Android進程間通信（IPC）機制Binder簡要介紹

        在Android系統中，每一個應用程序都是由一些Activity和Service組成的，這些Activity和Service有可能運行在同一個進程中，也有可能運行在不同的進程中。那麼，不在同一個進程的Activity或者Service是如何通信的呢？這就是本文中要介紹的Binder進程間通信機制了。

        我們知道，Android系統是基於Linux內核的，而Linux內核繼承和兼容了豐富的Unix系統進程間通信（IPC）機制。有傳統的管道（Pipe）、信號（Signal）和跟蹤（Trace），這三項通信手段只能用於父進程與子進程之間，或者兄弟進程之間；後來又增加了命令管道（Named Pipe），使得進程間通信不再局限於父子進程或者兄弟進程之間；為了更好地支持商業應用中的事務處理，在AT&T的Unix系統V中，又增加了三種稱為“System V IPC”的進程間通信機制，分別是報文隊列（Message）、共享內存（Share Memory）和信號量（Semaphore）；後來BSD Unix對“System V IPC”機制進行了重要的擴充，提供了一種稱為插口（Socket）的進程間通信機制。若想進一步詳細了解這些進程間通信機制，建議參考Android學習啟動篇一文中提到《Linux內核源代碼情景分析》一書。

        但是，Android系統沒有采用上述提到的各種進程間通信機制，而是采用Binder機制，難道是因為考慮到了移動設備硬件性能較差、內存較低的特點？不得而知。Binder其實也不是Android提出來的一套新的進程間通信機制，它是基於OpenBinder來實現的。OpenBinder最先是由Be Inc.開發的，接著Palm Inc.也跟著使用。現在OpenBinder的作者Dianne Hackborn就是在Google工作，負責Android平台的開發工作。

        前面一再提到，Binder是一種進程間通信機制，它是一種類似於COM和CORBA分布式組件架構，通俗一點，其實是提供遠程過程調用（RPC）功能。從英文字面上意思看，Binder具有粘結劑的意思，那麼它把什麼東西粘結在一起呢？在Android系統的Binder機制中，由一系統組件組成，分別是Client、Server、Service Manager和Binder驅動程序，其中Client、Server和Service Manager運行在用戶空間，Binder驅動程序運行內核空間。Binder就是一種把這四個組件粘合在一起的粘結劑了，其中，核心組件便是Binder驅動程序了，Service Manager提供了輔助管理的功能，Client和Server正是在Binder驅動和Service Manager提供的基礎設施上，進行Client-Server之間的通信。Service Manager和Binder驅動已經在Android平台中實現好，開發者只要按照規范實現自己的Client和Server組件就可以了。說起來簡單，做起難，對初學者來說，Android系統的Binder機制是最難理解的了，而Binder機制無論從系統開發還是應用開發的角度來看，都是Android系統中最重要的組成，因此，很有必要深入了解Binder的工作方式。要深入了解Binder的工作方式，最好的方式莫過於是閱讀Binder相關的源代碼了，Linux的鼻祖Linus Torvalds曾經曰過一句名言RTFSC：Read The Fucking Source Code。

        雖說閱讀Binder的源代碼是學習Binder機制的最好的方式，但是也絕不能打無准備之仗，因為Binder的相關源代碼是比較枯燥無味而且比較難以理解的，如果能夠輔予一些理論知識，那就更好了。閒話少說，網上關於Binder機制的資料還是不少的，這裡就不想再詳細寫一遍了，強烈推薦下面兩篇文章：

       Android深入淺出之Binder機制

        Android Binder設計與實現 – 設計篇

        Android深入淺出之Binder機制一文從情景出發，深入地介紹了Binder在用戶空間的三個組件Client、Server和Service Manager的相互關系，Android Binder設計與實現一文則是詳細地介紹了內核空間的Binder驅動程序的數據結構和設計原理。非常感謝這兩位作者給我們帶來這麼好的Binder學習資料。總結一下，Android系統Binder機制中的四個組件Client、Server、Service Manager和Binder驅動程序的關系如下圖所示：

        1. Client、Server和Service Manager實現在用戶空間中，Binder驅動程序實現在內核空間中

        2. Binder驅動程序和Service Manager在Android平台中已經實現，開發者只需要在用戶空間實現自己的Client和Server

        3. Binder驅動程序提供設備文件/dev/binder與用戶空間交互，Client、Server和Service Manager通過open和ioctl文件操作函數與Binder驅動程序進行通信

        4. Client和Server之間的進程間通信通過Binder驅動程序間接實現

        5. Service Manager是一個守護進程，用來管理Server，並向Client提供查詢Server接口的能力

        至此，對Binder機制總算是有了一個感性的認識，但仍然感到不能很好地從上到下貫穿整個IPC通信過程，於是，打算通過下面四個情景來分析Binder源代碼，以進一步理解Binder機制：

       1. Service Manager是如何成為一個守護進程的？即Service Manager是如何告知Binder驅動程序它是Binder機制的上下文管理者。

        2. Server和Client是如何獲得Service Manager接口的？即defaultServiceManager接口是如何實現的。

        3. Server是如何把自己的服務啟動起來的？Service Manager在Server啟動的過程中是如何為Server提供服務的？即IServiceManager::addService接口是如何實現的。

        4  Service Manager是如何為Client提供服務的？即IServiceManager::getService接口是如何實現的。

        在接下來的四篇文章中，將按照這四個情景來分析Binder源代碼，都將會涉及到用戶空間到內核空間的Binder相關源代碼。這裡為什麼沒有Client和Server是如何進行進程間通信的情景呢？ 這是因為Service Manager在作為守護進程的同時，它也充當Server角色。因此，只要我們能夠理解第三和第四個情景，也就理解了Binder機制中Client和Server是如何通過Binder驅動程序進行進程間通信的了。

        為了方便描述Android系統進程間通信Binder機制的原理和實現，在接下來的四篇文章中，我們都是基於C/C++語言來介紹Binder機制的實現的，但是，我們在Android系統開發應用程序時，都是基於Java語言的，因此，我們會在最後一篇文章中，詳細介紹Android系統進程間通信Binder機制在應用程序框架層的Java接口實現：

       5. Android系統進程間通信Binder機制在應用程序框架層的Java接口源代碼分析。

         以上就是關於Binder 機制的簡單介紹，後續繼續整理相關資料，謝謝大家對本站的支持！