大牛用愛情故事來說Binder通訊原理,一招搞定Binder進程通訊架構

做者：鴻洋

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前言

對Binder學習感興趣的小夥伴能夠看看，但願能幫助到大家。

爲何會有Binder通訊機制，爲何不能用linux中已有的進程框架呢？Google工程師到底是如何考量的？

這一切能夠經過一場戀愛來理解？

瞭解binder以前咱們看看原有Linux進程是如何通訊的吧！爲何須要在內存中拷貝兩次呢？

在瞭解Linux進程通訊前咱們先理解下 戀愛的故事吧！

故事:

男孩和女孩在某次旅遊一見傾心，而旅行結束的他們不得不返回各自的工做城市

那個時代尚未微信，因爲相隔在不一樣的城市。相思的他們只能經過郵局抒發彼此愛慕之情

若是男孩想要給女孩發送信封，須要向本地郵局 寄信。再有全國郵局轉發到 女孩所在的本地郵局

最後由本地郵局送到女孩手中

在進程中的角色:

男孩 稱爲進程A，工做城市A城，女孩稱爲進程B，工做城市B城

本地郵局稱爲用戶空間， 全國郵局稱爲內核空間

本地郵局是他們離的最近的地方。他們能夠接觸到本地郵局，能夠在郵局中直接收信和發信

1.1 這是普通linux進程通訊的方式

轉換專業術語的圖

進程間，用戶空間的數據不可共享（本地郵局是男孩或女孩獨有），因此用戶空間至關於私有空間。

進程間，內核空間的數據可共享（全國郵局是全部人共有），因此內核空間 至關於公共空間。

進程間若是須要作到通訊，須要經過共享空間對數據轉換。轉換過程須要調用系統的api，這個過程稱爲系統調用。

問題來了:

男孩寫好信以後，發送信件給本地郵局 ， 至關於一次拷貝 咱們把這個過程稱爲(copy_from_user)

女孩收到當地郵局通知，須要從本地郵局取信。至關於第二次拷貝，咱們把這個過程稱爲(copy_to_user)

這就是Linux已有進程間通訊方式。

兩次拷貝究竟性能怎麼樣，固然拷貝是很是耗性能的，而兩次拷貝能夠再優化優化。

那binder是怎麼作到一次拷貝的呢

1.2接着講愛情的例子(Binder的實現機制)

後來在疫情結束後，這個女孩去了全國郵局依賴的快遞公司上班去了，全部的信封須要用快遞公司來處理，恰好這家快遞公司處理的是他們兩個城市的信件。

爲了方便收信封，竟然還有這操做

這就給女孩創造了便利，不用去本地郵局取信件

可是男孩仍是要發送信件。binder拷貝也是發生在男孩這個地方copyfromuser，女孩因爲在快遞公司上班，能夠隨意瀏覽男孩的信件。不須要再取信件了。也就減小了從本地郵局取快遞此次拷貝過程

思考: 你們還記不記得接收端怎麼寫的，對! 接收端必定必須是服務Service，接收端不能是其餘java對象。Service就是那個女孩。她必須在快遞公司上班才能減小一次拷貝。因此這個Service，在通訊前會註冊在ServiceManager中。而男孩能夠是任意對象，出如今任意地方。

Linux 已有的進程通訊，發送端和接收端能夠是任意對象。出如今任意類中。可是必須犧牲多拷貝一次

Android的Binder通訊，接收端不能是任意對象，只能是Service，這也節約了一次拷貝，犧牲了開發者的體驗

1.3 Binder少拷貝一次的原理:

全國郵局 至關於內核空間的內存，全部的應用都與內核空間的內存發生頻繁的調用，在Binder中傳遞數據本質上是經過文件讀取來實現的

你們記不記得Linux系統 是文件操做系統，都是基於文件展開的。進程通訊中 File也能實現進程通訊

Binder機制中 在內存與文件中設計了一層映射關係。內核空間的內存是虛的，文件IO是實的。映射指的是內存與文件的映射，映射是經過mmap函數。

而mmap函數 須要依賴一個文件，這個文件叫作「binder」。對！他沒有後綴名，他就是一個文件。可是人們習慣性的把它稱爲binder驅動。

咱們再來看看實際的是如何映射的

全國郵局中的A城與B城的信件，至關於內核空間內存一部分虛擬內存區域。

A城與B城的快遞公司，至關於文件實體。實際信封是由快遞公司轉發。郵局與快遞公司的合做關係，能夠理解內存與文件造成了映射關係(mmap)

1.4 服務端Service 也經過mmap函數監聽文件的變化。

一旦有信件到達女孩的公司直接讀取出來，而不用去本地郵局取信件。

女孩怎麼在公司取出來呢？你們忘記了女孩在快遞公司上班呢，快遞公司會給員工佈置工做內容

女孩的工做內容是查看快遞接收站和發送站的信封

這樣你說能不能看到男友發過來的信件，還不用親自跑到本地郵局，那不是爽歪歪

綠色部分 是女孩進程，綠色內有兩個角色（女孩接觸到的 接收站和收發站）

這一套機制的實現基於 aidl文件編譯機制

在編譯時生成了一個繼承自Binder中的IInterface接口（女孩）。接口中有這樣一個內部類叫Stub（女孩工做接觸的接收站）和一個內部類叫Proxy（女孩工做接觸的發送站）

男孩信封到了，女孩直接在 快遞接收站查看男孩發過來的信封(Stub中的 onTransact方法)

女孩思戀男孩，給男孩發送信封(Proxy中的transact方法)

Stub與Proxy中全部的方法是native直接調用過來的。參數是直接從內核空間傳遞過來的，不須要發生拷貝。

若是女孩須要給男孩發送消息，也不用跑到本地郵局，直接在 快遞發送站，插入一個信封就行了（調用Proxy的transct方法）

減小一次拷貝發生在 服務端service。直接由nativie層 的Binder調起。不須要再次拷貝。

你們看完了 是否是對整個Binder機制有深入的認識呢？

若是還不是很理解的，能夠來看一下我搜集的一些關於Binder的詳細系統的學習資料和視頻從爲何會有Binder，到Binder原理，最後從Binder中mmap函數 能爲實際工做中解決儲存的問題。

從Binder的底層原理分析，讓Android開發者真正瞭解到Binder的通訊機制。從Linux進程通訊技術認知到爲何Android會選擇Binder做爲通訊方式，到Linux的進程原理，最後借鑑Binder中mmap函數打造優異的存儲框架。

有須要的小夥伴能夠私信我【Binder】我分享給你

但願在2020 資本寒冬和疫情的狀況下，你們都能抓住此次機會，在這段時間內努力提高本身技術，把本身變得更優秀，成爲不可替代的人。最後找到本身滿意的工做。

330頁Android進階核心筆記

精選Binder進階視頻

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