Binder是什麼？

“粘合劑”，可以理解爲：粘合兩個進程。它在不同的應用情景中，代表的意思不一樣：

從通訊機制的角度，它是 binder 通訊機制，一種實現跨進程通訊的方式。
作用：在 Andorid 中實現跨進程通訊
從模型結構的角度，它是binder 驅動，一種虛擬的物理設備驅動（ binder.c ）。
作用：連接三大進程（Client 端進程、Server 端進程、ServiceManager 進程）
從安卓代碼的角度，它是 binder 類，一個java類（ android.os.binder.java ）。
作用：在 Android 層用代碼方式去實現 binder 通訊機制

一些基礎背景

1、進程間通訊的本質

1）進程之間的內存是相互獨立的，不能直接共享內存地址，也就是數據不能共享，不能直接通訊
2）進程A訪問進程B，無非是A訪問B的變量或方法

2、什麼是C/S架構

一個進程要訪問另外一個進程，本進程叫client，被訪問那個叫server

3、Linux進程間通信(IPC)方式有7種：

管道( pipe )、有名管道、信號量、消息隊列、信號、共享內存、套接字（socket），其中效率最高的是共享內存。

4、Andorid 提供了4種跨進程通訊的方法

分別對應着4大組件：Activity、Content Provider、Broadcast和Service。感興趣的朋友可以瞭解一下，而這四大組件的底層通訊實現，都依賴Binder。

5、數據拷貝次數

共享內存不需要進行數據拷貝，binder 通訊方式需要一次數據拷貝

6、Android 五層架構圖，Binder驅動位於最下層，由下往上結構分爲：

Linux Kernael：主要包括（10個）：binder驅動、顯示、相機、藍牙、內存、USB、鍵盤、WIFI、聲音等驅動程序、電源管理等驅動程序
HAL：硬件抽象層
Libraries 和 Android Runtime： C/C++ 底層庫（SSL、OpenGL、WebKit、SQLite等）；Dalvik虛擬機
Framework層
應用層

7、aidl 是什麼？爲什麼採用 aidl ？

因爲進程間不能直接通訊，所以需要相同的通訊規範，所以看到C/S兩端的aidl文件都是一樣的
客戶端和服務端都認可的一個通訊方式規範。假設兩個不同國家的人，一個只會講中文（client端）、一個只會講日語（server端），他們要實現溝通，會採用英語進行交流（相同的aidl）
aidl 工具位於 Sdk/build-tools/版本xx.x.x/aidl.exe，可以編譯aidl文件，自動生成Stub（extends Binder）和Proxy類

8、Binder 驅動、Binder 引用、Binder 接口是什麼？

什麼是Binder 驅動？
儘管名叫‘驅動’，實際上和硬件設備沒有任何關係，只是實現方式和設備驅動程序是一樣的：它工作於內核態，提供open()，mmap()，poll()，ioctl()等標準文件操作，代碼位於linux目錄的drivers/misc/binder.c中。
什麼是Binder 引用？
binder 引用不是 android.os.binder 類對象，而是：被訪問服務端在binder驅動中註冊的AIDL的唯一信息標識。
如何註冊的？在Stub 的無參構造函數中，通過它的父類構造函數註冊的。
java 知識點：子類執行無參構造函數，必先執行父類的構造函數，如果沒有調用super指定那個，默認執行無參構造函數
什麼是Binder 接口？
就是IBinder 接口，Binder類因爲在framework 層實現了這個接口，具有跨進程傳輸的能力，因爲Andorid 系統會爲所有實現了該接口的對象提供跨進程傳輸服務。

9、AIDL 和 binder的區別：

AIDL是一個文件格式，Android Studio 會調用本地sdk目錄的aidl.exe 程序，對這個文件生成固定格式的java 文件，這個java文件由binder 子類組成，Android 底層會利用 binder 類實現IPC.
Android提供了AIDL方式（實際是通過binder）實現應用進程間通信（示例代碼）

10、Binder 使用 Pacelable 實現序列化
在Intent、Bundle 傳輸對象時，需要對它實現序列化，實現序列化有兩種方法：Serrialzable 和 Parcelable，後者由於性能好效率高，因此被用於 Binder 底層數據傳輸。原因詳見

11、句柄是什麼？
英文"handle"，能夠從一個數值拎起一大堆數據的東西都可以叫做句柄。我們可以這樣理解Windows句柄：

數值上，是一個32位無符號整型值（32位系統下）；
邏輯上，相當於指針的指針；
形象理解上，是Windows中各個對象的一個唯一的、固定不變的ID；
作用上，Windows使用它來標記各種對象，諸如：窗口、位圖、畫筆......可以通過句柄找到這些對象。

系統規定：任何 IPC 都必須使用句柄0來訪問，Binder驅動爲 ServiceManager 分配了 0號句柄，其餘進程句柄都是一個的大於0的值

通訊過程

主要由4部分組成：Binder驅動、ServiceManager、Server、Client。下面分別對每個模塊進行分析：

1、Binder驅動：

是所有IPC通訊的基礎。Binder 不屬於 Linux 系統內核的部分，但利用了 Linux 的動態內核可加載模塊的機制，已經把它集成在 LinuxKernal 層。
所有進程訪問binder 驅動，要先調用binder_open 函數打開binder設備驅動
（這過程中，會創建一個binder_proc 結構體，它裏面有一個成員task_struct 結構體，用來記錄着進程的各種信息和狀態，如：線程表、binder節點表、節點引用表）！！！！！這個很重要，下面提到的所有進程訪問都會用到這個特性！！！！！

2、服務端註冊：即 Server 向 ServerManager 註冊
對應上圖 2_1：初始化時，服務端（Server）提供參數（進程的名稱），請求Binder驅動（binder.c），要求註冊到ServiceManager。binder驅動把binder_proc （見上面第2點說明，下同）的信息發送給ServiceManager
對應上圖 2_2：在ServiceManager中有一個鏈表svc list，每當向ServiceManager註冊一個服務端，就會往svc_list鏈表添加一個節點（node），節點名稱就是Server的名稱

3、客戶端查詢服務端
對應上圖 3_1：客戶端（Client）根據Server服務名稱，向Binder驅動（binder.c）請求查詢ServiceManager 的鏈表。
對應上圖 3_2：ServiceManager 遍歷svc list 鏈表，找到與服務名稱相同的節點（node）
對應上圖 3_3：ServiceManager 把響應結果handle（整型值）回覆給Client
對應上圖 3_4：Client 收到 handle 值

4、客戶端調用服務端
客戶端根據handle 值，經過binder 驅動內部的一系列轉化，將handle 的值對應到binder_pro 裏面，進而找到Server 進程。

下面簡述一下每部分的工作流程：

ServiceManager：

ServiceManager是由系統的 init 進程啓動的，不依賴任何Android 服務進程，在Linux系統中 init 進程是一切用戶空間進程的父進程。源碼位置：/frameworks/native/cmds/servicemanager/service_manager.c
ServiceManager 工作流程：從service_manager.c 的 main 函數作爲入口：
第一步：調用函數binder_open打開設備文件/dev/binder
第二步：調用binder_become_context_manager將自己註冊爲Binder進程間通信機制的上下文管理者；
第三步：調用函數binder_loop開啓循環，監聽Client進程的通信要求。

1_1）通過open函數，打開binder驅動(/dev/binder)
使用mmap。在內核空間，創建一個內存空間，應用層需要通過mmap拿到內存首地址
1_2）成爲管理者：告訴binder驅動，我是各種服務的管理者（handle值爲0。查詢到註冊的服務的handle值都是 >0）
1_3）循環。一直處於工作狀態
1）讀取數據----讀取binder驅動，獲取請求進程數據（Server 端註冊的數據 / Client 端查詢的數據）
2）解析數據----判斷數據類型（註冊 or 查詢），如果是註冊服務，在svc_list 鏈表添加數據；如果是查詢服務，找到鏈表中內容
3）回覆數據----回覆一個handle值
源碼位置：service_manager.c

Server 流程：
2_1）open函數，打開binder驅動。/dev/dbinder
mmap函數在內核空間，創建一個內存空間，應用層需要通過mmap拿到內存首地址
2_2）註冊服務---向serviceManager註冊服務
2_3）循環
1）讀取數據---除了讀取servicemanager返回的數據外，重點是讀取client 端數據
2）解析數據---解析client數據，得知client 到底想要調用server的哪個函數，然後server內部執行這個函數
3）回覆數據---把執行函數的結果，告知client

Client 流程：
3_1）open函數，打開binder驅動。/dev/dbinder
mmap函數在內核空間，創建一個內存空間，應用層需要通過mmap拿到內存首地址
3_2）查詢服務---向ServiceManager查詢，得到handl整數值，
3_3）調用服務---根據handle值，通過驅動執行server的函數

命令碼：
ServiceManager、Server、Client 三者之間的任意交互，要實現進程間的傳輸，都需要通過命令碼來實現：
1、數據傳輸：
請求方發送命令碼 BC_Transaction---> 經過binder驅動後，該命令碼會被轉換成 BR_Transaction ---> 接收方得到BT_Trasaction
2、數據回覆：
接收方發送命令碼 BC_Reply----> 經過binder驅動後，該命令碼會被轉換得到 BR_Reply ---> 請求方得到Br_Reply

一個不恰當的比喻：程序猿找媳婦

1）程序猿（Client），想要找媳婦（Server），要通過婚姻介紹所（ServiceManager）介紹，而婚姻介紹所（ServiceManager）要到政府機關（Binder驅動）註冊企業信息、接受行政管理。
2）程序猿（Client）想找一個稱心如意不跑路的媳婦（Server），需要按照政府部門（Binder驅動）指引，到正規婚姻介紹所（ServiceManager）提出要求即可：年齡、身高、三圍、工作、長相等等。
3）婚姻介紹所（ServiceManager）按照要求，找到了鳳姐（指定的Server），告訴程序員（Client）鳳姐的電話號碼，讓他們兩個私下聯繫。
4）程序猿（Client）跟鳳姐（Server）進行約會（傳輸通訊）
5）上述流程環節都要通過政府部門（Binder驅動）的監督、指引，在合法範圍內辦事。

借用張圖：

先來理清幾個類：

IBinder : IBinder 是一個接口，代表了一種跨進程通信的能力。只要實現了這個藉口，這個對象就能跨進程傳輸。
IInterface : IInterface 代表的就是 Server 進程對象具備什麼樣的能力（能提供哪些方法，其實對應的就是 AIDL 文件中定義的接口）
Binder : Java 層的 Binder 類，代表的其實就是 Binder 本地對象。
BinderProxy 類是 Binder 類的一個內部類，它代表遠程進程的 Binder 對象的本地代理；
這兩個類都繼承自 IBinder, 因而都具有跨進程傳輸的能力；
實際上，在跨越進程的時候，Binder 驅動會自動完成這兩個對象的轉換。
Stub : AIDL 的時候，編譯工具會給我們生成一個名爲 Stub 的靜態內部類；
這個類繼承了 Binder, 說明它是一個 Binder 本地對象，它實現了 IInterface 接口，表明它具有 Server 承諾給 Client 的能力；
Stub 是一個抽象類，具體的 IInterface 的相關實現需要開發者自己實現。

每一個AIDL生成的文件，由兩部分組成：Stub（存根）和Proxy（代理），以進程A、B兩者通訊爲例：

1、請求：進程A通過Proxy通過訪問Binder驅動，Binder驅動找到進程B的Stub
進程A的Proxy會在callMyService中調用transact，通過JNI連接到IBinder驅動，IBinder驅動會通過native代碼找到進程B的AIDL，找到後調用AIDL的Stub，回調onTransact方法
transact是連接IBinder引用後寫數據，onTransact是IBinder引用連接Stub接受數據

2、響應：進程B通過自身的Proxy訪問Binder驅動，Binder驅動把結果響應給進程A的Stub

進程A 訪問進程B，先是A 根據自己的aidl標識，通過JNI調用NDK，找到進程B 在binder驅動程序中的 binder引用。因爲A、B進程的aidl標識都是類名、路徑那些都是一樣的，所以binder驅動可以很輕易找到進程B的信息，然後根據類名執行C/C++代碼，訪問B進程中的java層的變量和方法

爲什麼要用IPC

IPC在我們的應用開發過程中隨處可見，下面我將舉一個例子來說明他的重要性。
我們在MainActivity修改一個靜態變量，接着在另一個進程的SecondActivity中去訪問該變量，看看能否讀取已經修改過的變量。

1、新建一個Student類，並聲明一個靜態變量

public class Student {
    public static String name="BOB";
}


2、在MainActivity的onCreate方法中修改name的值，並打印log

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    Student.name = "JACK";
    Log.d("MainActivity:Sname=", Student.name);
}


3、將SecondActivity設置爲新進程，並在其onCreate方法中訪問name

<!-- 在清單文件中通過android:process屬性爲SecondActivity指定特定的進程：com.bob.aidltest：second -->
<activity 
    android:name=".SecondActivity"
    android:process=":second">
</activity>
public class SecondActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.second_activity);
        Log.d("SecondActivity:Sname=" , Student.name);
    }
}

通過log，可以看到在MainActivity中修改了name的值，但是在SecondActivity中卻無法讀取修改後的值

通過以上的實驗，大家應該明白了一點：
在不同的進程之間訪問同一個靜態變量是行不通的。其原因是：
每一個進程都分配有一個獨立的虛擬機，不同的虛擬機在內存分配上有不同的地址空間，這就導致在不同的虛擬機上訪問同一個對象會產生多個副本。
例如我們在MainActivity中訪問的name的值只會影響當前進程，而對其他進程不會造成影響，所以在SecondActivity中訪問name時依舊只能訪問自己進程中的副本。

未完，待續.....

Android之Binder學習(IPC跨進程通訊)

Binder是什麼？

一些基礎背景

Android提供了AIDL方式（實際是通過binder）實現應用進程間通信（示例代碼）

通訊過程

每一個AIDL生成的文件，由兩部分組成：Stub（存根）和Proxy（代理），以進程A、B兩者通訊爲例：

爲什麼要用IPC

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