基础知识
Android进程间的通讯没有沿用Linux的原有的通讯模式，而是采用新的通讯模式Binder.
先了解下Linux原有的通讯方式：Linux进程间的通信方式和原理
进程通信的应用场景一般包含数据/资源共享，数据传输，通知事件，进程控制。主动被动都有了。
Linux原有的几种通信方式
- pipe管道
- 消息队列(Message)
- 信号量(Semaphore)
- 共享内存(Share Memory)
- 信号(Signal)
- 跟踪(Trace)
- 还有支持支持C/S的Socket
Android为什么采用Binder？
Android没有使用Linux原生的通信机制，而是使用Binder机制。
Binder机制是采用OpenBinder演化而来，采用C/S的通信模式。
在Android中使用它的原因如下
- socket效率低，开销大。linux目前只有socket支持C/S
- 管道和消息队列效率低。管道和消息采用存储转发方式，所以至少需要拷贝2次数据，效率低
- 共享内存控制机制复杂：共享内存虽然在传输时没有拷贝数据，但其控制机制复杂（比如跨进程通信时，需获取对方进程的pid，得多种机制协同操作）。
- Binder安全性更高
- Linux的IPC机制在本身的实现中，并没有安全措施，得依赖上层协议来进行安全控制。
- Binder机制的UID/PID是由Binder机制本身在内核空间添加身份标识，安全性高；并且Binder可以建立私有通道，这是linux的通信机制所无法实现的（Linux访问的接入点是开放的）
各种IPC方式数据拷贝次数对比
| IPC方式 | 数据拷贝次数 |
|---|---|
| 共享内存 | 0 |
| Binder | 1 |
| Socket/管道/消息队列 | 2 |
总之，基于以上原因，Linux上原生机制无法满足手机的要求，Android需要建立一套新的IPC机制来满足系统对通信方式的传输性能和安全性要求，这就出现了Binder
Binder是什么
Binder是Android系统中进程间通讯（IPC）的一种方式，像Intent, Messenger, ContentProvider底层都是Binder实现
- Binder指的是一种通信机制。AIDL使用Binder进行通信，指的就是Binder这种IPC机制。
对于Server进程来说，Binder指的是Binder本地对象。
- Server端一般会实例一个Binder实现具体的接口，即Server能够提供的能力（注意因为Stub是abstract不能直接实例化，实例化的父类Binder对象）
在onBind时将实例传递给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; } } ```
对于Client来说，Binder指的是Binder代理对象，只是Binder本地对象的一个远程代理
- Client通过asInterface方法获取Proxy代理或通过asBinder方法获取Binder实例
- 对这个Binder代理对象的操作，会通过驱动最终转发到Binder本地对象上去完成，即调用Service的Binder实例的方法。
- 对于一个拥有Binder对象的使用者而言，它无须关心这是一个Binder代理对象还是Binder本地对象。对于代理对象的操作和对本地对象的操作对它来说没有区别。因为实现了同一个接口
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(); } } }); } }对于传输过程而言，Binder是可以进行跨进程传递的对象；Binder驱动会对具有跨进程传递能力的对象做特殊处理：自动完成代理对象和本地对象的转换
代码片一
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);
}
编译器生成的IBookManager
全部Code在这里Github IPC
Binder架构
Binder架构图（来自网上）
详细架构图（来自网上）
- Binder 通信采用 C/S 架构：包含 Client、 Server、 ServiceManager 以及 Binder 驱动。
- ServiceManager 用于管理系统中的各种服务。无论是注册服务和获取服务的过程都需要ServiceManager（Native C++层的ServiceManager不是framework java层的ServiceManager
- Binder 在 framework 层进行了封装，通过 JNI 技术调用 Native（C/C++）层的 Binder 架构。
- Binder 在 Native 层以 ioctl 的方式与 Binder 驱动通讯
Binder机制
下图是Binder机制是如何跨进程。（来自网络）
每个Android的进程，只能运行在自己进程所拥有的虚拟地址空间。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(大小可以通过参数配置调整)。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。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。
ServiceManager是整个Binder通信机制的大管家，是Android进程间通信机制Binder的守护进程。当Service Manager启动之后，Client端和Server端通信时都需要先获取Service Manager接口，才能开始通信服务。ServiceManager是由init进程通过解析init.rc文件而创建的。
- 注册服务(addService)：Server进程要先注册Service到ServiceManager。该过程：Server是客户端，ServiceManager是服务端。
- 获取服务(getService)：Client进程使用某个Service前，须先向ServiceManager中获取相应的Service。该过程：Client是客户端，ServiceManager是服务端。
- 使用服务：Client根据得到的Service信息建立与Service所在的Server进程通信的通路，然后就可以直接与Service交互。该过程：client是客户端，server是服务端。
Binder通信的基本流程
一次完整Binder通信图（来自网上）
深入理解Java层的Binder
- IBinder是一个接口，它代表了一种跨进程传输的能力
- 只要实现了这个接口，就能将这个对象进行跨进程传递。这是驱动底层支持的
- 在跨进程数据流经驱动的时候，驱动会识别IBinder类型的数据，从而自动完成不同进程Binder本地对象以及Binder代理对象的转换
- IBinder负责数据传输，IInterface代表的就是远程server对象具有什么能力。就是aidl里面的接口
- Java层的Binder类，代表的其实就是Binder本地对象。
- BinderProxy类是Binder类的一个内部类，它代表远程进程的Binder对象的本地代理；这两个类都继承自IBinder, 因而都具有跨进程传输的能力；
- 实际上，在跨越进程的时候，Binder驱动会自动完成这两个对象的转换。
- 在使用AIDL的时候，编译工具会给我们生成一个Stub的静态内部类；
- 继承了Binder, 说明它是一个Binder本地对象
- 它实现了IInterface接口，表明它具有远程Server承诺给Client的能力；
- Stub是一个抽象类，具体的IInterface的相关实现需要我们手动完成，这里使用了策略模式。
看这篇的深入理解Java层的Binder
Binder源码解析
framework层的源码分析可以看这里
Reference
一篇文章了解相见恨晚的 Android Binder 进程间通讯机制
老罗的 Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划 系列