Android深入淺出之Binder機制
Android深入淺出之Binder機制
一 說明
Android系統(tǒng)最常見也是初學(xué)者最難搞明白的就是Binder了，很多很多的Service就是通過Binder機制來和客戶端通訊交互的。所以搞明白Binder的話，在很大程度上就能理解程序運行的流程。
我們這里將以MediaService的例子來分析Binder的使用：
ServiceManager，這是Android OS的整個服務(wù)的管理程序
MediaService，這個程序里邊注冊了提供媒體播放的服務(wù)程序MediaPlayerService，我們最后只分析這個
MediaPlayerClient，這個是與MediaPlayerService交互的客戶端程序
下面先講講MediaService應(yīng)用程序。
二 MediaService的誕生
MediaService是一個應(yīng)用程序，雖然Android搞了七七八八的JAVA之類的東西，但是在本質(zhì)上，它還是一個完整的Linux操作系統(tǒng)，也還沒有牛到什么應(yīng)用程序都是JAVA寫。所以，MS(MediaService)就是一個和普通的C++應(yīng)用程序一樣的東西。
MediaService的源碼文件在：framework\base\Media\MediaServer\Main_mediaserver.cpp中。讓我們看看到底是個什么玩意兒！
int main(int argc, char** argv)
{
//FT，就這么簡單？？
//獲得一個ProcessState實例
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
//得到一個ServiceManager對象
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();//初始化MediaPlayerService服務(wù)
ProcessState::self()->startThreadPool();//看名字，啟動Process的線程池？
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//將自己加入到剛才的線程池？
}
其中，我們只分析MediaPlayerService。
這么多疑問，看來我們只有一個個函數(shù)深入分析了。不過，這里先簡單介紹下sp這個東西。
sp，究竟是smart pointer還是strong pointer呢？其實我后來發(fā)現(xiàn)不用太關(guān)注這個，就把它當做一個普通的指針看待，即sp<IServiceManager>======》IServiceManager*吧。sp是google搞出來的為了方便C/C++程序員管理指針的分配和釋放的一套方法，類似JAVA的什么WeakReference之類的。我個人覺得，要是自己寫程序的話，不用這個東西也成。
好了，以后的分析中，sp<XXX>就看成是XXX*就可以了。
2.1 ProcessState
第一個調(diào)用的函數(shù)是ProcessState::self()，然后賦值給了proc變量，程序運行完，proc會自動delete內(nèi)部的內(nèi)容，所以就自動釋放了先前分配的資源。
ProcessState位置在framework\base\libs\binder\ProcessState.cpp
sp<ProcessState> ProcessState::self()
{
if (gProcess != NULL) return gProcess;---->第一次進來肯定不走這兒
AutoMutex _l(gProcessMutex);--->鎖保護
if (gProcess == NULL) gProcess = new ProcessState;--->創(chuàng)建一個ProcessState對象
return gProcess;--->看見沒，這里返回的是指針，但是函數(shù)返回的是sp<xxx>，所以
//把sp<xxx>看成是XXX*是可以的
}
再來看看ProcessState構(gòu)造函數(shù)
//這個構(gòu)造函數(shù)看來很重要
ProcessState::ProcessState()
: mDriverFD(open_driver())----->Android很多代碼都是這么寫的,稍不留神就沒看見這里調(diào)用了一個很重要的函數(shù)
, mVMStart(MAP_FAILED)//映射內(nèi)存的起始地址
, mManagesContexts(false)
, mBinderContextCheckFunc(NULL)
, mBinderContextUserData(NULL)
, mThreadPoolStarted(false)
, mThreadPoolSeq(1)
{
if (mDriverFD >= 0) {
//BIDNER_VM_SIZE定義為(1*1024*1024) - (4096 *2) 1M-8K
mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE,
mDriverFD, 0);//這個需要你自己去man mmap的用法了，不過大概意思就是
//將fd映射為內(nèi)存，這樣內(nèi)存的memcpy等操作就相當于write/read(fd)了
}
...
}
//最討厭這種在構(gòu)造list中添加函數(shù)的寫法了，常常疏忽某個變量的初始化是一個函數(shù)調(diào)用的結(jié)果。
//open_driver，就是打開/dev/binder這個設(shè)備，這個是android在內(nèi)核中搞的一個專門用于完成
//進程間通訊而設(shè)置的一個虛擬的設(shè)備。BTW，說白了就是內(nèi)核的提供的一個機制，這個和我們用socket加NET_LINK方式和內(nèi)核通訊是一個道理。
static int open_driver()
{
int fd = open("/dev/binder", O_RDWR);//打開/dev/binder
if (fd >= 0) {
....
size_t maxThreads = 15;
//通過ioctl方式告訴內(nèi)核，這個fd支持最大線程數(shù)是15個。
result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads); }
return fd;
好了，到這里Process::self就分析完了，到底干什么了呢？
l 打開/dev/binder設(shè)備，這樣的話就相當于和內(nèi)核binder機制有了交互的通道
l 映射fd到內(nèi)存，設(shè)備的fd傳進去后，估計這塊內(nèi)存是和binder設(shè)備共享的
接下來，就到調(diào)用defaultServiceManager()地方了。
2.2 defaultServiceManager
defaultServiceManager位置在framework\base\libs\binder\IServiceManager.cpp中
sp<IServiceManager> defaultServiceManager()
{
if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;
//又是一個單例，設(shè)計模式中叫 singleton。
{
AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);
if (gDefaultServiceManager == NULL) {
//真正的gDefaultServiceManager是在這里創(chuàng)建的喔
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
}
}
return gDefaultServiceManager;
}
-----》
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
ProcessState::self，肯定返回的是剛才創(chuàng)建的gProcess，然后調(diào)用它的getContextObject，注意，傳進去的是NULL，即0
//回到ProcessState類，
sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)
{
if (supportsProcesses()) {//該函數(shù)根據(jù)打開設(shè)備是否成功來判斷是否支持process，
//在真機上肯定走這個
return getStrongProxyForHandle(0);//注意，這里傳入0
}
}
----》進入到getStrongProxyForHandle，函數(shù)名字怪怪的，經(jīng)常嚴重阻礙大腦運轉(zhuǎn)
//注意這個參數(shù)的命名，handle。搞過windows的應(yīng)該比較熟悉這個名字，這是對
//資源的一種標示，其實說白了就是某個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，保存在數(shù)組中，然后handle是它在這個數(shù)組中的索引。--->就是這么一個玩意兒
sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)
{
sp<IBinder> result;
AutoMutex _l(mLock);
handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);--》哈哈，果然，從數(shù)組中查找對應(yīng)
索引的資源，lookupHandleLocked這個就不說了，內(nèi)部會返回一個handle_entry
下面是 handle_entry 的結(jié)構(gòu)
/*
struct handle_entry {
IBinder* binder;--->Binder
RefBase::weakref_type* refs;-->不知道是什么，不影響.
};
*/
if (e != NULL) {
IBinder* b = e->binder; -->第一次進來，肯定為空
if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) {
b = new BpBinder(handle); --->看見了吧，創(chuàng)建了一個新的BpBinder
e->binder = b;
result = b;
}....
}
return result; 返回剛才創(chuàng)建的BpBinder。
}
//到這里，是不是有點亂了？對，當人腦分析的函數(shù)調(diào)用太深的時候，就容易忘記。
//我們是從
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
//開始搞的，現(xiàn)在，這個函數(shù)調(diào)用將變成
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
BpBinder又是個什么玩意兒？Android名字起得太眼花繚亂了。
因為還沒介紹Binder機制的大架構(gòu)，所以這里介紹BpBinder不合適，但是又講到BpBinder了，不介紹Binder架構(gòu)似乎又說不清楚....，sigh！
恩，還是繼續(xù)把層層深入的函數(shù)調(diào)用?；睘楹啺?，至少大腦還可以工作。先看看BpBinder的構(gòu)造函數(shù)把。
2.3 BpBinder
BpBinder位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp中。
BpBinder::BpBinder(int32_t handle)
: mHandle(handle) //注意，接上述內(nèi)容，這里調(diào)用的時候傳入的是0
, mAlive(1)
, mObitsSent(0)
, mObituaries(NULL)
{
IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);//FT，竟然到IPCThreadState::self()
}
這里一塊說說吧，IPCThreadState::self估計怎么著又是一個singleton吧？
//該文件位置在framework\base\libs\binder\IPCThreadState.cpp
IPCThreadState* IPCThreadState::self()
{
if (gHaveTLS) {//第一次進來為false
restart:
const pthread_key_t k = gTLS;
//TLS是Thread Local Storage的意思，不懂得自己去google下它的作用吧。這里只需要
//知道這種空間每個線程有一個，而且線程間不共享這些空間，好處是？我就不用去搞什么
//同步了。在這個線程，我就用這個線程的東西，反正別的線程獲取不到其他線程TLS中的數(shù)據(jù)。===》這句話有漏洞，鉆牛角尖的明白大概意思就可以了。
//從線程本地存儲空間中獲得保存在其中的IPCThreadState對象
//這段代碼寫法很晦澀，看見沒，只有pthread_getspecific,那么肯定有地方調(diào)用
// pthread_setspecific。
IPCThreadState* st = (IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);
if (st) return st;
return new IPCThreadState;//new一個對象，
}
if (gShutdown) return NULL;
pthread_mutex_lock(&gTLSMutex);
if (!gHaveTLS) {
if (pthread_key_create(&gTLS, threadDestructor) != 0) {
pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
return NULL;
}
gHaveTLS = true;
}
pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
goto restart; //我FT，其實goto沒有我們說得那樣卑鄙，匯編代碼很多跳轉(zhuǎn)語句的。
//關(guān)鍵是要用好。
}
//這里是構(gòu)造函數(shù)，在構(gòu)造函數(shù)里邊pthread_setspecific
IPCThreadState::IPCThreadState()
: mProcess(ProcessState::self()), mMyThreadId(androidGetTid())
{
pthread_setspecific(gTLS, this);
clearCaller();
mIn.setDataCapacity(256);
//mIn,mOut是兩個Parcel，干嘛用的啊？把它看成是命令的buffer吧。再深入解釋，又會大腦停擺的。
mOut.setDataCapacity(256);
}
出來了，終于出來了....，恩，回到BpBinder那。
BpBinder::BpBinder(int32_t handle)
: mHandle(handle) //注意，接上述內(nèi)容，這里調(diào)用的時候傳入的是0
, mAlive(1)
, mObitsSent(0)
, mObituaries(NULL)
{
......
IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);
什么incWeakHandle，不講了..
}
喔，new BpBinder就算完了。到這里，我們創(chuàng)建了些什么呢？
l ProcessState有了。
l IPCThreadState有了，而且是主線程的。
l BpBinder有了，內(nèi)部handle值為0
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
終于回到原點了，大家是不是快瘋掉了？
interface_cast，我第一次接觸的時候，把它看做類似的static_cast一樣的東西，然后死活也搞不明白 BpBinder*指針怎么能強轉(zhuǎn)為IServiceManager*，花了n多時間查看BpBinder是否和IServiceManager繼承還是咋的....。
終于，我用ctrl+鼠標(source insight)跟蹤進入了interface_cast
IInterface.h位于framework/base/include/binder/IInterface.h
template<typename INTERFACE>
inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
return INTERFACE::asInterface(obj);
}
所以，上面等價于：
inline sp<IServiceManager> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
return IServiceManager::asInterface(obj);
}
看來，只能跟到IServiceManager了。
IServiceManager.h---》framework/base/include/binder/IServiceManager.h
看看它是如何定義的:
2.4 IServiceManager
class IServiceManager : public IInterface
{
//ServiceManager,字面上理解就是Service管理類，管理什么？增加服務(wù)，查詢服務(wù)等
//這里僅列出增加服務(wù)addService函數(shù)
public:
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);
virtual status_t addService( const String16& name,
const sp<IBinder>& service) = 0;
};
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager)？？
怎么和MFC這么類似？微軟的影響很大??！知道MFC的，有DELCARE肯定有IMPLEMENT
果然，這兩個宏DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)都在
剛才的IInterface.h中定義。我們先看看DECLARE_META_INTERFACE這個宏往IServiceManager加了什么？
下面是DECLARE宏
#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE) \
static const android::String16 descriptor; \
static android::sp<I##INTERFACE> asInterface( \
const android::sp<android::IBinder>& obj); \
virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; \
I##INTERFACE(); \
virtual ~I##INTERFACE();
我們把它兌現(xiàn)到IServiceManager就是：
static const android::String16 descriptor; -->喔，增加一個描述字符串
static android::sp< IServiceManager > asInterface(const android::sp<android::IBinder>&
obj) ---》增加一個asInterface函數(shù)
virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; ---》增加一個get函數(shù)
估計其返回值就是descriptor這個字符串
IServiceManager (); \
virtual ~IServiceManager();增加構(gòu)造和虛析購函數(shù)...
那IMPLEMENT宏在哪定義的呢？
見IServiceManager.cpp。位于framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp
IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager");
下面是這個宏的定義
#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME) \
const android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME); \
const android::String16& \
I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const { \
return I##INTERFACE::descriptor; \
} \
android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface( \
const android::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 = new Bp##INTERFACE(obj); \
} \
} \
return intr; \
} \
I##INTERFACE::I##INTERFACE() { } \
I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { } \
很麻煩吧？尤其是宏看著頭疼。趕緊兌現(xiàn)下吧。
const
android::String16 IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);
const android::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const
{ return IServiceManager::descriptor;//返回上面那個android.os.IServiceManager
} android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(
const android::sp<android::IBinder>& obj)
{
android::sp<IServiceManager> intr;
if (obj != NULL) {
intr = static_cast<IServiceManager *>(
obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get());
if (intr == NULL) {
intr = new BpServiceManager(obj);
}
}
return intr;
}
IServiceManager::IServiceManager () { }
IServiceManager::~ IServiceManager() { }
哇塞，asInterface是這么搞的啊，趕緊分析下吧，還是不知道interface_cast怎么把BpBinder*轉(zhuǎn)成了IServiceManager
我們剛才解析過的interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)),
原來就是調(diào)用asInterface(new BpBinder(0))
android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(
const android::sp<android::IBinder>& obj)
{
android::sp<IServiceManager> intr;
if (obj != NULL) {
....
intr = new BpServiceManager(obj);
//神吶，終于看到和IServiceManager相關(guān)的東西了，看來
//實際返回的是BpServiceManager(new BpBinder(0))；
}
}
return intr;
}
BpServiceManager是個什么玩意兒？p是什么個意思？
2.5 BpServiceManager
終于可以講解點架構(gòu)上的東西了。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，那肯定希望對用戶是透明的，那就是說頭文件里邊不會有這個Bp的定義。是嗎？
果然，BpServiceManager就在剛才的IServiceManager.cpp中定義。
class BpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager>
//這種繼承方式，表示同時繼承BpInterface和IServiceManager，這樣IServiceManger的
addService必然在這個類中實現(xiàn)
{
public:
//注意構(gòu)造函數(shù)參數(shù)的命名 impl，難道這里使用了Bridge模式？真正完成操作的是impl對象？
//這里傳入的impl就是new BpBinder(0)
BpServiceManager(const sp<IBinder>& impl)
: BpInterface<IServiceManager>(impl)
{
}
virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
{
待會再說..
}
基類BpInterface的構(gòu)造函數(shù)（經(jīng)過兌現(xiàn)后）
//這里的參數(shù)又叫remote，唉，真是害人不淺啊。
inline BpInterface< IServiceManager >::BpInterface(const sp<IBinder>& remote)
: BpRefBase(remote)
{
}
BpRefBase::BpRefBase(const sp<IBinder>& o)
: mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)
//o.get()，這個是sp類的獲取實際數(shù)據(jù)指針的一個方法，你只要知道
//它返回的是sp<xxxx>中xxx* 指針就行
{
//mRemote就是剛才的BpBinder(0)
...
}
好了，到這里，我們知道了：
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); 返回的實際是BpServiceManager，它的remote對象是BpBinder，傳入的那個handle參數(shù)是0。
現(xiàn)在重新回到MediaService。
int main(int argc, char** argv)
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
//上面的講解已經(jīng)完了
MediaPlayerService::instantiate();//實例化MediaPlayerservice
//看來這里有名堂！
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
到這里，我們把binder設(shè)備打開了，得到一個BpServiceManager對象，這表明我們可以和SM打交道了，但是好像沒干什么有意義的事情吧？
2.6 MediaPlayerService
那下面我們看看后續(xù)又干了什么？以MediaPlayerService為例。
它位于framework\base\media\libmediaplayerservice\libMediaPlayerService.cpp
void MediaPlayerService::instantiate() {
defaultServiceManager()->addService(
//傳進去服務(wù)的名字，傳進去new出來的對象
String16("media.player"), new MediaPlayerService());
}
MediaPlayerService::MediaPlayerService()
{
LOGV("MediaPlayerService created");//太簡單了
mNextConnId = 1;
}
defaultServiceManager返回的是剛才創(chuàng)建的BpServiceManager
調(diào)用它的addService函數(shù)。
MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
FT，MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生，BnXXX,BpXXX，快暈了。
Bn 是Binder Native的含義，是和Bp相對的，Bp的p是proxy代理的意思，那么另一端一定有一個和代理打交道的東西，這個就是Bn。
講到這里會有點亂喔。先分析下，到目前為止都構(gòu)造出來了什么。
l BpServiceManager
l BnMediaPlayerService
這兩個東西不是相對的兩端，從BnXXX就可以判斷，BpServiceManager對應(yīng)的應(yīng)該是BnServiceManager，BnMediaPlayerService對應(yīng)的應(yīng)該是BpMediaPlayerService。
我們現(xiàn)在在哪里?對了，我們現(xiàn)在是創(chuàng)建了BnMediaPlayerService，想把它加入到系統(tǒng)的中去。
喔，明白了。我創(chuàng)建一個新的Service—BnMediaPlayerService，想把它告訴ServiceManager。
那我怎么和ServiceManager通訊呢？恩，利用BpServiceManager。所以嘛，我調(diào)用了BpServiceManager的addService函數(shù)！
為什么要搞個ServiceManager來呢？這個和Android機制有關(guān)系。所有Service都需要加入到ServiceManager來管理。同時也方便了Client來查詢系統(tǒng)存在哪些Service，沒看見我們傳入了字符串嗎？這樣就可以通過Human Readable的字符串來查找Service了。
---》感覺沒說清楚...饒恕我吧。
2.7 addService
addService是調(diào)用的BpServiceManager的函數(shù)。前面略去沒講，現(xiàn)在我們看看。
virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
{
Parcel data, reply;
//data是發(fā)送到BnServiceManager的命令包
//看見沒？先把Interface名字寫進去，也就是什么android.os.IServiceManager
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
//再把新service的名字寫進去 叫media.player
data.writeString16(name);
//把新服務(wù)service—>就是MediaPlayerService寫到命令中
data.writeStrongBinder(service);
//調(diào)用remote的transact函數(shù)
status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
return err == NO_ERROR ? reply.readInt32() : err;
}
我的天，remote()返回的是什么？
remote(){ return mRemote; }-->??？找不到對應(yīng)的實際對象了？？？
還記得我們剛才初始化時候說的：
“這里的參數(shù)又叫remote，唉，真是害人不淺啊“
原來，這里的mRemote就是最初創(chuàng)建的BpBinder..
好吧，到那里去看看：
BpBinder的位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp
status_t BpBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
//又繞回去了，調(diào)用IPCThreadState的transact。
//注意啊，這里的mHandle為0,code是ADD_SERVICE_TRANSACTION,data是命令包
//reply是回復(fù)包，flags=0
status_t status = IPCThreadState::self()->transact(
mHandle, code, data, reply, flags);
if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;
return status;
}
...
}
再看看IPCThreadState的transact函數(shù)把
status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle,
uint32_t code, const Parcel& data,
Parcel* reply, uint32_t flags)
{
status_t err = data.errorCheck();
flags |= TF_ACCEPT_FDS;
if (err == NO_ERROR) {
//調(diào)用writeTransactionData 發(fā)送數(shù)據(jù)
err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL);
}
if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) {
if (reply) {
err = waitForResponse(reply);
} else {
Parcel fakeReply;
err = waitForResponse(&fakeReply);
}
....等回復(fù)
err = waitForResponse(NULL, NULL);
....
return err;
}
再進一步，瞧瞧這個...
status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,
int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer)
{
binder_transaction_data tr;
tr.target.handle = handle;
tr.code = code;
tr.flags = binderFlags;
const status_t err = 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();
}
....
上面把命令數(shù)據(jù)封裝成binder_transaction_data，然后
寫到mOut中，mOut是命令的緩沖區(qū)，也是一個Parcel
mOut.writeInt32(cmd);
mOut.write(&tr, sizeof(tr));
//僅僅寫到了Parcel中，Parcel好像沒和/dev/binder設(shè)備有什么關(guān)聯(lián)?。?
恩，那只能在另外一個地方寫到binder設(shè)備中去了。難道是在？
return NO_ERROR;
}
//說對了，就是在waitForResponse中
status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
int32_t cmd;
int32_t err;
while (1) {
//talkWithDriver，哈哈，應(yīng)該是這里了
if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break;
err = mIn.errorCheck();
if (err < NO_ERROR) break;
if (mIn.dataAvail() == 0) continue;
//看見沒？這里開始操作mIn了，看來talkWithDriver中
//把mOut發(fā)出去，然后從driver中讀到數(shù)據(jù)放到mIn中了。
cmd = mIn.readInt32();
switch (cmd) {
case BR_TRANSACTION_COMPLETE:
if (!reply && !acquireResult) goto finish;
break;
.....
return err;
}
status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)
{
binder_write_read bwr;
//中間東西太復(fù)雜了，不就是把mOut數(shù)據(jù)和mIn接收數(shù)據(jù)的處理后賦值給bwr嗎？
status_t err;
do {
//用ioctl來讀寫
if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)
err = NO_ERROR;
else
err = -errno;
} while (err == -EINTR);
//到這里，回復(fù)數(shù)據(jù)就在bwr中了，bmr接收回復(fù)數(shù)據(jù)的buffer就是mIn提供的
if (bwr.read_consumed > 0) {
mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);
mIn.setDataPosition(0);
}
return NO_ERROR;
}
好了，到這里，我們發(fā)送addService的流程就徹底走完了。
BpServiceManager發(fā)送了一個addService命令到BnServiceManager，然后收到回復(fù)。
先繼續(xù)我們的main函數(shù)。
int main(int argc, char** argv)
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();
---》該函數(shù)內(nèi)部調(diào)用addService，把MediaPlayerService信息 add到ServiceManager中
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
這里有個容易搞暈的地方：
MediaPlayerService是一個BnMediaPlayerService,那么它是不是應(yīng)該等著
BpMediaPlayerService來和他交互呢?但是我們沒看見MediaPlayerService有打開binder設(shè)備的操作啊！
這個嘛，到底是繼續(xù)addService操作的另一端BnServiceManager還是先說
BnMediaPlayerService呢？
還是先說BnServiceManager吧。順便把系統(tǒng)的Binder架構(gòu)說說。
2.8 BnServiceManager
上面說了，defaultServiceManager返回的是一個BpServiceManager，通過它可以把命令請求發(fā)送到binder設(shè)備，而且handle的值為0。那么，系統(tǒng)的另外一端肯定有個接收命令的，那又是誰呢？
很可惜啊，BnServiceManager不存在，但確實有一個程序完成了BnServiceManager的工作，那就是service.exe(如果在windows上一定有exe后綴，叫service的名字太多了，這里加exe就表明它是一個程序)
位置在framework/base/cmds/servicemanger.c中。
int main(int argc, char **argv)
{
struct binder_state *bs;
void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;
bs = binder_open(128*1024);//應(yīng)該是打開binder設(shè)備吧？
binder_become_context_manager(bs) //成為manager
svcmgr_handle = svcmgr;
binder_loop(bs, svcmgr_handler);//處理BpServiceManager發(fā)過來的命令
}
看看binder_open是不是和我們猜得一樣？
struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize)
{
struct binder_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
int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);//把自己設(shè)為MANAGER
}
binder_loop 肯定是從binder設(shè)備中讀請求，寫回復(fù)的這么一個循環(huán)吧？
void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
int res;
struct binder_write_read bwr;
readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned));
for (;;) {//果然是循環(huán)
bwr.read_size = sizeof(readbuf);
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
//哈哈，收到請求了，解析命令
res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);
}
這個...后面還要說嗎？？
恩，最后有一個類似handleMessage的地方處理各種各樣的命令。這個就是
svcmgr_handler,就在ServiceManager.c中
int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
struct binder_txn *txn,
struct binder_io *msg,
struct binder_io *reply)
{
struct svcinfo *si;
uint16_t *s;
unsigned len;
void *ptr;
s = bio_get_string16(msg, &len);
switch(txn->code) {
case SVC_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
int do_add_service(struct binder_state *bs,
uint16_t *s, unsigned len,
void *ptr, unsigned uid)
{
struct svcinfo *si;
si = find_svc(s, len);s是一個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; //看見沒，這個svclist是一個列表，保存了當前注冊到ServiceManager
中的信息
}
binder_acquire(bs, ptr);//這個嗎。當這個Service退出后，我希望系統(tǒng)通知我一下，好釋放上面malloc出來的資源。大概就是干這個事情的。
binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);
return 0;
}
喔，對于addService來說，看來ServiceManager把信息加入到自己維護的一個服務(wù)列表中了。
2.9 ServiceManager存在的意義
為何需要一個這樣的東西呢？
原來，Android系統(tǒng)中Service信息都是先add到ServiceManager中，由ServiceManager來集中管理，這樣就可以查詢當前系統(tǒng)有哪些服務(wù)。而且,Android系統(tǒng)中某個服務(wù)例如MediaPlayerService的客戶端想要和MediaPlayerService通訊的話，必須先向ServiceManager查詢MediaPlayerService的信息，然后通過ServiceManager返回的東西再來和MediaPlayerService交互。
畢竟，要是MediaPlayerService身體不好，老是掛掉的話，客戶的代碼就麻煩了，就不知道后續(xù)新生的MediaPlayerService的信息了，所以只能這樣：
l MediaPlayerService向SM注冊
l MediaPlayerClient查詢當前注冊在SM中的MediaPlayerService的信息
l 根據(jù)這個信息，MediaPlayerClient和MediaPlayerService交互
另外，ServiceManager的handle標示是0，所以只要往handle是0的服務(wù)發(fā)送消息了，最終都會被傳遞到ServiceManager中去。
三 MediaService的運行
上一節(jié)的知識，我們知道了：
l defaultServiceManager得到了BpServiceManager，然后MediaPlayerService 實例化后，調(diào)用BpServiceManager的addService函數(shù)
l 這個過程中，是service_manager收到addService的請求，然后把對應(yīng)信息放到自己保存的一個服務(wù)list中
到這兒，我們可看到，service_manager有一個binder_looper函數(shù)，專門等著從binder中接收請求。雖然service_manager沒有從BnServiceManager中派生，但是它肯定完成了BnServiceManager的功能。
同樣，我們創(chuàng)建了MediaPlayerService即BnMediaPlayerService，那它也應(yīng)該：
l 打開binder設(shè)備
l 也搞一個looper循環(huán)，然后坐等請求
service，service，這個和網(wǎng)絡(luò)編程中的監(jiān)聽socket的工作很像嘛！
好吧，既然MediaPlayerService的構(gòu)造函數(shù)沒有看到顯示的打開binder設(shè)備，那么我們看看它的父類即BnXXX又到底干了些什么呢？
3.1 MediaPlayerService打開binder
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
// MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生
//而BnMediaPlayerService從BnInterface和IMediaPlayerService同時派生
class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
};
看起來，BnInterface似乎更加和打開設(shè)備相關(guān)啊。
template<typename INTERFACE>
class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder
{
public:
virtual sp<IInterface> queryLocalInterface(const String16& _descriptor);
virtual const String16& getInterfaceDescriptor() const;
protected:
virtual IBinder* onAsBinder();
};
兌現(xiàn)后變成
class BnInterface : public IMediaPlayerService, public BBinder
BBinder?BpBinder？是不是和BnXXX以及BpXXX對應(yīng)的呢？如果是，為什么又叫BBinder呢？
BBinder::BBinder()
: mExtras(NULL)
{
//沒有打開設(shè)備的地方啊？
}
完了？難道我們走錯方向了嗎？難道不是每個Service都有對應(yīng)的binder設(shè)備fd嗎？
.......
回想下，我們的Main_MediaService程序，有哪里打開過binder嗎？
int main(int argc, char** argv)
{
//對啊，我在ProcessState中不是打開過binder了嗎？
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();
......
3.2 looper
啊?原來打開binder設(shè)備的地方是和進程相關(guān)的??？一個進程打開一個就可以了。那么，我在哪里進行類似的消息循環(huán)looper操作呢？
...
//難道是下面兩個？
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
看看startThreadPool吧
void ProcessState::startThreadPool()
{
...
spawnPooledThread(true);
}
void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)
{
sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);isMain是TRUE
//創(chuàng)建線程池，然后run起來，和java的Thread何其像也。
t->run(buf);
}
PoolThread從Thread類中派生，那么此時會產(chǎn)生一個線程嗎？看看PoolThread和Thread的構(gòu)造吧
PoolThread::PoolThread(bool isMain)
: mIsMain(isMain)
{
}
Thread::Thread(bool canCallJava)//canCallJava默認值是true
: mCanCallJava(canCallJava),
mThread(thread_id_t(-1)),
mLock("Thread::mLock"),
mStatus(NO_ERROR),
mExitPending(false), mRunning(false)
{
}
喔，這個時候還沒有創(chuàng)建線程呢。然后調(diào)用PoolThread::run，實際調(diào)用了基類的run。
status_t Thread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)
{
bool res;
if (mCanCallJava) {
res = createThreadEtc(_threadLoop,//線程函數(shù)是_threadLoop
this, name, priority, stack, &mThread);
}
//終于，在run函數(shù)中，創(chuàng)建線程了。從此
主線程執(zhí)行
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
新開的線程執(zhí)行_threadLoop
我們先看看_threadLoop
int Thread::_threadLoop(void* user)
{
Thread* const self = 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，調(diào)用自己的threadLoop
}
}
我們是PoolThread對象，所以調(diào)用PoolThread的threadLoop函數(shù)
virtual bool PoolThread ::threadLoop()
{
//mIsMain為true。
//而且注意，這是一個新的線程，所以必然會創(chuàng)建一個
新的IPCThreadState對象（記得線程本地存儲嗎？TLS），然后
IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
return false;
}
主線程和工作線程都調(diào)用了joinThreadPool，看看這個干嘛了！
void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
{
mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);
status_t result;
do {
int32_t cmd;
result = talkWithDriver();
result = executeCommand(cmd);
}
} while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);
mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);
talkWithDriver(false);
}
看到?jīng)]？有l(wèi)oop了，但是好像是有兩個線程都執(zhí)行了這個??！這里有兩個消息循環(huán)？
下面看看executeCommand
status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)
{
BBinder* obj;
RefBase::weakref_type* refs;
status_t result = NO_ERROR;
case BR_TRANSACTION:
{
binder_transaction_data tr;
result = mIn.read(&tr, sizeof(tr));
//來了一個命令，解析成BR_TRANSACTION,然后讀取后續(xù)的信息
Parcel reply;
if (tr.target.ptr) {
//這里用的是BBinder。
sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);
const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);
}
讓我們看看BBinder的transact函數(shù)干嘛了
status_t BBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
就是調(diào)用自己的onTransact函數(shù)嘛
err = onTransact(code, data, reply, flags);
return err;
}
BnMediaPlayerService從BBinder派生，所以會調(diào)用到它的onTransact函數(shù)
終于水落石出了，讓我們看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函數(shù)。
status_t BnMediaPlayerService::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
// BnMediaPlayerService從BBinder和IMediaPlayerService派生，所有IMediaPlayerService
//看到下面的switch沒？所有IMediaPlayerService提供的函數(shù)都通過命令類型來區(qū)分
//
switch(code) {
case CREATE_URL: {
CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);
create是一個虛函數(shù)，由MediaPlayerService來實現(xiàn)??！
sp<IMediaPlayer> player = create(
pid, client, url, numHeaders > 0 ? &headers : NULL);
reply->writeStrongBinder(player->asBinder());
return NO_ERROR;
} break;
其實，到這里，我們就明白了。BnXXX的onTransact函數(shù)收取命令，然后派發(fā)到派生類的函數(shù)，由他們完成實際的工作。
說明：
這里有點特殊，startThreadPool和joinThreadPool完后確實有兩個線程，主線程和工作線程，而且都在做消息循環(huán)。為什么要這么做呢？他們參數(shù)isMain都是true。不知道google搞什么。難道是怕一個線程工作量太多，所以搞兩個線程來工作？這種解釋應(yīng)該也是合理的。
網(wǎng)上有人測試過把最后一句屏蔽掉，也能正常工作。但是難道主線程提出了，程序還能不退出嗎？這個...管它的，反正知道有兩個線程在那處理就行了。
四 MediaPlayerClient
這節(jié)講講MediaPlayerClient怎么和MediaPlayerService交互。
使用MediaPlayerService的時候，先要創(chuàng)建它的BpMediaPlayerService。我們看看一個例子
IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()
{
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
sp<IBinder> binder;
do {
//向SM查詢對應(yīng)服務(wù)的信息，返回binder
binder = sm->getService(String16("media.player"));
if (binder != 0) {
break;
}
usleep(500000); // 0.5 s
} while(true);
//通過interface_cast，將這個binder轉(zhuǎn)化成BpMediaPlayerService
//注意，這個binder只是用來和binder設(shè)備通訊用的，實際
//上和IMediaPlayerService的功能一點關(guān)系都沒有。
//還記得我說的Bridge模式嗎?BpMediaPlayerService用這個binder和BnMediaPlayerService
//通訊。
sMediaPlayerService = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);
}
return sMediaPlayerService;
}
為什么反復(fù)強調(diào)這個Bridge？其實也不一定是Bridge模式，但是我真正想說明的是：
Binder其實就是一個和binder設(shè)備打交道的接口，而上層IMediaPlayerService只不過把它當做一個類似socket使用罷了。我以前經(jīng)常把binder和上層類IMediaPlayerService的功能混到一起去。
當然，你們不一定會犯這個錯誤。但是有一點請注意：
4.1 Native層
剛才那個getMediaPlayerService代碼是C++層的，但是整個使用的例子確實JAVA->JNI層的調(diào)用。如果我要寫一個純C++的程序該怎么辦？
int main()
{
getMediaPlayerService();直接調(diào)用這個函數(shù)能獲得BpMediaPlayerService嗎？
不能，為什么？因為我還沒打開binder驅(qū)動吶！但是你在JAVA應(yīng)用程序里邊卻有g(shù)oogle已經(jīng)替你
封裝好了。
所以，純native層的代碼，必須也得像下面這樣處理：
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());//這個其實不是必須的，因為
//好多地方都需要這個，所以自動也會創(chuàng)建.
getMediaPlayerService();
還得起消息循環(huán)吶，否則如果Bn那邊有消息通知你，你怎么接受得到呢？
ProcessState::self()->startThreadPool();
//至于主線程是否也需要調(diào)用消息循環(huán)，就看個人而定了。不過一般是等著接收其他來源的消息，例如socket發(fā)來的命令，然后控制MediaPlayerService就可以了。
}
五 實現(xiàn)自己的Service
好了，我們學(xué)習(xí)了這么多Binder的東西，那么想要實現(xiàn)一個自己的Service該咋辦呢？
如果是純C++程序的話，肯定得類似main_MediaService那樣干了。
int main()
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
sm->addService(“service.name”,new XXXService());
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
看看XXXService怎么定義呢？
我們需要一個Bn，需要一個Bp，而且Bp不用暴露出來。那么就在BnXXX.cpp中一起實現(xiàn)好了。
另外，XXXService提供自己的功能，例如getXXX調(diào)用
5.1 定義XXX接口
XXX接口是和XXX服務(wù)相關(guān)的，例如提供getXXX，setXXX函數(shù)，和應(yīng)用邏輯相關(guān)。
需要從IInterface派生
class IXXX: public IInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏
virtual getXXX() = 0;
virtual setXXX() = 0;
}這是一個接口。
5.2 定義BnXXX和BpXXX
為了把IXXX加入到Binder結(jié)構(gòu)，需要定義BnXXX和對客戶端透明的BpXXX。
其中BnXXX是需要有頭文件的。BnXXX只不過是把IXXX接口加入到Binder架構(gòu)中來，而不參與實際的getXXX和setXXX應(yīng)用層邏輯。
這個BnXXX定義可以和上面的IXXX定義放在一塊。分開也行。
class BnXXX: public BnInterface<IXXX>
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
//由于IXXX是個純虛類，而BnXXX只實現(xiàn)了onTransact函數(shù)，所以BnXXX依然是
一個純虛類
};
有了DECLARE，那我們在某個CPP中IMPLEMNT它吧。那就在IXXX.cpp中吧。
IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXX, "android.xxx.IXXX");//IMPLEMENT宏
status_t BnXXX::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch(code) {
case GET_XXX: {
CHECK_INTERFACE(IXXX, data, reply);
讀請求參數(shù)
調(diào)用虛函數(shù)getXXX()
return NO_ERROR;
} break; //SET_XXX類似
BpXXX也在這里實現(xiàn)吧。
class BpXXX: public BpInterface<IXXX>
{
public:
BpXXX (const sp<IBinder>& impl)
: BpInterface< IXXX >(impl)
{
}
vitural getXXX()
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor());
data.writeInt32(pid);
remote()->transact(GET_XXX, data, &reply);
return;
}
//setXXX類似
至此，Binder就算分析完了，大家看完后，應(yīng)該能做到以下幾點：
l 如果需要寫自己的Service的話，總得知道系統(tǒng)是怎么個調(diào)用你的函數(shù)，恩。對。有2個線程在那不停得從binder設(shè)備中收取命令，然后調(diào)用你的函數(shù)呢。恩，這是個多線程問題。
l 如果需要跟蹤bug的話，得知道從Client端調(diào)用的函數(shù)，是怎么最終傳到到遠端的Service。這樣，對于一些函數(shù)調(diào)用，Client端跟蹤完了，我就知道轉(zhuǎn)到Service去看對應(yīng)函數(shù)調(diào)用了。反正是同步方式。也就是Client一個函數(shù)調(diào)用會一直等待到Service返回為止。
以上就是對 Android Binder機制的詳細介紹，后續(xù)繼續(xù)補充相關(guān)資料，謝謝大家對本站的支持！
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