService, public BBinder

BBinder?BpBinder？是不是和BnXXX以及BpXXX對應的呢？如果是，為什麼又叫BBinder呢？

BBinder::BBinder()

  : mExtras(NULL)

{

//沒有打開設備的地方啊？

}

完了？難道我們走錯方向了嗎？難道不是每個Service都有對應的binder設備fd嗎？

.......

回想下，我們的Main_MediaService程序，有哪裡打開過binder嗎？

int main(int argc, char** argv)

{

//對啊，我在ProcessState中不是打開過binder了嗎？

 

  sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

  sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

MediaPlayerService::instantiate();  

 ......

3.2 looper 

啊?原來打開binder設備的地方是和進程相關的啊？一個進程打開一個就可以了。那麼，我在哪裡進行類似的消息循環looper操作呢？

...

//難道是下面兩個？

ProcessState::self()->startThreadPool();

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

看看startThreadPool吧

void ProcessState::startThreadPool()

{

 ...

  spawnPooledThread(true);

}

void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)

{

  sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);isMain是TRUE

//創建線程池，然後run起來，和java的Thread何其像也。

  t->run(buf);

 }

PoolThread從Thread類中派生，那麼此時會產生一個線程嗎？看看PoolThread和Thread的構造吧

PoolThread::PoolThread(bool isMain)

    : mIsMain(isMain)

  {

  }

Thread::Thread(bool canCallJava)//canCallJava默認值是true

  :  mCanCallJava(canCallJava),

    mThread(thread_id_t(-1)),

    mLock("Thread::mLock"),

    mStatus(NO_ERROR),

    mExitPending(false), mRunning(false)

{

}

 
喔，這個時候還沒有創建線程呢。然後調用PoolThread::run，實際調用了基類的run。

status_t Thread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)

{

 bool res;

  if (mCanCallJava) {

    res = createThreadEtc(_threadLoop,//線程函數是_threadLoop

        this, name, priority, stack, &mThread);

  }

//終於，在run函數中，創建線程了。從此

主線程執行

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

新開的線程執行_threadLoop

我們先看看_threadLoop

int Thread::_threadLoop(void* user)

{

  Thread* const self = static_cast<Thread*>(user);

  sp<Thread> strong(self->mHoldSelf);

  wp<Thread> weak(strong);

  self->mHoldSelf.clear();

 

  do {

 ...

    if (result && !self->mExitPending) {

        result = self->threadLoop();哇塞，調用自己的threadLoop

      }

    }

我們是PoolThread對象，所以調用PoolThread的threadLoop函數

virtual bool PoolThread ::threadLoop()

  {

//mIsMain為true。

//而且注意，這是一個新的線程，所以必然會創建一個

新的IPCThreadState對象（記得線程本地存儲嗎？TLS），然後   

IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);

    return false;

  }

主線程和工作線程都調用了joinThreadPool，看看這個干嘛了！

void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)

{

   mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);

   status_t result;

  do {

    int32_t cmd;

     result = talkWithDriver();

     result = executeCommand(cmd);

    }

    } while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);

 

  mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);

  talkWithDriver(false);

}

看到沒？有loop了，但是好像是有兩個線程都執行了這個啊！這裡有兩個消息循環？

下面看看executeCommand

status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)

{

BBinder* obj;

  RefBase::weakref_type* refs;

  status_t result = NO_ERROR;

case BR_TRANSACTION:

    {

      binder_transaction_data tr;

      result = mIn.read(&tr, sizeof(tr));

//來了一個命令，解析成BR_TRANSACTION,然後讀取後續的信息

    Parcel reply;

       if (tr.target.ptr) {

//這裡用的是BBinder。

        sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);

        const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);

}

讓我們看看BBinder的transact函數干嘛了

status_t BBinder::transact(

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

{

就是調用自己的onTransact函數嘛   

err = onTransact(code, data, reply, flags);

  return err;

}

BnMediaPlayerService從BBinder派生，所以會調用到它的onTransact函數

終於水落石出了，讓我們看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函數。

status_t BnMediaPlayerService::onTransact(

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

{

// BnMediaPlayerService從BBinder和IMediaPlayerService派生，所有IMediaPlayerService

//看到下面的switch沒？所有IMediaPlayerService提供的函數都通過命令類型來區分

//

  switch(code) {

    case CREATE_URL: {

      CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);

      create是一個虛函數，由MediaPlayerService來實現！！

sp<IMediaPlayer> player = create(

          pid, client, url, numHeaders > 0 ? &headers : NULL);

 

      reply->writeStrongBinder(player->asBinder());

      return NO_ERROR;

    } break;

其實，到這裡，我們就明白了。BnXXX的onTransact函數收取命令，然後派發到派生類的函數，由他們完成實際的工作。

說明：

這裡有點特殊，startThreadPool和joinThreadPool完後確實有兩個線程，主線程和工作線程，而且都在做消息循環。為什麼要這麼做呢？他們參數isMain都是true。不知道google搞什麼。難道是怕一個線程工作量太多，所以搞兩個線程來工作？這種解釋應該也是合理的。

網上有人測試過把最後一句屏蔽掉，也能正常工作。但是難道主線程提出了，程序還能不退出嗎？這個...管它的，反正知道有兩個線程在那處理就行了。

四 MediaPlayerClient

這節講講MediaPlayerClient怎麼和MediaPlayerService交互。

使用MediaPlayerService的時候，先要創建它的BpMediaPlayerService。我們看看一個例子

IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()

{

    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

    sp<IBinder> binder;

    do {

//向SM查詢對應服務的信息，返回binder      

binder = sm->getService(String16("media.player"));

      if (binder != 0) {

        break;

       }

       usleep(500000); // 0.5 s

    } while(true);

 

//通過interface_cast，將這個binder轉化成BpMediaPlayerService

//注意，這個binder只是用來和binder設備通訊用的，實際

//上和IMediaPlayerService的功能一點關系都沒有。

//還記得我說的Bridge模式嗎?BpMediaPlayerService用這個binder和BnMediaPlayerService

//通訊。

  sMediaPlayerService = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);

  }

  return sMediaPlayerService;

}

為什麼反復強調這個Bridge？其實也不一定是Bridge模式，但是我真正想說明的是：

Binder其實就是一個和binder設備打交道的接口，而上層IMediaPlayerService只不過把它當做一個類似socket使用罷了。我以前經常把binder和上層類IMediaPlayerService的功能混到一起去。

當然，你們不一定會犯這個錯誤。但是有一點請注意：

4.1 Native層

剛才那個getMediaPlayerService代碼是C++層的，但是整個使用的例子確實JAVA->JNI層的調用。如果我要寫一個純C++的程序該怎麼辦？

int main()

{

 getMediaPlayerService();直接調用這個函數能獲得BpMediaPlayerService嗎？

不能，為什麼？因為我還沒打開binder驅動吶！但是你在JAVA應用程序裡邊卻有google已經替你

封裝好了。

所以，純native層的代碼，必須也得像下面這樣處理：

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());//這個其實不是必須的，因為

//好多地方都需要這個，所以自動也會創建.

getMediaPlayerService();

還得起消息循環吶，否則如果Bn那邊有消息通知你，你怎麼接受得到呢？

ProcessState::self()->startThreadPool();

//至於主線程是否也需要調用消息循環，就看個人而定了。不過一般是等著接收其他來源的消息，例如socket發來的命令，然後控制MediaPlayerService就可以了。

}

五 實現自己的Service

好了，我們學習了這麼多Binder的東西，那麼想要實現一個自己的Service該咋辦呢？

如果是純C++程序的話，肯定得類似main_MediaService那樣干了。

int main()

{

 sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

sm->addService(“service.name”,new XXXService());

ProcessState::self()->startThreadPool();

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

看看XXXService怎麼定義呢？

我們需要一個Bn，需要一個Bp，而且Bp不用暴露出來。那麼就在BnXXX.cpp中一起實現好了。

另外，XXXService提供自己的功能，例如getXXX調用

5.1 定義XXX接口

XXX接口是和XXX服務相關的，例如提供getXXX，setXXX函數，和應用邏輯相關。

需要從IInterface派生

class IXXX: public IInterface

{

public:

DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏

virtual getXXX() = 0;

virtual setXXX() = 0;

}這是一個接口。

5.2 定義BnXXX和BpXXX

為了把IXXX加入到Binder結構，需要定義BnXXX和對客戶端透明的BpXXX。

其中BnXXX是需要有頭文件的。BnXXX只不過是把IXXX接口加入到Binder架構中來，而不參與實際的getXXX和setXXX應用層邏輯。

這個BnXXX定義可以和上面的IXXX定義放在一塊。分開也行。

class BnXXX: public BnInterface<IXXX>

{

public:

  virtual status_t  onTransact( uint32_t code,

                  const Parcel& data,

                  Parcel* reply,

                  uint32_t flags = 0);

//由於IXXX是個純虛類，而BnXXX只實現了onTransact函數，所以BnXXX依然是

一個純虛類

};

有了DECLARE，那我們在某個CPP中IMPLEMNT它吧。那就在IXXX.cpp中吧。

IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXX, "android.xxx.IXXX");//IMPLEMENT宏

 

status_t BnXXX::onTransact(

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

{

  switch(code) {

    case GET_XXX: {

      CHECK_INTERFACE(IXXX, data, reply);

      讀請求參數

      調用虛函數getXXX()

      return NO_ERROR;

    } break; //SET_XXX類似

BpXXX也在這裡實現吧。

class BpXXX: public BpInterface<IXXX>

{

public:

  BpXXX (const sp<IBinder>& impl)

    : BpInterface< IXXX >(impl)

  {

}

vitural getXXX()

{

 Parcel data, reply;

 data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor());

  data.writeInt32(pid);

  remote()->transact(GET_XXX, data, &reply);

  return;

}

//setXXX類似

至此，Binder就算分析完了，大家看完後，應該能做到以下幾點：

l         如果需要寫自己的Service的話，總得知道系統是怎麼個調用你的函數，恩。對。有2個線程在那不停得從binder設備中收取命令，然後調用你的函數呢。恩，這是個多線程問題。

l         如果需要跟蹤bug的話，得知道從Client端調用的函數，是怎麼最終傳到到遠端的Service。這樣，對於一些函數調用，Client端跟蹤完了，我就知道轉到Service去看對應函數調用了。反正是同步方式。也就是Client一個函數調用會一直等待到Service返回為止。

 以上就是對 Android Binder機制的詳細介紹，後續繼續補充相關資料，謝謝大家對本站的支持！