Binder机制概述

Binder是Android系统结合自身系统任务特点而实现的一种与传统方式不一样的IPC(Inter-Process Communication)机制。

Unix最初只有：管道、FIFO(命名管道)、信号等IPC机制，后来Linux继承和发展了Unix系统的IPC，对其影响比较大的有AT&T的贝尔实验室及BSD。但侧重点有所不同，前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成了“system V IPC”的消息队列、信号量、共享内存，通信进程局限在单个计算机内；后者则跳过了该限制，形成了基于套接口(socket)的进程间通信机制。

Android是基于Linux的操作系统，而由于Android系统自身任务特点(基于组件方式、扁平化处理、多服务模式)，弱化了进程间通信过程，而强调组件方式(四大组件：activity、service、content provider、broadcast receiver)使得传统方式在效率、模式等方面都不大适合，最终有了全新的IPC过程——Binder。

基于Binder的IPC实现过程：
1. 在内核空间创建一个虚拟设备，并生成一个虚拟设备文件“/dev/binder”
2. 利用mmap()接口，把上述创建的内核设备文件的一段空间映射到用户空间
3. 当两个进程进行通信时，只需要一次内存拷贝
4. 系统为每个应用分配UID，可靠的身份标记只有由IPC机制本身在内核中添加(传统IPC只能由用户在数据包里填入UID/PID，这样不可靠，容易被恶意程序利用)。
5. 其次传统IPC访问接入点是开放的，无法建立私有通道。

Android的IPC过程主要是C-S模式的，通信过程需要涉及到应用空间与内核空间。
在应用空间，其通信过程需要涉及到三方：Client(Binder代理端)、Server(Binder响应端)、ServiceManager(管理所有Binder响应端，即所有Service)。
在内核空间，主要与Binder虚拟设备驱动有关(/dev/binder)。

Binder的数据传输通信过程可以简化成如下图所示：

但是前面说过，Binder的通信主要完成两个过程：数据传输、RPC过程，上图只是给出了Binder的数据传输过程模型，然而其RPC过程是基于数据传输过程来实现的，其基本框图最终可以简化成如下图所示：

在Binder通信过程中，客户端如果需要使用服务端的服务之前，都需要获取对应服务端的Binder代理，对于与ServiceManager(也是一个Binder服务端)通信过程也不例外。只不过，ServiceManager可以看成是一个特殊的Service，其服务代理端获取过程也是比较特殊的(因为ServiceManager的Binder代理的引用句柄等于0，其他所有客户端使用其功能都可以通过句柄0来获取其代理)。除此之外，其他所有服务端的Binder代理都是需要通过访问ServiceManager来直接或者间接获取的(间接获取就是先通过servicemanager获取一个服务的binder代理，然后再访问这个服务来获得另外一个目的服务的代理)。

在讲述Binder的通信过程之前，有必要先呈现一下其涉及到对象的数据结构及继承过程。

Binder代理端的Proxy接口及继承过程：

class RefBase {}
class IInterface : public virtual RefBase
class BpRefBase : public virtual RefBase
class IMediaPlayerService: public IInterface
class BpInterface : public IMediaPlayerService, public BpRefBase
class BpMediaPlayerService: public BpInterface<IMediaPlayerService>
//BpMediaPlayerService构造函数，handle为Binder引用代理句柄
explicit BpMediaPlayerService(const sp<IBinder>& impl = BpBinder(handle)) 
: BpInterface<IMediaPlayerService>(impl){}

Binder响应的本地端Native接口及继承过程：

class IBinder : public virtual RefBase
class IInterface : public virtual RefBase
class BBinder : public IBinder
class IMediaPlayerService: public IInterface
class BnInterface : public IMediaPlayerService, public BBinder  //IMediaPlayerService是模版传入
class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>  
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService

其结构中涉及到两个比较重要的宏定义，主要用于实现RPC过程，因为不管是代理端还是响应端，其数据结构的继承关系中都会去继承IMediaPlayerService，展开如下：
DECLARE_META_INTERFACE
路径：IMediaPlayerService.h (../../media/libmedia/include/media/IMediaPlayerService.h)
DECLARE_META_INTERFACE(MediaPlayerService) 宏展开过程如下：

static const ::android::String16 descriptor;
static ::android::sp<IMediaPlayerService> asInterface(const ::android::sp<::android::IBinder>& obj); 
virtual const ::android::String16& getInterfaceDescriptor() const;
IMediaPlayerService();    
virtual ~IMediaPlayerService(); 

IMPLEMENT_META_INTERFACE
路径：IMediaPlayerService.cpp (../../media/libmedia/include/media/IMediaPlayerService.cpp)
IMPLEMENT_META_INTERFACE(MediaPlayerService, “android.media.IMediaPlayerService”) 宏展开过程如下：

const ::android::String16 IMediaPlayerService::descriptor("android.media.IMediaPlayerService");           
const ::android::String16& IMediaPlayerService::getInterfaceDescriptor() const
{
return IMediaPlayerService::descriptor;
}              

IBinder::queryLocalInterface() //Binder.cpp (native\libs\binder) 
class BpMediaPlayerService: public BpInterface<IMediaPlayerService>  //IMediaPlayerService.cpp (av\media\libmedia)
explicit BpMediaPlayerService(const sp<IBinder>& impl) //BpMediaPlayerService构造函数
: BpInterface<IMediaPlayerService>(impl)
{}

::android::sp<IMediaPlayerService> IMediaPlayerService::asInterface(const ::android::sp<::android::IBinder>& obj)
{
    ::android::sp<IMediaPlayerService> intr; 
    if (obj != NULL) {                                      
        intr = static_cast<IMediaPlayerService*>(obj->queryLocalInterface(IMediaPlayerService::descriptor).get());  
    //IBinder::queryLocalInterface()查询都是返回空的
        if (intr == NULL) {
            intr = new BpMediaPlayerService(obj);
        }                                                        
    }                                                            
    return intr;
}                                                                
IMediaPlayerService::IMediaPlayerService() {}
IMediaPlayerService::~IMediaPlayerService() {}

宏中最重要的一个函数就是IMediaPlayerService::asInterface，告知如何生成一个客户端的Binder代理过程，在此不会详细展开讲解，因为只是概述，后续章节会详细介绍。

以上只是Android Binder机制的简单概述，主要做为后续章节的引言，在接下去的章节中，会详细介绍数据的交互过程以及RPC过程。