Android深入浅出之Binder机制
Android深入浅出之Binder机制
一说明
Android系统最常见也是初学者最难搞明白的就是Binder了，很多很多的Service就是通过Binder机制来和客户端通讯交互的。所以搞明白Binder的话，在很大程度上就能理解程序运行的流程。
我们这里将以MediaService的例子来分析Binder的使用：
ServiceManager，这是AndroidOS的整个服务的管理程序
MediaService，这个程序里边注册了提供媒体播放的服务程序MediaPlayerService，我们最后只分析这个
MediaPlayerClient，这个是与MediaPlayerService交互的客户端程序
下面先讲讲MediaService应用程序。
二MediaService的诞生
MediaService是一个应用程序，虽然Android搞了七七八八的JAVA之类的东西，但是在本质上，它还是一个完整的Linux操作系统，也还没有牛到什么应用程序都是JAVA写。所以，MS(MediaService)就是一个和普通的C++应用程序一样的东西。
MediaService的源码文件在：framework\base\Media\MediaServer\Main_mediaserver.cpp中。让我们看看到底是个什么玩意儿！
intmain(intargc,char**argv)
{
//FT，就这么简单？？
//获得一个ProcessState实例
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
//得到一个ServiceManager对象
sp<IServiceManager>sm=defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();//初始化MediaPlayerService服务
ProcessState::self()->startThreadPool();//看名字，启动Process的线程池？
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//将自己加入到刚才的线程池？
}
其中，我们只分析MediaPlayerService。
这么多疑问，看来我们只有一个个函数深入分析了。不过，这里先简单介绍下sp这个东西。
sp，究竟是smartpointer还是strongpointer呢？其实我后来发现不用太关注这个，就把它当做一个普通的指针看待，即sp<IServiceManager>======》IServiceManager*吧。sp是google搞出来的为了方便C/C++程序员管理指针的分配和释放的一套方法，类似JAVA的什么WeakReference之类的。我个人觉得，要是自己写程序的话，不用这个东西也成。
好了，以后的分析中，sp<XXX>就看成是XXX*就可以了。
2.1ProcessState
第一个调用的函数是ProcessState::self()，然后赋值给了proc变量，程序运行完，proc会自动delete内部的内容，所以就自动释放了先前分配的资源。
ProcessState位置在framework\base\libs\binder\ProcessState.cpp
sp<ProcessState>ProcessState::self()
{
if(gProcess!=NULL)returngProcess;---->第一次进来肯定不走这儿
AutoMutex_l(gProcessMutex);--->锁保护
if(gProcess==NULL)gProcess=newProcessState;--->创建一个ProcessState对象
returngProcess;--->看见没，这里返回的是指针，但是函数返回的是sp<xxx>，所以
//把sp<xxx>看成是XXX*是可以的
}
再来看看ProcessState构造函数
//这个构造函数看来很重要
ProcessState::ProcessState()
:mDriverFD(open_driver())----->Android很多代码都是这么写的,稍不留神就没看见这里调用了一个很重要的函数
,mVMStart(MAP_FAILED)//映射内存的起始地址
,mManagesContexts(false)
,mBinderContextCheckFunc(NULL)
,mBinderContextUserData(NULL)
,mThreadPoolStarted(false)
,mThreadPoolSeq(1)
{
if(mDriverFD>=0){
//BIDNER_VM_SIZE定义为(1*1024*1024)-(4096*2)1M-8K
mVMStart=mmap(0,BINDER_VM_SIZE,PROT_READ,MAP_PRIVATE|MAP_NORESERVE,
mDriverFD,0);//这个需要你自己去manmmap的用法了，不过大概意思就是
//将fd映射为内存，这样内存的memcpy等操作就相当于write/read(fd)了
}
...
}
//最讨厌这种在构造list中添加函数的写法了，常常疏忽某个变量的初始化是一个函数调用的结果。
//open_driver，就是打开/dev/binder这个设备，这个是android在内核中搞的一个专门用于完成
//进程间通讯而设置的一个虚拟的设备。BTW，说白了就是内核的提供的一个机制，这个和我们用socket加NET_LINK方式和内核通讯是一个道理。
staticintopen_driver()
{
intfd=open("/dev/binder",O_RDWR);//打开/dev/binder
if(fd>=0){
....
size_tmaxThreads=15;
//通过ioctl方式告诉内核，这个fd支持最大线程数是15个。
result=ioctl(fd,BINDER_SET_MAX_THREADS,&maxThreads);}
returnfd;
好了，到这里Process::self就分析完了，到底干什么了呢？
l 打开/dev/binder设备，这样的话就相当于和内核binder机制有了交互的通道
l 映射fd到内存，设备的fd传进去后，估计这块内存是和binder设备共享的
接下来，就到调用defaultServiceManager()地方了。
2.2defaultServiceManager
defaultServiceManager位置在framework\base\libs\binder\IServiceManager.cpp中
sp<IServiceManager>defaultServiceManager()
{
if(gDefaultServiceManager!=NULL)returngDefaultServiceManager;
//又是一个单例，设计模式中叫singleton。
{
AutoMutex_l(gDefaultServiceManagerLock);
if(gDefaultServiceManager==NULL){
//真正的gDefaultServiceManager是在这里创建的喔
gDefaultServiceManager=interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
}
}
returngDefaultServiceManager;
}
-----》
gDefaultServiceManager=interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
ProcessState::self，肯定返回的是刚才创建的gProcess，然后调用它的getContextObject，注意，传进去的是NULL，即0
//回到ProcessState类，
sp<IBinder>ProcessState::getContextObject(constsp<IBinder>&caller)
{
if(supportsProcesses()){//该函数根据打开设备是否成功来判断是否支持process，
//在真机上肯定走这个
returngetStrongProxyForHandle(0);//注意，这里传入0
}
}
----》进入到getStrongProxyForHandle，函数名字怪怪的，经常严重阻碍大脑运转
//注意这个参数的命名，handle。搞过windows的应该比较熟悉这个名字，这是对
//资源的一种标示，其实说白了就是某个数据结构，保存在数组中，然后handle是它在这个数组中的索引。--->就是这么一个玩意儿
sp<IBinder>ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_thandle)
{
sp<IBinder>result;
AutoMutex_l(mLock);
handle_entry*e=lookupHandleLocked(handle);--》哈哈，果然，从数组中查找对应
索引的资源，lookupHandleLocked这个就不说了，内部会返回一个handle_entry
下面是handle_entry的结构
/*
structhandle_entry{
IBinder*binder;--->Binder
RefBase::weakref_type*refs;-->不知道是什么，不影响.
};
*/
if(e!=NULL){
IBinder*b=e->binder;-->第一次进来，肯定为空
if(b==NULL||!e->refs->attemptIncWeak(this)){
b=newBpBinder(handle);--->看见了吧，创建了一个新的BpBinder
e->binder=b;
result=b;
}....
}
returnresult;返回刚才创建的BpBinder。
}
//到这里，是不是有点乱了？对，当人脑分析的函数调用太深的时候，就容易忘记。
//我们是从
gDefaultServiceManager=interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
//开始搞的，现在，这个函数调用将变成
gDefaultServiceManager=interface_cast<IServiceManager>(newBpBinder(0));
BpBinder又是个什么玩意儿？Android名字起得太眼花缭乱了。
因为还没介绍Binder机制的大架构，所以这里介绍BpBinder不合适，但是又讲到BpBinder了，不介绍Binder架构似乎又说不清楚....，sigh！
恩，还是继续把层层深入的函数调用栈化繁为简吧，至少大脑还可以工作。先看看BpBinder的构造函数把。
2.3BpBinder
BpBinder位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp中。
BpBinder::BpBinder(int32_thandle)
:mHandle(handle)//注意，接上述内容，这里调用的时候传入的是0
,mAlive(1)
,mObitsSent(0)
,mObituaries(NULL)
{
IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);//FT，竟然到IPCThreadState::self()
}
这里一块说说吧，IPCThreadState::self估计怎么着又是一个singleton吧？
//该文件位置在framework\base\libs\binder\IPCThreadState.cpp
IPCThreadState*IPCThreadState::self()
{
if(gHaveTLS){//第一次进来为false
restart:
constpthread_key_tk=gTLS;
//TLS是ThreadLocalStorage的意思，不懂得自己去google下它的作用吧。这里只需要
//知道这种空间每个线程有一个，而且线程间不共享这些空间，好处是？我就不用去搞什么
//同步了。在这个线程，我就用这个线程的东西，反正别的线程获取不到其他线程TLS中的数据。===》这句话有漏洞，钻牛角尖的明白大概意思就可以了。
//从线程本地存储空间中获得保存在其中的IPCThreadState对象
//这段代码写法很晦涩，看见没，只有pthread_getspecific,那么肯定有地方调用
//pthread_setspecific。
IPCThreadState*st=(IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);
if(st)returnst;
returnnewIPCThreadState;//new一个对象，
}
if(gShutdown)returnNULL;
pthread_mutex_lock(&gTLSMutex);
if(!gHaveTLS){
if(pthread_key_create(&gTLS,threadDestructor)!=0){
pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
returnNULL;
}
gHaveTLS=true;
}
pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
gotorestart;//我FT，其实goto没有我们说得那样卑鄙，汇编代码很多跳转语句的。
//关键是要用好。
}
//这里是构造函数，在构造函数里边pthread_setspecific
IPCThreadState::IPCThreadState()
:mProcess(ProcessState::self()),mMyThreadId(androidGetTid())
{
pthread_setspecific(gTLS,this);
clearCaller();
mIn.setDataCapacity(256);
//mIn,mOut是两个Parcel，干嘛用的啊？把它看成是命令的buffer吧。再深入解释，又会大脑停摆的。
mOut.setDataCapacity(256);
}
出来了，终于出来了....，恩，回到BpBinder那。
BpBinder::BpBinder(int32_thandle)
:mHandle(handle)//注意，接上述内容，这里调用的时候传入的是0
,mAlive(1)
,mObitsSent(0)
,mObituaries(NULL)
{
......
IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);
什么incWeakHandle，不讲了..
}
喔，newBpBinder就算完了。到这里，我们创建了些什么呢？
l ProcessState有了。
l IPCThreadState有了，而且是主线程的。
l BpBinder有了，内部handle值为0
gDefaultServiceManager=interface_cast<IServiceManager>(newBpBinder(0));
终于回到原点了，大家是不是快疯掉了？
interface_cast，我第一次接触的时候，把它看做类似的static_cast一样的东西，然后死活也搞不明白BpBinder*指针怎么能强转为IServiceManager*，花了n多时间查看BpBinder是否和IServiceManager继承还是咋的....。
终于，我用ctrl+鼠标(sourceinsight)跟踪进入了interface_cast
IInterface.h位于framework/base/include/binder/IInterface.h
template<typenameINTERFACE>
inlinesp<INTERFACE>interface_cast(constsp<IBinder>&obj)
{
returnINTERFACE::asInterface(obj);
}
所以，上面等价于：
inlinesp<IServiceManager>interface_cast(constsp<IBinder>&obj)
{
returnIServiceManager::asInterface(obj);
}
看来，只能跟到IServiceManager了。
IServiceManager.h---》framework/base/include/binder/IServiceManager.h
看看它是如何定义的:
2.4IServiceManager
classIServiceManager:publicIInterface
{
//ServiceManager,字面上理解就是Service管理类，管理什么？增加服务，查询服务等
//这里仅列出增加服务addService函数
public:
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);
virtualstatus_taddService(constString16&name,
constsp<IBinder>&service)=0;
};
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager)？？
怎么和MFC这么类似？微软的影响很大啊！知道MFC的，有DELCARE肯定有IMPLEMENT
果然，这两个宏DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE,NAME)都在
刚才的IInterface.h中定义。我们先看看DECLARE_META_INTERFACE这个宏往IServiceManager加了什么？
下面是DECLARE宏
#defineDECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)\
staticconstandroid::String16descriptor;\
staticandroid::sp<I##INTERFACE>asInterface(\
constandroid::sp<android::IBinder>&obj);\
virtualconstandroid::String16&getInterfaceDescriptor()const;\
I##INTERFACE();\
virtual~I##INTERFACE();
我们把它兑现到IServiceManager就是：
staticconstandroid::String16descriptor;-->喔，增加一个描述字符串
staticandroid::sp<IServiceManager>asInterface(constandroid::sp<android::IBinder>&
obj)---》增加一个asInterface函数
virtualconstandroid::String16&getInterfaceDescriptor()const;---》增加一个get函数
估计其返回值就是descriptor这个字符串
IServiceManager();\
virtual~IServiceManager();增加构造和虚析购函数...
那IMPLEMENT宏在哪定义的呢？
见IServiceManager.cpp。位于framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp
IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager,"android.os.IServiceManager");
下面是这个宏的定义
#defineIMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE,NAME)\
constandroid::String16I##INTERFACE::descriptor(NAME);\
constandroid::String16&\
I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor()const{\
returnI##INTERFACE::descriptor;\
}\
android::sp<I##INTERFACE>I##INTERFACE::asInterface(\
constandroid::sp<android::IBinder>&obj)\
{\
android::sp<I##INTERFACE>intr;\
if(obj!=NULL){\
intr=static_cast<I##INTERFACE*>(\
obj->queryLocalInterface(\
I##INTERFACE::descriptor).get());\
if(intr==NULL){\
intr=newBp##INTERFACE(obj);\
}\
}\
returnintr;\
}\
I##INTERFACE::I##INTERFACE(){}\
I##INTERFACE::~I##INTERFACE(){}\
很麻烦吧？尤其是宏看着头疼。赶紧兑现下吧。
const
android::String16IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);
constandroid::String16&IServiceManager::getInterfaceDescriptor()const
{returnIServiceManager::descriptor;//返回上面那个android.os.IServiceManager
}android::sp<IServiceManager>IServiceManager::asInterface(
constandroid::sp<android::IBinder>&obj)
{
android::sp<IServiceManager>intr;
if(obj!=NULL){
intr=static_cast<IServiceManager*>(
obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get());
if(intr==NULL){
intr=newBpServiceManager(obj);
}
}
returnintr;
}
IServiceManager::IServiceManager(){}
IServiceManager::~IServiceManager(){}
哇塞，asInterface是这么搞的啊，赶紧分析下吧，还是不知道interface_cast怎么把BpBinder*转成了IServiceManager
我们刚才解析过的interface_cast<IServiceManager>(newBpBinder(0)),
原来就是调用asInterface(newBpBinder(0))
android::sp<IServiceManager>IServiceManager::asInterface(
constandroid::sp<android::IBinder>&obj)
{
android::sp<IServiceManager>intr;
if(obj!=NULL){
....
intr=newBpServiceManager(obj);
//神呐，终于看到和IServiceManager相关的东西了，看来
//实际返回的是BpServiceManager(newBpBinder(0))；
}
}
returnintr;
}
BpServiceManager是个什么玩意儿？p是什么个意思？
2.5BpServiceManager
终于可以讲解点架构上的东西了。p是proxy即代理的意思，Bp就是BinderProxy，BpServiceManager，就是SM的Binder代理。既然是代理，那肯定希望对用户是透明的，那就是说头文件里边不会有这个Bp的定义。是吗？
果然，BpServiceManager就在刚才的IServiceManager.cpp中定义。
classBpServiceManager:publicBpInterface<IServiceManager>
//这种继承方式，表示同时继承BpInterface和IServiceManager，这样IServiceManger的
addService必然在这个类中实现
{
public:
//注意构造函数参数的命名impl，难道这里使用了Bridge模式？真正完成操作的是impl对象？
//这里传入的impl就是newBpBinder(0)
BpServiceManager(constsp<IBinder>&impl)
:BpInterface<IServiceManager>(impl)
{
}
virtualstatus_taddService(constString16&name,constsp<IBinder>&service)
{
待会再说..
}
基类BpInterface的构造函数（经过兑现后）
//这里的参数又叫remote，唉，真是害人不浅啊。
inlineBpInterface<IServiceManager>::BpInterface(constsp<IBinder>&remote)
:BpRefBase(remote)
{
}
BpRefBase::BpRefBase(constsp<IBinder>&o)
:mRemote(o.get()),mRefs(NULL),mState(0)
//o.get()，这个是sp类的获取实际数据指针的一个方法，你只要知道
//它返回的是sp<xxxx>中xxx*指针就行
{
//mRemote就是刚才的BpBinder(0)
...
}
好了，到这里，我们知道了：
sp<IServiceManager>sm=defaultServiceManager();返回的实际是BpServiceManager，它的remote对象是BpBinder，传入的那个handle参数是0。
现在重新回到MediaService。
intmain(intargc,char**argv)
{
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager>sm=defaultServiceManager();
//上面的讲解已经完了
MediaPlayerService::instantiate();//实例化MediaPlayerservice
//看来这里有名堂！
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
到这里，我们把binder设备打开了，得到一个BpServiceManager对象，这表明我们可以和SM打交道了，但是好像没干什么有意义的事情吧？
2.6MediaPlayerService
那下面我们看看后续又干了什么？以MediaPlayerService为例。
它位于framework\base\media\libmediaplayerservice\libMediaPlayerService.cpp
voidMediaPlayerService::instantiate(){
defaultServiceManager()->addService(
//传进去服务的名字，传进去new出来的对象
String16("media.player"),newMediaPlayerService());
}
MediaPlayerService::MediaPlayerService()
{
LOGV("MediaPlayerServicecreated");//太简单了
mNextConnId=1;
}
defaultServiceManager返回的是刚才创建的BpServiceManager
调用它的addService函数。
MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生
classMediaPlayerService:publicBnMediaPlayerService
FT，MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生，BnXXX,BpXXX，快晕了。
Bn是BinderNative的含义，是和Bp相对的，Bp的p是proxy代理的意思，那么另一端一定有一个和代理打交道的东西，这个就是Bn。
讲到这里会有点乱喔。先分析下，到目前为止都构造出来了什么。
l BpServiceManager
l BnMediaPlayerService
这两个东西不是相对的两端，从BnXXX就可以判断，BpServiceManager对应的应该是BnServiceManager，BnMediaPlayerService对应的应该是BpMediaPlayerService。
我们现在在哪里?对了，我们现在是创建了BnMediaPlayerService，想把它加入到系统的中去。
喔，明白了。我创建一个新的Service—BnMediaPlayerService，想把它告诉ServiceManager。
那我怎么和ServiceManager通讯呢？恩，利用BpServiceManager。所以嘛，我调用了BpServiceManager的addService函数！
为什么要搞个ServiceManager来呢？这个和Android机制有关系。所有Service都需要加入到ServiceManager来管理。同时也方便了Client来查询系统存在哪些Service，没看见我们传入了字符串吗？这样就可以通过HumanReadable的字符串来查找Service了。
---》感觉没说清楚...饶恕我吧。
2.7addService
addService是调用的BpServiceManager的函数。前面略去没讲，现在我们看看。
virtualstatus_taddService(constString16&name,constsp<IBinder>&service)
{
Parceldata,reply;
//data是发送到BnServiceManager的命令包
//看见没？先把Interface名字写进去，也就是什么android.os.IServiceManager
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
//再把新service的名字写进去叫media.player
data.writeString16(name);
//把新服务service—>就是MediaPlayerService写到命令中
data.writeStrongBinder(service);
//调用remote的transact函数
status_terr=remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION,data,&reply);
returnerr==NO_ERROR?reply.readInt32():err;
}
我的天，remote()返回的是什么？
remote(){returnmRemote;}-->啊？找不到对应的实际对象了？？？
还记得我们刚才初始化时候说的：
“这里的参数又叫remote，唉，真是害人不浅啊“
原来，这里的mRemote就是最初创建的BpBinder..
好吧，到那里去看看：
BpBinder的位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp
status_tBpBinder::transact(
uint32_tcode,constParcel&data,Parcel*reply,uint32_tflags)
{
//又绕回去了，调用IPCThreadState的transact。
//注意啊，这里的mHandle为0,code是ADD_SERVICE_TRANSACTION,data是命令包
//reply是回复包，flags=0
status_tstatus=IPCThreadState::self()->transact(
mHandle,code,data,reply,flags);
if(status==DEAD_OBJECT)mAlive=0;
returnstatus;
}
...
}
再看看IPCThreadState的transact函数把
status_tIPCThreadState::transact(int32_thandle,
uint32_tcode,constParcel&data,
Parcel*reply,uint32_tflags)
{
status_terr=data.errorCheck();
flags|=TF_ACCEPT_FDS;
if(err==NO_ERROR){
//调用writeTransactionData发送数据
err=writeTransactionData(BC_TRANSACTION,flags,handle,code,data,NULL);
}
if((flags&TF_ONE_WAY)==0){
if(reply){
err=waitForResponse(reply);
}else{
ParcelfakeReply;
err=waitForResponse(&fakeReply);
}
....等回复
err=waitForResponse(NULL,NULL);
....
returnerr;
}
再进一步，瞧瞧这个...
status_tIPCThreadState::writeTransactionData(int32_tcmd,uint32_tbinderFlags,
int32_thandle,uint32_tcode,constParcel&data,status_t*statusBuffer)
{
binder_transaction_datatr;
tr.target.handle=handle;
tr.code=code;
tr.flags=binderFlags;
conststatus_terr=data.errorCheck();
if(err==NO_ERROR){
tr.data_size=data.ipcDataSize();
tr.data.ptr.buffer=data.ipcData();
tr.offsets_size=data.ipcObjectsCount()*sizeof(size_t);
tr.data.ptr.offsets=data.ipcObjects();
}
....
上面把命令数据封装成binder_transaction_data，然后
写到mOut中，mOut是命令的缓冲区，也是一个Parcel
mOut.writeInt32(cmd);
mOut.write(&tr,sizeof(tr));
//仅仅写到了Parcel中，Parcel好像没和/dev/binder设备有什么关联啊？
恩，那只能在另外一个地方写到binder设备中去了。难道是在？
returnNO_ERROR;
}
//说对了，就是在waitForResponse中
status_tIPCThreadState::waitForResponse(Parcel*reply,status_t*acquireResult)
{
int32_tcmd;
int32_terr;
while(1){
//talkWithDriver，哈哈，应该是这里了
if((err=talkWithDriver())<NO_ERROR)break;
err=mIn.errorCheck();
if(err<NO_ERROR)break;
if(mIn.dataAvail()==0)continue;
//看见没？这里开始操作mIn了，看来talkWithDriver中
//把mOut发出去，然后从driver中读到数据放到mIn中了。
cmd=mIn.readInt32();
switch(cmd){
caseBR_TRANSACTION_COMPLETE:
if(!reply&&!acquireResult)gotofinish;
break;
.....
returnerr;
}
status_tIPCThreadState::talkWithDriver(booldoReceive)
{
binder_write_readbwr;
//中间东西太复杂了，不就是把mOut数据和mIn接收数据的处理后赋值给bwr吗？
status_terr;
do{
//用ioctl来读写
if(ioctl(mProcess->mDriverFD,BINDER_WRITE_READ,&bwr)>=0)
err=NO_ERROR;
else
err=-errno;
}while(err==-EINTR);
//到这里，回复数据就在bwr中了，bmr接收回复数据的buffer就是mIn提供的
if(bwr.read_consumed>0){
mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);
mIn.setDataPosition(0);
}
returnNO_ERROR;
}
好了，到这里，我们发送addService的流程就彻底走完了。
BpServiceManager发送了一个addService命令到BnServiceManager，然后收到回复。
先继续我们的main函数。
intmain(intargc,char**argv)
{
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager>sm=defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();
---》该函数内部调用addService，把MediaPlayerService信息add到ServiceManager中
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
这里有个容易搞晕的地方：
MediaPlayerService是一个BnMediaPlayerService,那么它是不是应该等着
BpMediaPlayerService来和他交互呢?但是我们没看见MediaPlayerService有打开binder设备的操作啊！
这个嘛，到底是继续addService操作的另一端BnServiceManager还是先说
BnMediaPlayerService呢？
还是先说BnServiceManager吧。顺便把系统的Binder架构说说。
2.8BnServiceManager
上面说了，defaultServiceManager返回的是一个BpServiceManager，通过它可以把命令请求发送到binder设备，而且handle的值为0。那么，系统的另外一端肯定有个接收命令的，那又是谁呢？
很可惜啊，BnServiceManager不存在，但确实有一个程序完成了BnServiceManager的工作，那就是service.exe(如果在windows上一定有exe后缀，叫service的名字太多了，这里加exe就表明它是一个程序)
位置在framework/base/cmds/servicemanger.c中。
intmain(intargc,char**argv)
{
structbinder_state*bs;
void*svcmgr=BINDER_SERVICE_MANAGER;
bs=binder_open(128*1024);//应该是打开binder设备吧？
binder_become_context_manager(bs)//成为manager
svcmgr_handle=svcmgr;
binder_loop(bs,svcmgr_handler);//处理BpServiceManager发过来的命令
}
看看binder_open是不是和我们猜得一样？
structbinder_state*binder_open(unsignedmapsize)
{
structbinder_state*bs;
bs=malloc(sizeof(*bs));
....
bs->fd=open("/dev/binder",O_RDWR);//果然如此
....
bs->mapsize=mapsize;
bs->mapped=mmap(NULL,mapsize,PROT_READ,MAP_PRIVATE,bs->fd,0);
}
再看看binder_become_context_manager
intbinder_become_context_manager(structbinder_state*bs)
{
returnioctl(bs->fd,BINDER_SET_CONTEXT_MGR,0);//把自己设为MANAGER
}
binder_loop肯定是从binder设备中读请求，写回复的这么一个循环吧？
voidbinder_loop(structbinder_state*bs,binder_handlerfunc)
{
intres;
structbinder_write_readbwr;
readbuf[0]=BC_ENTER_LOOPER;
binder_write(bs,readbuf,sizeof(unsigned));
for(;;){//果然是循环
bwr.read_size=sizeof(readbuf);
bwr.read_consumed=0;
bwr.read_buffer=(unsigned)readbuf;
res=ioctl(bs->fd,BINDER_WRITE_READ,&bwr);
//哈哈，收到请求了，解析命令
res=binder_parse(bs,0,readbuf,bwr.read_consumed,func);
}
这个...后面还要说吗？？
恩，最后有一个类似handleMessage的地方处理各种各样的命令。这个就是
svcmgr_handler,就在ServiceManager.c中
intsvcmgr_handler(structbinder_state*bs,
structbinder_txn*txn,
structbinder_io*msg,
structbinder_io*reply)
{
structsvcinfo*si;
uint16_t*s;
unsignedlen;
void*ptr;
s=bio_get_string16(msg,&len);
switch(txn->code){
caseSVC_MGR_ADD_SERVICE:
s=bio_get_string16(msg,&len);
ptr=bio_get_ref(msg);
if(do_add_service(bs,s,len,ptr,txn->sender_euid))
return-1;
break;
...
其中，do_add_service真正添加BnMediaService信息
intdo_add_service(structbinder_state*bs,
uint16_t*s,unsignedlen,
void*ptr,unsigneduid)
{
structsvcinfo*si;
si=find_svc(s,len);s是一个list
si=malloc(sizeof(*si)+(len+1)*sizeof(uint16_t));
si->ptr=ptr;
si->len=len;
memcpy(si->name,s,(len+1)*sizeof(uint16_t));
si->name[len]='\0';
si->death.func=svcinfo_death;
si->death.ptr=si;
si->next=svclist;
svclist=si;//看见没，这个svclist是一个列表，保存了当前注册到ServiceManager
中的信息
}
binder_acquire(bs,ptr);//这个吗。当这个Service退出后，我希望系统通知我一下，好释放上面malloc出来的资源。大概就是干这个事情的。
binder_link_to_death(bs,ptr,&si->death);
return0;
}
喔，对于addService来说，看来ServiceManager把信息加入到自己维护的一个服务列表中了。
2.9ServiceManager存在的意义
为何需要一个这样的东西呢？
原来，Android系统中Service信息都是先add到ServiceManager中，由ServiceManager来集中管理，这样就可以查询当前系统有哪些服务。而且,Android系统中某个服务例如MediaPlayerService的客户端想要和MediaPlayerService通讯的话，必须先向ServiceManager查询MediaPlayerService的信息，然后通过ServiceManager返回的东西再来和MediaPlayerService交互。
毕竟，要是MediaPlayerService身体不好，老是挂掉的话，客户的代码就麻烦了，就不知道后续新生的MediaPlayerService的信息了，所以只能这样：
l MediaPlayerService向SM注册
l MediaPlayerClient查询当前注册在SM中的MediaPlayerService的信息
l 根据这个信息，MediaPlayerClient和MediaPlayerService交互
另外，ServiceManager的handle标示是0，所以只要往handle是0的服务发送消息了，最终都会被传递到ServiceManager中去。
三MediaService的运行
上一节的知识，我们知道了：
l defaultServiceManager得到了BpServiceManager，然后MediaPlayerService实例化后，调用BpServiceManager的addService函数
l 这个过程中，是service_manager收到addService的请求，然后把对应信息放到自己保存的一个服务list中
到这儿，我们可看到，service_manager有一个binder_looper函数，专门等着从binder中接收请求。虽然service_manager没有从BnServiceManager中派生，但是它肯定完成了BnServiceManager的功能。
同样，我们创建了MediaPlayerService即BnMediaPlayerService，那它也应该：
l 打开binder设备
l 也搞一个looper循环，然后坐等请求
service，service，这个和网络编程中的监听socket的工作很像嘛！
好吧，既然MediaPlayerService的构造函数没有看到显示的打开binder设备，那么我们看看它的父类即BnXXX又到底干了些什么呢？
3.1MediaPlayerService打开binder
classMediaPlayerService:publicBnMediaPlayerService
//MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生
//而BnMediaPlayerService从BnInterface和IMediaPlayerService同时派生
classBnMediaPlayerService:publicBnInterface<IMediaPlayerService>
{
public:
virtualstatus_tonTransact(uint32_tcode,
constParcel&data,
Parcel*reply,
uint32_tflags=0);
};
看起来，BnInterface似乎更加和打开设备相关啊。
template<typenameINTERFACE>
classBnInterface:publicINTERFACE,publicBBinder
{
public:
virtualsp<IInterface>queryLocalInterface(constString16&_descriptor);
virtualconstString16&getInterfaceDescriptor()const;
protected:
virtualIBinder*onAsBinder();
};
兑现后变成
classBnInterface:publicIMediaPlayerService,publicBBinder
BBinder?BpBinder？是不是和BnXXX以及BpXXX对应的呢？如果是，为什么又叫BBinder呢？
BBinder::BBinder()
:mExtras(NULL)
{
//没有打开设备的地方啊？
}
完了？难道我们走错方向了吗？难道不是每个Service都有对应的binder设备fd吗？
.......
回想下，我们的Main_MediaService程序，有哪里打开过binder吗？
intmain(intargc,char**argv)
{
//对啊，我在ProcessState中不是打开过binder了吗？
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager>sm=defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();
......
3.2looper
啊?原来打开binder设备的地方是和进程相关的啊？一个进程打开一个就可以了。那么，我在哪里进行类似的消息循环looper操作呢？
...
//难道是下面两个？
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
看看startThreadPool吧
voidProcessState::startThreadPool()
{
...
spawnPooledThread(true);
}
voidProcessState::spawnPooledThread(boolisMain)
{
sp<Thread>t=newPoolThread(isMain);isMain是TRUE
//创建线程池，然后run起来，和java的Thread何其像也。
t->run(buf);
}
PoolThread从Thread类中派生，那么此时会产生一个线程吗？看看PoolThread和Thread的构造吧
PoolThread::PoolThread(boolisMain)
:mIsMain(isMain)
{
}
Thread::Thread(boolcanCallJava)//canCallJava默认值是true
:mCanCallJava(canCallJava),
mThread(thread_id_t(-1)),
mLock("Thread::mLock"),
mStatus(NO_ERROR),
mExitPending(false),mRunning(false)
{
}
喔，这个时候还没有创建线程呢。然后调用PoolThread::run，实际调用了基类的run。
status_tThread::run(constchar*name,int32_tpriority,size_tstack)
{
boolres;
if(mCanCallJava){
res=createThreadEtc(_threadLoop,//线程函数是_threadLoop
this,name,priority,stack,&mThread);
}
//终于，在run函数中，创建线程了。从此
主线程执行
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
新开的线程执行_threadLoop
我们先看看_threadLoop
intThread::_threadLoop(void*user)
{
Thread*constself=static_cast<Thread*>(user);
sp<Thread>strong(self->mHoldSelf);
wp<Thread>weak(strong);
self->mHoldSelf.clear();
do{
...
if(result&&!self->mExitPending){
result=self->threadLoop();哇塞，调用自己的threadLoop
}
}
我们是PoolThread对象，所以调用PoolThread的threadLoop函数
virtualboolPoolThread::threadLoop()
{
//mIsMain为true。
//而且注意，这是一个新的线程，所以必然会创建一个
新的IPCThreadState对象（记得线程本地存储吗？TLS），然后
IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
returnfalse;
}
主线程和工作线程都调用了joinThreadPool，看看这个干嘛了！
voidIPCThreadState::joinThreadPool(boolisMain)
{
mOut.writeInt32(isMain?BC_ENTER_LOOPER:BC_REGISTER_LOOPER);
status_tresult;
do{
int32_tcmd;
result=talkWithDriver();
result=executeCommand(cmd);
}
}while(result!=-ECONNREFUSED&&result!=-EBADF);
mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);
talkWithDriver(false);
}
看到没？有loop了，但是好像是有两个线程都执行了这个啊！这里有两个消息循环？
下面看看executeCommand
status_tIPCThreadState::executeCommand(int32_tcmd)
{
BBinder*obj;
RefBase::weakref_type*refs;
status_tresult=NO_ERROR;
caseBR_TRANSACTION:
{
binder_transaction_datatr;
result=mIn.read(&tr,sizeof(tr));
//来了一个命令，解析成BR_TRANSACTION,然后读取后续的信息
Parcelreply;
if(tr.target.ptr){
//这里用的是BBinder。
sp<BBinder>b((BBinder*)tr.cookie);
conststatus_terror=b->transact(tr.code,buffer,&reply,0);
}
让我们看看BBinder的transact函数干嘛了
status_tBBinder::transact(
uint32_tcode,constParcel&data,Parcel*reply,uint32_tflags)
{
就是调用自己的onTransact函数嘛
err=onTransact(code,data,reply,flags);
returnerr;
}
BnMediaPlayerService从BBinder派生，所以会调用到它的onTransact函数
终于水落石出了，让我们看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函数。
status_tBnMediaPlayerService::onTransact(
uint32_tcode,constParcel&data,Parcel*reply,uint32_tflags)
{
//BnMediaPlayerService从BBinder和IMediaPlayerService派生，所有IMediaPlayerService
//看到下面的switch没？所有IMediaPlayerService提供的函数都通过命令类型来区分
//
switch(code){
caseCREATE_URL:{
CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService,data,reply);
create是一个虚函数，由MediaPlayerService来实现！！
sp<IMediaPlayer>player=create(
pid,client,url,numHeaders>0?&headers:NULL);
reply->writeStrongBinder(player->asBinder());
returnNO_ERROR;
}break;
其实，到这里，我们就明白了。BnXXX的onTransact函数收取命令，然后派发到派生类的函数，由他们完成实际的工作。
说明：
这里有点特殊，startThreadPool和joinThreadPool完后确实有两个线程，主线程和工作线程，而且都在做消息循环。为什么要这么做呢？他们参数isMain都是true。不知道google搞什么。难道是怕一个线程工作量太多，所以搞两个线程来工作？这种解释应该也是合理的。
网上有人测试过把最后一句屏蔽掉，也能正常工作。但是难道主线程提出了，程序还能不退出吗？这个...管它的，反正知道有两个线程在那处理就行了。
四MediaPlayerClient
这节讲讲MediaPlayerClient怎么和MediaPlayerService交互。
使用MediaPlayerService的时候，先要创建它的BpMediaPlayerService。我们看看一个例子
IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()
{
sp<IServiceManager>sm=defaultServiceManager();
sp<IBinder>binder;
do{
//向SM查询对应服务的信息，返回binder
binder=sm->getService(String16("media.player"));
if(binder!=0){
break;
}
usleep(500000);//0.5s
}while(true);
//通过interface_cast，将这个binder转化成BpMediaPlayerService
//注意，这个binder只是用来和binder设备通讯用的，实际
//上和IMediaPlayerService的功能一点关系都没有。
//还记得我说的Bridge模式吗?BpMediaPlayerService用这个binder和BnMediaPlayerService
//通讯。
sMediaPlayerService=interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);
}
returnsMediaPlayerService;
}
为什么反复强调这个Bridge？其实也不一定是Bridge模式，但是我真正想说明的是：
Binder其实就是一个和binder设备打交道的接口，而上层IMediaPlayerService只不过把它当做一个类似socket使用罢了。我以前经常把binder和上层类IMediaPlayerService的功能混到一起去。
当然，你们不一定会犯这个错误。但是有一点请注意：
4.1Native层
刚才那个getMediaPlayerService代码是C++层的，但是整个使用的例子确实JAVA->JNI层的调用。如果我要写一个纯C++的程序该怎么办？
intmain()
{
getMediaPlayerService();直接调用这个函数能获得BpMediaPlayerService吗？
不能，为什么？因为我还没打开binder驱动呐！但是你在JAVA应用程序里边却有google已经替你
封装好了。
所以，纯native层的代码，必须也得像下面这样处理：
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());//这个其实不是必须的，因为
//好多地方都需要这个，所以自动也会创建.
getMediaPlayerService();
还得起消息循环呐，否则如果Bn那边有消息通知你，你怎么接受得到呢？
ProcessState::self()->startThreadPool();
//至于主线程是否也需要调用消息循环，就看个人而定了。不过一般是等着接收其他来源的消息，例如socket发来的命令，然后控制MediaPlayerService就可以了。
}
五实现自己的Service
好了，我们学习了这么多Binder的东西，那么想要实现一个自己的Service该咋办呢？
如果是纯C++程序的话，肯定得类似main_MediaService那样干了。
intmain()
{
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager>sm=defaultServiceManager();
sm->addService(“service.name”,newXXXService());
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
看看XXXService怎么定义呢？
我们需要一个Bn，需要一个Bp，而且Bp不用暴露出来。那么就在BnXXX.cpp中一起实现好了。
另外，XXXService提供自己的功能，例如getXXX调用
5.1定义XXX接口
XXX接口是和XXX服务相关的，例如提供getXXX，setXXX函数，和应用逻辑相关。
需要从IInterface派生
classIXXX:publicIInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏
virtualgetXXX()=0;
virtualsetXXX()=0;
}这是一个接口。
5.2定义BnXXX和BpXXX
为了把IXXX加入到Binder结构，需要定义BnXXX和对客户端透明的BpXXX。
其中BnXXX是需要有头文件的。BnXXX只不过是把IXXX接口加入到Binder架构中来，而不参与实际的getXXX和setXXX应用层逻辑。
这个BnXXX定义可以和上面的IXXX定义放在一块。分开也行。
classBnXXX:publicBnInterface<IXXX>
{
public:
virtualstatus_tonTransact(uint32_tcode,
constParcel&data,
Parcel*reply,
uint32_tflags=0);
//由于IXXX是个纯虚类，而BnXXX只实现了onTransact函数，所以BnXXX依然是
一个纯虚类
};
有了DECLARE，那我们在某个CPP中IMPLEMNT它吧。那就在IXXX.cpp中吧。
IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXX,"android.xxx.IXXX");//IMPLEMENT宏
status_tBnXXX::onTransact(
uint32_tcode,constParcel&data,Parcel*reply,uint32_tflags)
{
switch(code){
caseGET_XXX:{
CHECK_INTERFACE(IXXX,data,reply);
读请求参数
调用虚函数getXXX()
returnNO_ERROR;
}break;//SET_XXX类似
BpXXX也在这里实现吧。
classBpXXX:publicBpInterface<IXXX>
{
public:
BpXXX(constsp<IBinder>&impl)
:BpInterface<IXXX>(impl)
{
}
vituralgetXXX()
{
Parceldata,reply;
data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor());
data.writeInt32(pid);
remote()->transact(GET_XXX,data,&reply);
return;
}
//setXXX类似
至此，Binder就算分析完了，大家看完后，应该能做到以下几点：
l 如果需要写自己的Service的话，总得知道系统是怎么个调用你的函数，恩。对。有2个线程在那不停得从binder设备中收取命令，然后调用你的函数呢。恩，这是个多线程问题。
l 如果需要跟踪bug的话，得知道从Client端调用的函数，是怎么最终传到到远端的Service。这样，对于一些函数调用，Client端跟踪完了，我就知道转到Service去看对应函数调用了。反正是同步方式。也就是Client一个函数调用会一直等待到Service返回为止。
以上就是对AndroidBinder机制的详细介绍，后续继续补充相关资料，谢谢大家对本站的支持！