Android跨进程通信：图文详解 Binder机制 原理

前言

• 如果你接触过 跨进程通信 （IPC），那么你对Binder一定不陌生
• 虽然 网上有很多介绍 Binder的文章，可是存在一些问题：浅显的讨论Binder机制 或 一味讲解 Binder源码、逻辑不清楚，最终导致的是读者们还是无法形成一个完整的Binder概念
• 本文采用 清晰的图文讲解方式，按照 大角度 -> 小角度 去分析Binder，即：

1. 先从 机制、模型的角度 去分析 整个Binder跨进程通信机制的模型
2. 再 从源码实现角度，分析 Binder在 Android中的具体实现

从而全方位地介绍 Binder，希望你们会喜欢。

请尽量在PC端而不要在移动端看，否则图片可能看不清。

目录

1. Binder到底是什么？

• 中文即 粘合剂，意思为粘合了两个不同的进程
• 网上有很多对Binder的定义，但都说不清楚：Binder是跨进程通信方式、它实现了IBinder接口，是连接 ServiceManager的桥梁blabla，估计大家都看晕了，没法很好的理解
• 我认为：对于Binder的定义，在不同场景下其定义不同

2. Binder 跨进程通信机制 模型

2.1 模型原理图

Binder 跨进程通信机制 模型 基于 Client - Server 模式

2.2 模型组成角色说明

此处重点讲解 Binder驱动的作用 & 原理：

• 简介

• 跨进程通信的核心原理

关于其核心原理：内存映射，具体请看文章：操作系统：图文详解 内存映射

2.3 模型原理步骤说明

2.4 额外说明

说明1：Client进程、Server进程 & Service Manager 进程之间的交互 都必须通过Binder驱动（使用 open 和 ioctl文件操作函数），而非直接交互

原因：

1. Client进程、Server进程 & Service Manager进程属于进程空间的用户空间，不可进行进程间交互
2. Binder驱动 属于 进程空间的 内核空间，可进行进程间 & 进程内交互

所以，原理图可表示为以下：

虚线表示并非直接交互

说明2： Binder驱动 & Service Manager进程 属于 Android基础架构（即系统已经实现好了）；而Client 进程 和 Server 进程 属于Android应用层（需要开发者自己实现）

所以，在进行跨进程通信时，开发者只需自定义Client & Server 进程 并 显式使用上述3个步骤，最终借助 Android的基本架构功能就可完成进程间通信

说明3：Binder请求的线程管理

• Server进程会创建很多线程来处理Binder请求
• Binder模型的线程管理 采用Binder驱动的线程池，并由Binder驱动自身进行管理

而不是由Server进程来管理的

• 一个进程的Binder线程数默认最大是16，超过的请求会被阻塞等待空闲的Binder线程。

所以，在进程间通信时处理并发问题时，如使用ContentProvider时，它的CRUD（创建、检索、更新和删除）方法只能同时有16个线程同时工作

• 至此，我相信大家对Binder 跨进程通信机制 模型 已经有了一个非常清晰的定性认识
• 下面，我将通过一个实例，分析Binder跨进程通信机制 模型在 Android中的具体代码实现方式

即分析 上述步骤在Android中具体是用代码如何实现的

3. Binder机制 在Android中的具体实现原理

• Binder机制在 Android中的实现主要依靠 Binder类，其实现了IBinder 接口

下面会详细说明

• 实例说明：Client进程 需要调用 Server进程的加法函数（将整数a和b相加）

即：

1. Client进程 需要传两个整数给 Server进程
2. Server进程 需要把相加后的结果 返回给Client进程

• 具体步骤 下面，我会根据Binder 跨进程通信机制 模型的步骤进行分析

步骤1：注册服务

• 过程描述

Server进程 通过Binder驱动 向 Service Manager进程 注册服务

• 代码实现

Server进程 创建 一个 Binder 对象

1. Binder 实体是 Server进程 在 Binder 驱动中的存在形式
2. 该对象保存 Server 和 ServiceManager 的信息（保存在内核空间中）
3. Binder 驱动通过 内核空间的Binder 实体 找到用户空间的Server对象

• 代码分析

注册服务后，Binder驱动持有 Server进程创建的Binder实体

步骤2：获取服务

• Client进程 使用 某个 service前（此处是 相加函数），须 通过Binder驱动 向 ServiceManager进程 获取相应的Service信息
• 具体代码实现过程如下：

此时，Client进程与 Server进程已经建立了连接

步骤3：使用服务

Client进程 根据获取到的 Service信息（Binder代理对象），通过Binder驱动 建立与 该Service所在Server进程通信的链路，并开始使用服务

• 过程描述
  1. Client进程 将参数（整数a和b）发送到Server进程
  2. Server进程 根据Client进程要求调用 目标方法（即加法函数）
  3. Server进程 将目标方法的结果（即加法后的结果）返回给Client进程
• 代码实现过程

步骤1： Client进程 将参数（整数a和b）发送到Server进程

步骤2：Server进程根据Client进要求 调用 目标方法（即加法函数）

步骤3：Server进程 将目标方法的结果（即加法后的结果）返回给Client进程

• 总结 下面，我用一个原理图 & 流程图来总结步骤3的内容

4. 优点

对比 Linux （Android基于Linux）上的其他进程通信方式（管道、消息队列、共享内存、 信号量、Socket），Binder 机制的优点有：

5. 总结

• 本文主要详细讲解 跨进程通信模型 Binder机制 ，总结如下：

特别地，对于从模型结构组成的Binder驱动来说：

• 整个Binder模型的原理步骤 & 源码分析