前言

記得剛開(kāi)始做Andorid那會(huì)，面試時(shí)最怕被問(wèn)到Binder，就感覺(jué)戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢不知道從什么地方說(shuō)起，導(dǎo)致后來(lái)一直有一種恐懼感。當(dāng)然現(xiàn)在沒(méi)有這種感覺(jué)了，但是這塊知識(shí)點(diǎn)一直模模糊糊的，最近在學(xué)Andorid framework課程，借此機(jī)會(huì)簡(jiǎn)單總結(jié)下其中Binder相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

一、Binder是什么？

Binder是Android中一種進(jìn)程間通信機(jī)制。我們平時(shí)使用的Activity、Service、Broadcast Receive等組件之間的通信，以及組件與系統(tǒng)層的AMS、PMS等服務(wù)間的通信，都是基于Binder的進(jìn)程間通信機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相當(dāng)于是Android中的血管，可見(jiàn)Binder機(jī)制在Android中非常重要。這里要知道的是，Zygote進(jìn)程的IPC采用的是Socket機(jī)制，因?yàn)檫@時(shí)Binder還未初始化。

從代碼層面來(lái)說(shuō)，Binder是一個(gè)能發(fā)起通信的Java類。AIDL中Stub類即繼承自Binder，具有跨進(jìn)程的能力。

Binder是一個(gè)虛擬的物理設(shè)備驅(qū)動(dòng)，提供跨進(jìn)程的能力。

二、為什么要使用Binder

Android系統(tǒng)的基礎(chǔ)是Linux內(nèi)核，而Linux中實(shí)現(xiàn)IPC的機(jī)制有管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存、Socket、信號(hào)量、信號(hào)這些，為什么Android還要另起爐灶呢？主要是性能、安全、易用性等方面的原因。

性能上來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)拷貝次數(shù)越少越好，什么是拷貝下文再介紹。傳統(tǒng)IPC機(jī)制(Socket、管道、消息隊(duì)列等)都是拷貝兩次，共享內(nèi)存雖然無(wú)需拷貝，但會(huì)有安全、死鎖、易用性差等問(wèn)題，Binder只需拷貝一次，因此性能僅次于共享內(nèi)存優(yōu)于Socket。

安全性上來(lái)說(shuō)Binder會(huì)為每個(gè)APP分配唯一的UID，Binder根據(jù)UID可以找到對(duì)應(yīng)APP，傳統(tǒng)IPC依賴上層協(xié)議是不安全的，無(wú)法獲得對(duì)方的UID從而不能鑒別身份。傳統(tǒng)IPC訪問(wèn)接入點(diǎn)是開(kāi)放的，相當(dāng)于誰(shuí)都可以訪問(wèn)；Binder既有實(shí)名服務(wù)又有匿名服務(wù)，實(shí)名就跟傳統(tǒng)IPC一樣，誰(shuí)都可以訪問(wèn)，AMS、WMS都是實(shí)名服務(wù)，匿名類似于打滴滴，用戶直接聯(lián)系不到司機(jī)，需要通過(guò)滴滴（系統(tǒng)）平臺(tái)拿到司機(jī)號(hào)碼，通過(guò)系統(tǒng)拿到服務(wù)的代理對(duì)象，再通過(guò)代理對(duì)象找到服務(wù)。Binder實(shí)名和匿名區(qū)別在于有沒(méi)有在ServiceManager注冊(cè)，注冊(cè)了即為實(shí)名，沒(méi)注冊(cè)稱為匿名，我們自己使用AIDL等方式一般為匿名。

幾種IPC機(jī)制對(duì)比

三、IPC機(jī)制原理

傳統(tǒng)IPC機(jī)制如何實(shí)現(xiàn)跨進(jìn)程通信

一個(gè)進(jìn)程中的內(nèi)存被操作系統(tǒng)分為用戶空間（用戶態(tài)）和內(nèi)核空間（內(nèi)核態(tài)），用戶空間是用戶程序代碼運(yùn)行的地方，內(nèi)核空間是系統(tǒng)內(nèi)核代碼運(yùn)行的地方，為了保護(hù)用戶不能直接操作內(nèi)核，兩者是隔離的，用戶空間可以申請(qǐng)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，從用戶空間拷貝到內(nèi)核空間通過(guò)copy_from_user函數(shù)（內(nèi)核態(tài)）， 從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間通過(guò)copy_to_user函數(shù)（用戶態(tài)），用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)之間轉(zhuǎn)換有一個(gè)上下文切換非常消耗時(shí)間。

數(shù)據(jù)拷貝，指的就是copy_from_user或copy_to_user調(diào)用了幾次系統(tǒng)調(diào)用（syscall）。

虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存（內(nèi)存條）關(guān)系，虛擬內(nèi)存通過(guò)內(nèi)存管理單元（MMU管理映射）映射到物理內(nèi)存。所有進(jìn)程內(nèi)核空間映射到同一塊物理內(nèi)存（內(nèi)存共享），每個(gè)用戶空間則映射到不同的物理內(nèi)存。

傳統(tǒng)IPC機(jī)制兩次拷貝：調(diào)用一次系統(tǒng)調(diào)用將數(shù)據(jù)從用戶空間拷貝到內(nèi)核空間，然后通過(guò)copy_to_user將數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到另一進(jìn)程的用戶空間，完成進(jìn)程間通信，如下圖所示

Binder IPC機(jī)制原理

傳統(tǒng)IPC機(jī)制需要兩次拷貝，而B(niǎo)inder IPC只需一次拷貝，如何實(shí)現(xiàn)的？

內(nèi)存映射（mmap）：Linux通過(guò)將一個(gè)虛擬內(nèi)存區(qū)域與一個(gè)磁盤上的對(duì)象關(guān)聯(lián)起來(lái)，以初始化這個(gè)虛擬內(nèi)存區(qū)域的內(nèi)容，這個(gè)過(guò)程稱為內(nèi)存映射(memory mapping)。

實(shí)現(xiàn)映射關(guān)系后，就可以采用指針的方式讀寫操作這一段內(nèi)存，而系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回寫到對(duì)應(yīng)的文件磁盤上。

Binder就是通過(guò)內(nèi)存映射將發(fā)送端內(nèi)核空間和接收端用戶空間指向同一塊物理內(nèi)存，這樣就可以共享這塊內(nèi)存，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送端通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用將數(shù)據(jù)copy到內(nèi)核空間，因此也就相當(dāng)于把數(shù)據(jù)發(fā)送到了接收端的用戶空間，這樣就只有發(fā)送端的一次系統(tǒng)調(diào)用，所以只有一次拷貝，如下圖所示：

小結(jié)

Binder基于C/S架構(gòu)，安全性好，易用性高，在Android中的位置非常重要。Binder里的知識(shí)點(diǎn)相當(dāng)復(fù)雜，本文只是對(duì)一些概念的粗淺理解，如有不足的地方歡迎評(píng)論交流。如果覺(jué)得文章還不錯(cuò)的話，點(diǎn)擊下方鏈接給我投個(gè)票吧，十分感謝！

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到此這篇關(guān)于Android中Binder IPC機(jī)制介紹的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Android Binder IPC機(jī)制內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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