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很多大厂面试都会问的知识点:Binder, 你get了吗

很多大厂面试都会问的知识点:Binder, 你get了吗

作者: 不正经的创作者 | 来源:发表于2020-06-09 17:45 被阅读0次

Binder简介

Binder是什么?Binder有啥用?作为一个应用开发者,如果我们开发的应用不涉及跨进程通信(IPC),我想我们也不会去接触Binder。但不知你有没有发现,近来的Andorid面试,都会问及Android跨进程通信方面的知识,这又是为什么呢?如果你喜欢看Android源码,你就会发现Binder无处不在,Android系统中很多服务都是通过Binder来进行跨进程通信,了解Binder,弄懂Binder原理,这就变得非常重要了。

Android的内核是Linux内核,但为什么没有采用Linux常用的跨进程通信方式呢?而是采用Binder呢?这里在知乎有一篇非常详细的帖子:为什么 Android 要采用 Binder 作为 IPC 机制?大家可以看一下,我相信此篇帖子下肚,你就可以了解当年Android之父Andy Rubin为什么会选择Binder作为android系统跨进程通信方式了。

一、什么Binder?

Binder是Android系统中非常重要的一种跨进程通信方式(IPC)。

Binder是一种基于C/S的架构,主要包含四个部分:服务端(Server),客户端(Client),Binder驱动,ServiceManager。

Android四大组件Activity、Service、BroadcastReceiver和ContentProvider的启动原理也都与Binder IPC机制有关;Android源码中ActivityManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService、PowerManagerService等服务的调用也都与Binder IPC机制有关。

二、Binder跨进程通信实现原理

1.应用进程空间分配

每个Android应用程序的进程,只能运行在自己进程所拥有的虚拟地址空间上。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进程通信原理

  • Client、Server和Service Manager实现在用户空间中,Binder驱动程序实现在内核空间中。
  • Binder驱动程序和Service Manager在Android平台中已经实现,开发者只需要在用户空间实现自己的Client和Server。
  • Binder驱动程序提供设备文件/dev/binder与用户空间交互,Client、Server和Service Manager通过open和ioctl文件操作函数与Binder驱动程序进行通信。
  • Client和Server之间的进程间通信通过Binder驱动程序间接实现。
  • Service Manager是一个守护进程,用来管理Server,并向Client提供查询Server接口的能力。

3.Binder跨进程通信数据流动图:

Client端发起通信请求–>服务代理Proxy通过Parcel打包数据–>内核空间Binder驱动实现共享数据–>Server端解包Parcel获取数据。这样就实现了Client端到Server端的跨进程通信。

具体详细实现,可以参考这篇文章彻底理解Android Binder通信架构

三、Binder两种跨进程通信方式

1.注册服务的方式

Android系统多数服务,都需要先注册,并通过ServiceManager守护进程来管理,需要用时,直接从ServiceManager中获取相关服务。例如ActivityManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService、PowerManagerService等系统服务都是通过此种方式。这些服务什么时候注册呢?在Android应用程序入口源码解析这篇文章中有说,当Zygote进程启动后,启动SystemServer进程时,就会注册各种服务。具体系统服务是怎么通信的,后面会介绍。

2.AIDL方式

这种方式是开发中我们经常使用的方式。首先定义一个后缀为aidl的接口,如:

  interface IMainService {
     void start(String temp);
  }

项目编译成功后,会自动生成相关的java文件如:

  public interface IMainService extends android.os.IInterface {
      /**
       * Local-side IPC implementation stub class.
       */
      public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.awen.codebase.IMainService {
          private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.awen.codebase.IMainService";

          /**
           * Construct the stub at attach it to the interface.
           */
          public Stub() {
              this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
          }

          /**
           * Cast an IBinder object into an com.awen.codebase.IMainService interface,
            * generating a proxy if needed.
          */
          public static com.awen.codebase.IMainService asInterface(android.os.IBinder obj) {
              if ((obj == null)) {
                  return null;
              }
              android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
              if (((iin != null) && (iin instanceof com.awen.codebase.IMainService))) {
                  return ((com.awen.codebase.IMainService) iin);
              }
              return new com.awen.codebase.IMainService.Stub.Proxy(obj);
          }

          @Override
          public android.os.IBinder asBinder() {
              return this;
          }

          @Override
          public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
              switch (code) {
                  case INTERFACE_TRANSACTION: {
                      reply.writeString(DESCRIPTOR);
                      return true;
                  }
                  case TRANSACTION_start: {
                      data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                      java.lang.String _arg0;
                      _arg0 = data.readString();
                      this.start(_arg0);
                      reply.writeNoException();
                      return true;
                  }
               }
              return super.onTransact(code, data, reply, flags);
         }

          private static class Proxy implements com.awen.codebase.IMainService {
              private android.os.IBinder mRemote;

              Proxy(android.os.IBinder remote) {
                  mRemote = remote;
               }

             @Override
              public android.os.IBinder asBinder() {
                  return mRemote;
              }

              public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
                  return DESCRIPTOR;
              }

              @Override
              public void start(java.lang.String temp) throws android.os.RemoteException {
                  android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                  android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                  try {
                      _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                      _data.writeString(temp);
                      mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_start, _data, _reply, 0);
                      _reply.readException();
                  } finally {
                      _reply.recycle();
                      _data.recycle();
                  }
              }
          }

          static final int TRANSACTION_start = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
      }
      public void start(java.lang.String temp) throws android.os.RemoteException;
  }

其中Stub就相当于Server端,代理Proxy就相当于Client端。在AIDL开发中,一般都是结合Service一起使用的,通过bindService把客户端和服务端链接起来,从而就可以进行通信。如果Service在同一个进程,就在进程中通信,如果Service在另外一个进程,就属于跨进程通信。

四、总结

Binder跨进程通信,主要就是利用进程间内核空间共享数据来实现的。Binder驱动主要就是在内核空间,通过Binder驱动实现进程间数据共享。

关于我

非常希望和大家一起交流 ,最近有一直在总结,关于Android开发面试专题资料,高级进阶架构资料,也可以分享给大家,有需要的小伙伴,可加裙1087084956。目前是一名程序员,不仅分享Android开发相关知识,也会有个人总结,职场经验,面试经验等,希望能让你少走一点弯路。

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