轉載於：http://blog.csdn.net/coding_glacier/article/details/7520199
備註： 該篇文章寫的比較細節化，，，重點話，一些細節問題講解的很透徹明瞭。。。。
1．binder通信概述
binder通信是一種client-server的通信結構，
1.從表面上來看，是client通過獲得一個server的代理接口，對server進行直接調用；
2.實際上，代理接口中定義的方法與server中定義的方法是一一對應的；
3.client調用某個代理接口中的方法時，代理接口的方法會將client傳遞的參數打包成爲Parcel對象；
4.代理接口將該Parcel發送給內核中的binder driver.
5.server會讀取binder driver中的請求數據，如果是發送給自己的，解包Parcel對象，處理並將結果返回；
6.整個的調用過程是一個同步過程，在server處理的時候，client會block住。
2．service manager
Service Manager是一個linux級的進程,顧名思義，就是service的管理器。這裏的service是什麼概念呢？這裏的service的概念和init過程中init.rc中的service是不同，init.rc中的service是都是linux進程，但是這裏的service它並不一定是一個進程，也就是說可能一個或多個service屬於同一個linux進程。在這篇文章中不加特殊說明均指Android native端的service。
任何service在被使用之前，均要向SM(Service Manager)註冊，同時客戶端需要訪問某個service時，應該首先向SM查詢是否存在該服務。如果SM存在這個service，那麼會將該service的handle返回給client，handle是每個service的唯一標識符。
SM的入口函數在service_manager.c中，下面是SM的代碼部分
int main(int argc, char **argv)
{
struct binder_state *bs;
void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;
bs = binder_open(128*1024);
if (binder_become_context_manager(bs)) {
LOGE("cannot become context manager (%s)/n", strerror(errno));
return -1;
}
svcmgr_handle = svcmgr;
binder_loop(bs, svcmgr_handler);
return 0;
}
這個進程的主要工作如下：
1.初始化binder，打開/dev/binder設備；在內存中爲binder映射128K字節空間；
2.指定SM對應的代理binder的handle爲0，當client嘗試與SM通信時，需要創建一個handle爲0的代理binder，這裏的代理binder其實就是第一節中描述的那個代理接口；
3.通知binder driver(BD)使SM成爲BD的context manager；
4.維護一個死循環，在這個死循環中，不停地去讀內核中binder driver，查看是否有可讀的內容；即是否有對service的操作要求, 如果有，則調用svcmgr_handler回調來處理請求的操作。
5.SM維護了一個svclist列表來存儲service的信息。
這裏需要聲明一下，當service在向SM註冊時，該service就是一個client，而SM則作爲了server。而某個進程需要與service通信時，此時這個進程爲client，service才作爲server。因此service不一定爲server，有時它也是作爲client存在的。
由於下面幾節會介紹一些與binder通信相關的幾個概念，所以將SM的功能介紹放在了後面的部分來講。
應用和service之間的通信會涉及到2次binder通信。
1.應用向SM查詢service是否存在，如果存在獲得該service的代理binder，此爲一次binder通信；
2.應用通過代理binder調用service的方法，此爲第二次binder通信。
3．ProcessState
ProcessState是以單例模式設計的。每個進程在使用binder機制通信時，均需要維護一個ProcessState實例來描述當前進程在binder通信時的binder狀態。
ProcessState有如下2個主要功能：
1.創建一個thread,該線程負責與內核中的binder模塊進行通信，稱該線程爲Pool thread；
2.爲指定的handle創建一個BpBinder對象，並管理該進程中所有的BpBinder對象。
3.1 Pool thread
在Binder IPC中，所有進程均會啓動一個thread來負責與BD來直接通信，也就是不停的讀寫BD，這個線程的實現主體是一個IPCThreadState對象，下面會介紹這個類型。
下面是 Pool thread的啓動方式：
ProcessState::self()->startThreadPool();
3.2 BpBinder獲取
BpBinder主要功能是負責client向BD發送調用請求的數據。它是client端binder通信的核心對象，通過調用transact函數向BD發送調用請求的數據，它的構造函數如下：
BpBinder(int32_t handle);
通過BpBinder的構造函數發現，BpBinder會將當前通信中server的handle記錄下來，當有數據發送時，會通知BD數據的發送目標。
ProcessState通過如下方式來獲取BpBinder對象：
ProcessState::self()->getContextObject(handle);
在這個過程中，ProcessState會維護一個BpBinder的vector mHandleToObject，每當ProcessState創建一個BpBinder的實例時，回去查詢mHandleToObject，如果對應的handle已經有binder指針，那麼不再創建，否則創建binder並插入到mHandleToObject中。
ProcessState創建的BpBinder實例，一般情況下會作爲參數構建一個client端的代理接口，這個代理接口的形式爲BpINTERFACE,例如在與SM通信時，client會創建一個代理接口BpServiceManager.
4．IPCThreadState
IPCThreadState也是以單例模式設計的。由於每個進程只維護了一個ProcessState實例，同時ProcessState只啓動一個Pool thread，也就是說每一個進程只會啓動一個Pool thread，因此每個進程則只需要一個IPCThreadState即可。
Pool thread的實際內容則爲：
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
ProcessState中有2個Parcel成員，mIn和mOut，Pool thread會不停的查詢BD中是否有數據可讀，如果有將其讀出並保存到mIn，同時不停的檢查mOut是否有數據需要向BD發送，如果有，則將其內容寫入到BD中，總而言之，從BD中讀出的數據保存到mIn，待寫入到BD中的數據保存在了mOut中。
ProcessState中生成的BpBinder實例通過調用IPCThreadState的transact函數來向mOut中寫入數據，這樣的話這個binder IPC過程的client端的調用請求的發送過程就明瞭了。
IPCThreadState有兩個重要的函數，talkWithDriver函數負責從BD讀寫數據，executeCommand函數負責解析並執行mIn中的數據。
5.主要基類
5.1基類IInterface
爲server端提供接口，它的子類聲明瞭service能夠實現的所有的方法；
5.2基類IBinder
BBinder與BpBinder均爲IBinder的子類，因此可以看出IBinder定義了binder IPC的通信協議，BBinder與BpBinder在這個協議框架內進行的收和發操作，構建了基本的binder IPC機制。
5.3基類BpRefBase
client端在查詢SM獲得所需的的BpBinder後，BpRefBase負責管理當前獲得的BpBinder實例。
6.兩個接口類
6.1 BpINTERFACE
如果client想要使用binder IPC來通信，那麼首先會從SM出查詢並獲得server端service的BpBinder，在client端，這個對象被認爲是server端的遠程代理。爲了能夠使client能夠想本地調用一樣調用一個遠程server，server端需要向client提供一個接口，client在在這個接口的基礎上創建一個BpINTERFACE，使用這個對象，client的應用能夠想本地調用一樣直接調用server端的方法。而不用去關心具體的binder IPC實現。
下面看一下BpINTERFACE的原型：
class BpINTERFACE : public BpInterface<IINTERFACE>
順着繼承關係再往上看
template<typename INTERFACE>
class BpInterface : public INTERFACE, public BpRefBase
BpINTERFACE分別繼承自INTERFACE，和BpRefBase；
● BpINTERFACE既實現了service中各方法的本地操作，將每個方法的參數以Parcel的形式發送給BD。
例如BpServiceManager的
virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
data.writeString16(name);
data.writeStrongBinder(service);
status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;
}
● 同時又將BpBinder作爲了自己的成員來管理，將BpBinder存儲在mRemote中，BpServiceManager通過調用BpRefBase的remote()來獲得BpBinder指針。
6.2 BnINTERFACE
在定義android native端的service時，每個service均繼承自BnINTERFACE(INTERFACE爲service name)。BnINTERFACE類型定義了一個onTransact函數，這個函數負責解包收到的Parcel並執行client端的請求的方法。
順着BnINTERFACE的繼承關係再往上看，
class BnINTERFACE: public BnInterface<IINTERFACE>
IINTERFACE爲client端的代理接口BpINTERFACE和server端的BnINTERFACE的共同接口類，這個共同接口類的目的就是保證service方法在C-S兩端的一致性。
再往上看
class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder
同時我們發現了BBinder類型，這個類型又是幹什麼用的呢？既然每個service均可視爲一個binder，那麼真正的server端的binder的操作及狀態的維護就是通過繼承自BBinder來實現的。可見BBinder是service作爲binder的本質所在。
那麼BBinder與BpBinder的區別又是什麼呢？
其實它們的區別很簡單，BpBinder是client端創建的用於消息發送的代理，而BBinder是server端用於接收消息的通道。查看各自的代碼就會發現，雖然兩個類型均有transact的方法，但是兩者的作用不同，BpBinder的transact方法是向IPCThreadState實例發送消息，通知其有消息要發送給BD；而BBinder則是當IPCThreadState實例收到BD消息時，通過BBinder的transact的方法將其傳遞給它的子類BnSERVICE的onTransact函數執行server端的操作。
7. Parcel
Parcel是binder IPC中的最基本的通信單元，它存儲C-S間函數調用的參數.但是Parcel只能存儲基本的數據類型，如果是複雜的數據類型的話，在存儲時，需要將其拆分爲基本的數據類型來存儲。
簡單的Parcel讀寫不再介紹，下面着重介紹一下2個函數
7.1 writeStrongBinder
當client需要將一個binder向server發送時，可以調用此函數。例如
virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
data.writeString16(name);
data.writeStrongBinder(service);
status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;
}
看一下writeStrongBinder的實體
status_t Parcel::writeStrongBinder(const sp<IBinder>& val)
{
return flatten_binder(ProcessState::self(), val, this);
}
接着往裏看flatten_binder
status_t flatten_binder(const sp<ProcessState>& proc,
const sp<IBinder>& binder, Parcel* out)
{
flat_binder_object obj;
obj.flags = 0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS;
if (binder != NULL) {
IBinder *local = binder->localBinder();
if (!local) {
BpBinder *proxy = binder->remoteBinder();
if (proxy == NULL) {
LOGE("null proxy");
}
const int32_t handle = proxy ? proxy->handle() : 0;
obj.type = BINDER_TYPE_HANDLE;
obj.handle = handle;
obj.cookie = NULL;
} else {
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
obj.binder = local->getWeakRefs();
obj.cookie = local;
}
} else {
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
obj.binder = NULL;
obj.cookie = NULL;
}
return finish_flatten_binder(binder, obj, out);
}
還是拿addService爲例，它的參數爲一個BnINTERFACE類型指針，BnINTERFACE又繼承自BBinder，
BBinder* BBinder::localBinder()
{
return this;
}
所以寫入到Parcel的binder類型爲BINDER_TYPE_BINDER，同時你在閱讀SM的代碼時會發現如果SM收到的service的binder類型不爲BINDER_TYPE_HANDLE時，SM將不會將此service添加到svclist，但是很顯然每個service的添加都是成功的，addService在開始傳遞的binder類型爲BINDER_TYPE_BINDER，SM收到的binder類型爲BINDER_TYPE_HANDLE，那麼這個過程當中究竟發生了什麼？
爲了搞明白這個問題，花費我很多的事件，最終發現了問題的所在，原來在BD中做了如下操作(drivers/staging/android/Binder.c)：
static void binder_transaction(struct binder_proc *proc,
struct binder_thread *thread,
struct binder_transaction_data *tr, int reply)
{
..........................................
if (fp->type == BINDER_TYPE_BINDER)
fp->type = BINDER_TYPE_HANDLE;
else
fp->type = BINDER_TYPE_WEAK_HANDLE;
fp->handle = ref->desc;
..........................................
}
閱讀完addService的代碼，你會發現SM只是保存了service binder的handle和service的name，那麼當client需要和某個service通信了，如何獲得service的binder呢？看下一個函數
7.2 readStrongBinder
當server端收到client的調用請求之後，如果需要返回一個binder時，可以向BD發送這個binder，當IPCThreadState實例收到這個返回的Parcel時，client可以通過這個函數將這個被server返回的binder讀出。
sp<IBinder> Parcel::readStrongBinder() const
{
sp<IBinder> val;
unflatten_binder(ProcessState::self(), *this, &val);
return val;
}
往裏查看unflatten_binder
status_t unflatten_binder(const sp<ProcessState>& proc,
const Parcel& in, sp<IBinder>* out)
{
const flat_binder_object* flat = in.readObject(false);
if (flat) {
switch (flat->type) {
case BINDER_TYPE_BINDER:
*out = static_cast<IBinder*>(flat->cookie);
return finish_unflatten_binder(NULL, *flat, in);
case BINDER_TYPE_HANDLE:
*out = proc->getStrongProxyForHandle(flat->handle);
return finish_unflatten_binder(
static_cast<BpBinder*>(out->get()), *flat, in);
}
}
return BAD_TYPE;
}
發現如果server返回的binder類型爲BINDER_TYPE_BINDER的話，也就是返回一個binder引用的話，直接獲取這個binder；如果server返回的binder類型爲BINDER_TYPE_HANDLE時，也就是server返回的僅僅是binder的handle，那麼需要重新創建一個BpBinder返回給client。
有上面的代碼可以看出，SM保存的service的binder僅僅是一個handle，而client則是通過向SM獲得這個handle，從而重新構建代理binder與server通信。
這裏順帶提一下一種特殊的情況，binder通信的雙方即可作爲client，也可以作爲server.也就是說此時的binder通信是一個半雙工的通信。那麼在這種情況下，操作的過程會比單工的情況複雜，但是基本的原理是一樣的，有興趣可以分析一下MediaPlayer和MediaPlayerService的例子。
8. 經典橋段分析
main_ mediaserver.cpp
int main(int argc, char** argv)
{
//創建進程mediaserver的ProcessState實例
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
//獲得SM的BpServiceManager
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
//添加mediaserver中支持的service。
AudioFlinger::instantiate();
MediaPlayerService::instantiate();
CameraService::instantiate();
AudioPolicyService::instantiate();
//啓動ProcessState的pool thread
ProcessState::self()->startThreadPool();
//這一步有重複之嫌，加不加無關緊要。
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
9. Java 層的binder機制
瞭解了native通信機制後，再去分析JAVA層的binder機制，就會很好理解了。它只是對native的binder做了一個封裝。這一部分基本上沒有太複雜的過程，這裏不再贅述了。