1.背景

在前面的博客中，我們已經(jīng)學(xué)會了使用AIDL進(jìn)行跨進(jìn)程通信，AIDL的使用比較簡單，可實際上跨進(jìn)程通信是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程，例如進(jìn)程A是怎么找到進(jìn)程B的，如果有一個進(jìn)程C冒充進(jìn)程A，進(jìn)程B又該如何識別等等問題，而使用AIDL時，完全不用關(guān)心這復(fù)雜的過程，開發(fā)者只需關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯即可，有句話說，哪有什么歲月靜好，只不過有人替我們負(fù)重前行，AIDL的背后肯定有機制幫我們完成了這些進(jìn)程間通訊的復(fù)雜操作，這個機制便是Binder。

Binder中文意思是黏合劑，這個名稱很貼切，生活中的黏合劑是將兩種材料通過界面的粘附和內(nèi)聚強度連接在一起的物質(zhì)，而Android系統(tǒng)里，Binder則是將兩個進(jìn)程間黏合一起實現(xiàn)通訊。

今天就來了解一下Binder。

2.Binder發(fā)展歷史

Binder是Android系統(tǒng)里進(jìn)程間通信機制，源于OpenBinder，OpenBinder進(jìn)程間通信機制最早由Be公司提出，后來這個機制被Palm操作系統(tǒng)所采用，第一個版本也是在Palm的微內(nèi)核系統(tǒng)上實現(xiàn)，后來Palm改用Linux操作系統(tǒng)，OpenBinder也跟著移植到Linux并且開源，而Android系統(tǒng)基于Linux加上Google聘請了OpenBinder關(guān)鍵工程師Dianne Hackborn加入Android團隊，因此OpenBinder自然而然并入Android系統(tǒng)，最初版本的Android時按原樣使用OpenBinder，隨后改名成Binder并完全重寫，成了今天Binder的樣子，值得一提的是，OpenBinder已經(jīng)不再維護(hù)，算是壽終正寢，但其機制被Binder所繼承，從某種意義上來講，OpenBinder并未消亡，而是以Binder的形態(tài)繼續(xù)傳承下去。

3.為什么使用Binder

Android系統(tǒng)基于Linux，而Linux系統(tǒng)本身具有多種進(jìn)程間通信方式可供選擇，例如文件，Socket，Pipes，消息隊列等，為何陪嫁過來的Binder能夠后來居上，成為Android系統(tǒng)里進(jìn)程間通信的首選呢？

IPC要考慮的因素包括易用，安全，性能，Linux提供的原始IPC選項，易用性好的性能較差，例如Socket作為Client-Service通信方式，開發(fā)者使用較方便，但效率低，用于設(shè)備間通信較合適，用于進(jìn)程間通信則臃腫了；性能高的易用性和安全性較差，性能越高，往往越處于底層，底層的接口往往需要開發(fā)者考慮許多因素，例如在進(jìn)程終止時需及時釋放資源，否則容易發(fā)生內(nèi)存泄漏，而Binder則很好平衡了這三個因素：

Binder通過共享內(nèi)存實現(xiàn)高性能，Linux原生的消息隊列和管道需數(shù)據(jù)先從發(fā)送方拷貝到內(nèi)存開辟的緩存區(qū)中，然后再從內(nèi)核緩存區(qū)拷貝到接收方緩存區(qū)，至少有兩次拷貝過程，而Binder通過共享內(nèi)存，只需要拷貝一次；

Binder通過UID/PID管理發(fā)送者和接收者（通過UID / PID），提升了安全性，而Liunx傳統(tǒng)IPC沒有安全錯誤，依賴開發(fā)者自己控制；

使用簡單的AIDL開發(fā)，保證了易用性，對開發(fā)者友好

Binder還有其他好處，包括原生支持多種數(shù)據(jù)類型，自定義類型使用過程也不復(fù)雜，支持同步和異步，自動回收資源等等。

Binder也因為優(yōu)秀的特性，已深深的和Android融合在一起，正如Hackborn自己所說的，在Android系統(tǒng)上，Binder幾乎用于所有跨進(jìn)程的操作。如果關(guān)掉Binder，整個系統(tǒng)將會是沒顯示，沒聲音，沒輸入，處于幾乎無法運作的狀態(tài)，Binder對Android系統(tǒng)的重要性可見一斑。

3.Binder工作機制

一個客戶端即進(jìn)程A想和一個服務(wù)端即進(jìn)程B交互，由于進(jìn)程間的隔離，客戶端無法直接調(diào)用服務(wù)端，但內(nèi)核可以，因此他們使用Binder驅(qū)動捎話，傳遞消息。用日常生活的例子來說，進(jìn)程A是一個有多余儲蓄，想投資賺點收益投資者，進(jìn)程B是一個急著用錢的借款人，兩人并不熟悉，由于信息不對稱，投資者不會直接借錢給借款人，因此也需要一個金融中介，對應(yīng)于Binder驅(qū)動。

由于Binder驅(qū)動在內(nèi)核層，內(nèi)核層的接口協(xié)議比較繁瑣，客戶端和服務(wù)端并不想了解底層協(xié)議，只想專注于業(yè)務(wù)開發(fā)，于是他們使用代理（客戶端是Proxy，服務(wù)端是Stub）來和Binder驅(qū)動打交道，還是用金融中介概念理解，投資人當(dāng)然可以直接和金融中介例如銀行打交道，但越底層的業(yè)務(wù)辦起來越羅嗦，例如銀行上班時間和我們一樣，我們下班了他們也下班，想辦點業(yè)務(wù)還得請假，去到營業(yè)廳還得排隊，還需要填各種表格，這時候可以找代理幫忙跑腿，省了很多事。

客戶端的代理Proxy和服務(wù)端的代理Stub不用開發(fā)者自己實現(xiàn)，而是依靠AIDL工具，回憶一下AIDL的使用過程，當(dāng)我們新建一個AIDL文件時，Android SDK工具根據(jù)AIDL的描述，自動生成一個同名的java文件，java文件中就包含了Proxy和Stub，以及與Binder驅(qū)動通信的代碼。這也是為什么反復(fù)強調(diào)，當(dāng)更新AIDL文件時，一定要及時同步工程，因為Android SDK工具可能不及時更新同名java文件。

最后一個問題是，Android系統(tǒng)提供的服務(wù)端多種多樣，客戶端怎么聯(lián)系指定的服務(wù)端，這需要依靠Context Manager，Context Manager提供服務(wù)的登記和查詢功能，類似于現(xiàn)實生活中的銀保監(jiān)會，金融機構(gòu)需要在銀保監(jiān)會備案，在Android系統(tǒng)中，使用Service Manager實現(xiàn)Context Manager功能，Service Manager是所有服務(wù)中第一個啟動的，其啟動后，其他服務(wù)才能登記注冊。

服務(wù)的向Context Manager注冊和客戶端向Context Manager查詢服務(wù)的過程，其實也是一個跨進(jìn)程通信過程，那么服務(wù)端又怎么知道Context Manager的句柄？難道又要弄一個管理Context Manager的死循環(huán)過程嗎，這倒是沒必要，給予Context Manager一個固定的地址即可。過程見下圖。

4.AIDL源碼分析

仍以上篇博客創(chuàng)建的AIDL工程為例子（見Android AIDL使用介紹(2)），在該工程中，創(chuàng)建了AIDL例子，Android Studio自動在對應(yīng)的

build\generated\aidl_source_output_dir\debug\compileDebugAidl\out\包名

目錄下生成對應(yīng)的同名java文件，路徑見圖

打開看一下里面的內(nèi)容，代碼一開始就有注釋提醒我們，這是自動生成的代碼，請勿修改，因為是自動生成的代碼，可讀性上稍微差一點。

/** This file is auto-generated. DO NOT MODIFY.*/ package com.pm.service; public interface ServiceAidlInterface extends android.os.IInterface {/** Default implementation for ServiceAidlInterface. */public static class Default implements com.pm.service.ServiceAidlInterface{@Override public java.lang.String ServiceGreet() throws android.os.RemoteException{return null;}@Override public java.util.List<com.pm.service.Student> getStudentList() throws android.os.RemoteException{return null;}@Overridepublic android.os.IBinder asBinder() {return null;}}/** Local-side IPC implementation stub class. */public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.pm.service.ServiceAidlInterface{private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.pm.service.ServiceAidlInterface";/** Construct the stub at attach it to the interface. */public Stub(){this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);}/*** Cast an IBinder object into an com.pm.service.ServiceAidlInterface interface,* generating a proxy if needed.*/public static com.pm.service.ServiceAidlInterface asInterface(android.os.IBinder obj){if ((obj==null)) {return null;}android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.pm.service.ServiceAidlInterface))) {return ((com.pm.service.ServiceAidlInterface)iin);}return new com.pm.service.ServiceAidlInterface.Stub.Proxy(obj);}@Override public android.os.IBinder asBinder(){return this;}@Override public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException{java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;switch (code){case INTERFACE_TRANSACTION:{reply.writeString(descriptor);return true;}case TRANSACTION_ServiceGreet:{data.enforceInterface(descriptor);java.lang.String _result = this.ServiceGreet();reply.writeNoException();reply.writeString(_result);return true;}case TRANSACTION_getStudentList:{data.enforceInterface(descriptor);java.util.List<com.pm.service.Student> _result = this.getStudentList();reply.writeNoException();reply.writeTypedList(_result);return true;}default:{return super.onTransact(code, data, reply, flags);}}}private static class Proxy implements com.pm.service.ServiceAidlInterface{private android.os.IBinder mRemote;Proxy(android.os.IBinder remote){mRemote = remote;}@Override public android.os.IBinder asBinder(){return mRemote;}public java.lang.String getInterfaceDescriptor(){return DESCRIPTOR;}@Override public java.lang.String ServiceGreet() throws android.os.RemoteException{android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();java.lang.String _result;try {_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_ServiceGreet, _data, _reply, 0);if (!_status && getDefaultImpl() != null) {return getDefaultImpl().ServiceGreet();}_reply.readException();_result = _reply.readString();}finally {_reply.recycle();_data.recycle();}return _result;}@Override public java.util.List<com.pm.service.Student> getStudentList() throws android.os.RemoteException{android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();java.util.List<com.pm.service.Student> _result;try {_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getStudentList, _data, _reply, 0);if (!_status && getDefaultImpl() != null) {return getDefaultImpl().getStudentList();}_reply.readException();_result = _reply.createTypedArrayList(com.pm.service.Student.CREATOR);}finally {_reply.recycle();_data.recycle();}return _result;}public static com.pm.service.ServiceAidlInterface sDefaultImpl;}static final int TRANSACTION_ServiceGreet = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);static final int TRANSACTION_getStudentList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);public static boolean setDefaultImpl(com.pm.service.ServiceAidlInterface impl) {if (Stub.Proxy.sDefaultImpl == null && impl != null) {Stub.Proxy.sDefaultImpl = impl;return true;}return false;}public static com.pm.service.ServiceAidlInterface getDefaultImpl() {return Stub.Proxy.sDefaultImpl;}}public java.lang.String ServiceGreet() throws android.os.RemoteException;public java.util.List<com.pm.service.Student> getStudentList() throws android.os.RemoteException; }

代碼的層次分布見下圖

• 首先是定義抽象方法的聲明，這些函數(shù)就是我們在aidl文件定義的抽象方法，包括ServiceGreet()和getStudentList()；
• 其次是抽象方法的缺省實現(xiàn)，在AIDL工程中，我們已經(jīng)在Service里實現(xiàn)了抽象方法，假如沒有實現(xiàn)的話，則使用自動生成的缺省實現(xiàn)；
• 再次是內(nèi)部類Stub，Stub是Binder的子類，跨進(jìn)程調(diào)用由這一個內(nèi)部類完成，當(dāng)客戶端和服務(wù)端不在同一個進(jìn)程時，走transaction(交易)過程，在當(dāng)前語境下，transaction指的是一個進(jìn)程傳遞數(shù)據(jù)給另一個進(jìn)程，傳遞的數(shù)據(jù)按照一定的格式要求組包，transaction的業(yè)務(wù)邏輯由Stub的內(nèi)部代理類Proxy來完成；
• 接下來便是onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flag)，這是處理transaction的具體邏輯，這也是客戶端和服務(wù)端直接溝通的渠道，當(dāng)客戶端發(fā)起請求時，這個方法來處理請求，服務(wù)端通過code獲取客戶端想要訪問的目標(biāo)方法，這個code是方法的編號，代碼中已經(jīng)聲明static final int TRANSACTION_ServiceGreet = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); static final int TRANSACTION_getStudentList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1); 第二個參數(shù)data用于獲取目標(biāo)方法所需的參數(shù)，注意是Parcel類型，當(dāng)服務(wù)端執(zhí)行完目標(biāo)方法后，將返回值寫入到reply中；
• 其他重要接口如asInterface()用于判斷當(dāng)前進(jìn)程是服務(wù)端進(jìn)程還是客戶端進(jìn)程，如果是服務(wù)端進(jìn)程則返回Stub對象，否則返回Stub.Proxy對象；DESCRIPTOR用于表示Binder的唯一標(biāo)識，使用當(dāng)前當(dāng)前Binder的包路徑表示；asBinder()返回當(dāng)前Binder對象。

4.總結(jié)

本文主要分析AIDL背后使用到的進(jìn)程間通信機制Binder，Binder源自于OpenBinder，后來隨作者陪嫁到Android系統(tǒng)，憑借著易用性好，性能高，安全性能好，后來居上，成為Android進(jìn)程間通信機制，成為Android不可或缺的一部分。

Binder的機制細(xì)節(jié)其實還有很多，本文只是嘗試簡化說明，如有錯漏，歡迎指正。

參考目錄：

1.Deep Dive into Android IPC/Binder Framework at Android Builders Summit 2013；
2.Android’s Binder – in depth
3.https://www.cnblogs.com/zc9527/p/5638688.html；
4.https://www.cnblogs.com/itgungnir/p/6640120.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Android AIDL使用介绍(3) 浅说AIDL背后的Binder的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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