转Android进程间通信(IPC)机制Binder简要介绍和学习计划

转自:http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6618363/

Android系统中,每一个应用程序都是由一些Activity和Service组成的,这些Activity和Service有可能运行在同一个进程中,也有可能运行在不同的进程中。那么,不在同一个进程的Activity或者Service是如何通信的呢?这就是本文中要介绍的Binder进程间通信机制了。

《Android系统源代码情景分析》一书正在进击的程序员网(http://0xcc0xcd.com)中连载,点击进入!

我们知道,Android系统是基于Linux内核的,而Linux内核继承和兼容了丰富的Unix系统进程间通信(IPC)机制。有传统的管道(Pipe)、信号(Signal)和跟踪(Trace),这三项通信手段只能用于父进程与子进程之间,或者兄弟进程之间;后来又增加了命令管道(Named Pipe),使得进程间通信不再局限于父子进程或者兄弟进程之间;为了更好地支持商业应用中的事务处理,在AT&T的Unix系统V中,又增加了三种称为“System V IPC”的进程间通信机制,分别是报文队列(Message)、共享内存(Share Memory)和信号量(Semaphore);后来BSD Unix对“System V IPC”机制进行了重要的扩充,提供了一种称为插口(Socket)的进程间通信机制。若想进一步详细了解这些进程间通信机制,建议参考Android学习启动篇一文中提到《Linux内核源代码情景分析》一书。

但是,Android系统没有采用上述提到的各种进程间通信机制,而是采用Binder机制,难道是因为考虑到了移动设备硬件性能较差、内存较低的特点?不得而知。Binder其实也不是Android提出来的一套新的进程间通信机制,它是基于OpenBinder来实现的。OpenBinder最先是由Be Inc.开发的,接着Palm Inc.也跟着使用。现在OpenBinder的作者Dianne Hackborn就是在Google工作,负责Android平台的开发工作。

前面一再提到,Binder是一种进程间通信机制,它是一种类似于COM和CORBA分布式组件架构,通俗一点,其实是提供远程过程调用(RPC)功能。从英文字面上意思看,Binder具有粘结剂的意思,那么它把什么东西粘结在一起呢?在Android系统的Binder机制中,由一系统组件组成,分别是Client、Server、Service Manager和Binder驱动程序,其中Client、Server和Service Manager运行在用户空间,Binder驱动程序运行内核空间。Binder就是一种把这四个组件粘合在一起的粘结剂了,其中,核心组件便是Binder驱动程序了,Service Manager提供了辅助管理的功能,Client和Server正是在Binder驱动和Service Manager提供的基础设施上,进行Client-Server之间的通信。Service Manager和Binder驱动已经在Android平台中实现好,开发者只要按照规范实现自己的Client和Server组件就可以了。说起来简单,做起难,对初学者来说,Android系统的Binder机制是最难理解的了,而Binder机制无论从系统开发还是应用开发的角度来看,都是Android系统中最重要的组成,因此,很有必要深入了解Binder的工作方式。要深入了解Binder的工作方式,最好的方式莫过于是阅读Binder相关的源代码了,Linux的鼻祖Linus Torvalds曾经曰过一句名言RTFSC:Read The Fucking Source Code。

虽说阅读Binder的源代码是学习Binder机制的最好的方式,但是也绝不能打无准备之仗,因为Binder的相关源代码是比较枯燥无味而且比较难以理解的,如果能够辅予一些理论知识,那就更好了。闲话少说,网上关于Binder机制的资料还是不少的,这里就不想再详细写一遍了,强烈推荐下面两篇文章:

Android深入浅出之Binder机制

Android Binder设计与实现 – 设计篇

Android深入浅出之Binder机制一文从情景出发,深入地介绍了Binder在用户空间的三个组件Client、Server和Service Manager的相互关系,Android Binder设计与实现一文则是详细地介绍了内核空间的Binder驱动程序的数据结构和设计原理。非常感谢这两位作者给我们带来这么好的Binder学习资料。总结一下,Android系统Binder机制中的四个组件Client、Server、Service Manager和Binder驱动程序的关系如下图所示:

1. 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

2. 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

3. 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

4. Client和Server之间的进程间通信通过Binder驱动程序间接实现

5. 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

至此,对Binder机制总算是有了一个感性的认识,但仍然感到不能很好地从上到下贯穿整个IPC通信过程,于是,打算通过下面四个情景来分析Binder源代码,以进一步理解Binder机制:

1. Service Manager是如何成为一个守护进程的?即Service Manager是如何告知Binder驱动程序它是Binder机制的上下文管理者。

2. Server和Client是如何获得Service Manager接口的?即defaultServiceManager接口是如何实现的。

3. Server是如何把自己的服务启动起来的?Service Manager在Server启动的过程中是如何为Server提供服务的?即IServiceManager::addService接口是如何实现的。

4  Service Manager是如何为Client提供服务的?即IServiceManager::getService接口是如何实现的。

在接下来的四篇文章中,将按照这四个情景来分析Binder源代码,都将会涉及到用户空间到内核空间的Binder相关源代码。这里为什么没有Client和Server是如何进行进程间通信的情景呢? 这是因为Service Manager在作为守护进程的同时,它也充当Server角色。因此,只要我们能够理解第三和第四个情景,也就理解了Binder机制中Client和Server是如何通过Binder驱动程序进行进程间通信的了。

为了方便描述Android系统进程间通信Binder机制的原理和实现,在接下来的四篇文章中,我们都是基于C/C++语言来介绍Binder机制的实现的,但是,我们在Android系统开发应用程序时,都是基于Java语言的,因此,我们会在最后一篇文章中,详细介绍Android系统进程间通信Binder机制在应用程序框架层的Java接口实现:

5. Android系统进程间通信Binder机制在应用程序框架层的Java接口源代码分析。

时间: 05-12

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