基礎知識

Android進程間的通訊沒有沿用Linux的原有的通訊模式，而是採用新的通訊模式Binder.

先了解下Linux原有的通訊方式：Linux進程間的通信方式和原理

進程通信的應用場景一般包含數據/資源共享，數據傳輸，通知事件，進程控制。主動被動都有了。

Linux原有的幾種通信方式

pipe管道
消息隊列(Message)
信號量(Semaphore)
共享內存(Share Memory)
信號(Signal)
跟蹤(Trace)
還有支持支持C/S的Socket

Android爲什麼採用Binder？

Android沒有使用Linux原生的通信機制，而是使用Binder機制。
Binder機制是採用OpenBinder演化而來，採用C/S的通信模式。
在Android中使用它的原因如下

socket效率低，開銷大。linux目前只有socket支持C/S
管道和消息隊列效率低。管道和消息採用存儲轉發方式，所以至少需要拷貝2次數據，效率低
共享內存控制機制複雜：共享內存雖然在傳輸時沒有拷貝數據，但其控制機制複雜（比如跨進程通信時，需獲取對方進程的pid，得多種機制協同操作）。
Binder安全性更高
- Linux的IPC機制在本身的實現中，並沒有安全措施，得依賴上層協議來進行安全控制。
- Binder機制的UID/PID是由Binder機制本身在內核空間添加身份標識，安全性高；並且Binder可以建立私有通道，這是linux的通信機制所無法實現的（Linux訪問的接入點是開放的）

各種IPC方式數據拷貝次數對比

IPC方式	數據拷貝次數
共享內存	0
Binder	1
Socket/管道/消息隊列	2

總之，基於以上原因，Linux上原生機制無法滿足手機的要求，Android需要建立一套新的IPC機制來滿足系統對通信方式的傳輸性能和安全性要求，這就出現了Binder

Binder是什麼

Binder是Android系統中進程間通訊（IPC）的一種方式，像Intent, Messenger, ContentProvider底層都是Binder實現

Binder指的是一種通信機制。AIDL使用Binder進行通信，指的就是Binder這種IPC機制。

對於Server進程來說，Binder指的是Binder本地對象。

Server端一般會實例一個Binder實現具體的接口，即Server能夠提供的能力（注意因爲Stub是abstract不能直接實例化，實例化的父類Binder對象）

在onBind時將實例傳遞給Client

```
public class BookManagerService extends Service {
    private static final String TAG = BookManagerService.class.getSimpleName();

    // book list
    private CopyOnWriteArrayList<Book> mBookList = new CopyOnWriteArrayList<Book>();
    // new book listener RemoteCallbackList used for multi-process listener
    private RemoteCallbackList<INewBookListener> mListenerList = new RemoteCallbackList<INewBookListener>();
    private Binder mBinder = new IBookManager.Stub() {

        @Override
        public List<Book> getBookList() throws RemoteException {
            SystemClock.sleep(2000);
            return mBookList;
        }

        @Override
        public void addBook(Book book) throws RemoteException {
            mBookList.add(book);
            onNewBookArrived(book);
        }
    ......
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        if (!verifyPermission()) {
            return null;
        }
        return mBinder;
    }
}

```

對於Client來說，Binder指的是Binder代理對象，只是Binder本地對象的一個遠程代理

Client通過asInterface方法獲取Proxy代理或通過asBinder方法獲取Binder實例
對這個Binder代理對象的操作，會通過驅動最終轉發到Binder本地對象上去完成，即調用Service的Binder實例的方法。
對於一個擁有Binder對象的使用者而言，它無須關心這是一個Binder代理對象還是Binder本地對象。對於代理對象的操作和對本地對象的操作對它來說沒有區別。因爲實現了同一個接口

    public class BookManagerActivity extends AppCompatActivity {
        private static final String TAG = BookManagerActivity.class.getSimpleName();

        private IBookManager mRemoteBookManager;

        @Override
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            super.onCreate(savedInstanceState);
            setContentView(R.layout.activity_book_manager);
            initView();

            // bind service : after 5.0 must follow
            // https://developer.android.com/google/play/billing/billing_integrate.html#billing-requests
            Intent intent = new Intent(this, BookManagerService.class);
            intent.setPackage(getPackageName());
            bindService(intent, mServiceConn, Context.BIND_AUTO_CREATE);
        }

        private ServiceConnection mServiceConn = new ServiceConnection() {
            public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {
                mRemoteBookManager = IBookManager.Stub.asInterface(service);
                if (mRemoteBookManager != null)
                    try {
                        mRemoteBookManager.asBinder().linkToDeath(mDeathRecipient, 0);
                        mRemoteBookManager.registerListener(mNewBookListener);
                    } catch (RemoteException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                Log.d(TAG, "bind service");
            }

            public void onServiceDisconnected(ComponentName className) {
                mRemoteBookManager = null;
                Log.d(TAG, "onServiceDisconnected, tid = " + Thread.currentThread().getName());
            }
        };

        public void addBook(View v) {
            if (mRemoteBookManager == null) {
                Log.w(TAG, "mRemoteBookManager is null");
                return;
            }

            bookThreadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        int bookId = mRemoteBookManager.getBookSize() + 1;
                        Book newBook = new Book(bookId, "new-" + bookId);
                        mRemoteBookManager.addBook(newBook);
                        Log.d(TAG, "add book:" + newBook);
                    } catch (RemoteException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }

對於傳輸過程而言，Binder是可以進行跨進程傳遞的對象；Binder驅動會對具有跨進程傳遞能力的對象做特殊處理：自動完成代理對象和本地對象的轉換

代碼片一

interface IBookManager {
    // get all book list
    List<Book> getBookList();
    // add one book
    void addBook(in Book book);
    // get book list size
    int getBookSize();
    // register and unregister new book listener
    void registerListener(INewBookListener listener);
    void unregisterListener(INewBookListener listener);
}

編譯器生成的IBookManager

全部Code在這裏Github IPC

Binder架構

Binder架構圖（來自網上）

詳細架構圖（來自網上）

Binder 通信採用 C/S 架構：包含 Client、 Server、 ServiceManager 以及 Binder 驅動。
ServiceManager 用於管理系統中的各種服務。無論是註冊服務和獲取服務的過程都需要ServiceManager（Native C++層的ServiceManager不是framework java層的ServiceManager
Binder 在 framework 層進行了封裝，通過 JNI 技術調用 Native（C/C++）層的 Binder 架構。
Binder 在 Native 層以 ioctl 的方式與 Binder 驅動通訊

Binder機制

下圖是Binder機制是如何跨進程。（來自網絡）

每個Android的進程，只能運行在自己進程所擁有的虛擬地址空間。對應一個4GB的虛擬地址空間，其中3GB是用戶空間，1GB是內核空間(大小可以通過參數配置調整)。對於用戶空間，不同進程之間彼此是不能共享的，而內核空間卻是可共享的。Client進程向Server進程通信，恰恰是利用進程間可共享的內核內存空間來完成底層通信工作。Client端與Server端進程往往採用ioctl等方法跟內核空間的驅動進行交互。

ServiceManager是整個Binder通信機制的大管家，是Android進程間通信機制Binder的守護進程。當Service Manager啓動之後，Client端和Server端通信時都需要先獲取Service Manager接口，才能開始通信服務。ServiceManager是由init進程通過解析init.rc文件而創建的。

註冊服務(addService)：Server進程要先註冊Service到ServiceManager。該過程：Server是客戶端，ServiceManager是服務端。
獲取服務(getService)：Client進程使用某個Service前，須先向ServiceManager中獲取相應的Service。該過程：Client是客戶端，ServiceManager是服務端。
使用服務：Client根據得到的Service信息建立與Service所在的Server進程通信的通路，然後就可以直接與Service交互。該過程：client是客戶端，server是服務端。

Binder通信的基本流程

一次完整Binder通信圖（來自網上）

深入理解Java層的Binder

IBinder是一個接口，它代表了一種跨進程傳輸的能力
- 只要實現了這個接口，就能將這個對象進行跨進程傳遞。這是驅動底層支持的
- 在跨進程數據流經驅動的時候，驅動會識別IBinder類型的數據，從而自動完成不同進程Binder本地對象以及Binder代理對象的轉換
IBinder負責數據傳輸，IInterface代表的就是遠程server對象具有什麼能力。就是aidl裏面的接口
Java層的Binder類，代表的其實就是Binder本地對象。
- BinderProxy類是Binder類的一個內部類，它代表遠程進程的Binder對象的本地代理；這兩個類都繼承自IBinder, 因而都具有跨進程傳輸的能力；
- 實際上，在跨越進程的時候，Binder驅動會自動完成這兩個對象的轉換。
在使用AIDL的時候，編譯工具會給我們生成一個Stub的靜態內部類；
- 繼承了Binder, 說明它是一個Binder本地對象
- 它實現了IInterface接口，表明它具有遠程Server承諾給Client的能力；
- Stub是一個抽象類，具體的IInterface的相關實現需要我們手動完成，這裏使用了策略模式。