Android Binder跨進程通訊原理分析

先上一張Binder 的工做流程圖。（若是不清晰，能夠 複製圖片連接到瀏覽器 或 保存到本地 查看，我常常都是這樣看圖的哈）

一開始上手，陌生的東西比較多，But，其實並不複雜。喔，流程圖是用 ProcessOn 畫的。很棒的在線畫圖工具。

出發前預備子彈
咱們知道進程之間，虛擬地址不一樣，是不能直接通訊的，這是一種保護機制。打開任務管理器，查看一下N多的進程，試想一下若是這些進程直接通訊會帶來什麼後果？

而用戶空間能夠經過System calls（系統回調）與內核空間通訊的，若是在內核空間中有一個模塊，可以完成數據的轉發，那麼是否是兩個進程就能夠通訊了呢？以下圖：

上面提到一些用戶空間、內核空間的概念，用戶空間也能大概猜到是什麼東西，而內核空間，就知道它是很底層的東西好了。而模塊呢，能夠簡單的理解爲實現一個功能的程序或一個硬件電路等，好比玩單片機的時候，會有紅外線模塊，藍牙模塊，wifi模塊等。這些概念的東西搜索一下百科知道就好。

Binder驅動
Binder驅動運行在內核空間，它就是那個內核模塊了。Binder驅動很重要，承擔了進程間通訊的數據轉發等。一提到驅動，也是比較熟悉，你插個U盤，須要驅動吧。而Binder驅動也差很少，雖然名字取得很好，功能還很強大。但也不是什麼神奇的東西。

Binder跨進程通訊模型
Binder的通訊模型有4個角色：Binder Client、Binder Server、Binder Driver（Binder驅動）、ServiceManager。

想象一個情景：我到北京旅行，要給高中同窗寄一張明信片，明信片確定要寫上地址吧，否則怎麼寄給對方呢？那麼我怎麼拿到這個地址呢，很簡單，翻一下畢業相冊就行了。而這個記錄着同窗們通訊地址的畢業相冊，就至關與一個通信錄。在Binder的通訊模型中扮演的是ServiceManager的角色。好，如今已經有了通訊地址了，那麼就找到郵局寄出去就行了。過幾天同窗就高高興興的收到了明信片。那麼這個郵局在Binder通訊模型中扮演的是Binder驅動的角色，而做爲寄信人的我就是Binder Client，收信人同窗就是Binder Server。

先上一張圖來描述上面的那個情景：

能夠看到，ServiceManager、Binder Client、Binder Server處於不一樣的進程，他們三個都在用戶空間，而Binder驅動在內核空間。（我是特地把Binder驅動畫的比較大的，由於Binder驅動的做用最大）

那先來簡述一下這個通訊模型：

首先是有一個ServiceManager，剛開始這個通信錄是空白的，而後Server進程向ServiceManager註冊一個映射關係表，好比徐同窗把本身的地址廣東省廣州市xx區寫進通信錄，那麼就造成了一張表：

徐同窗 —> 廣東省廣州市xx區

以後Client進程想要和Server進程通訊，首先向ServiceManager查詢地址，ServiceManager收到查詢的請求以後，返回查詢結果給Client。

注意到這裏不論是Server進程註冊，仍是Client查詢，都是通過Binder驅動的，這也真是Binder驅動的做用所在，先不急，下面的原理會分析到。

這時候我就拿着地址就開始寄明信片咯。當我把明信片放扔進郵筒，以後的工做就是由郵局去完成了，也就是Binder驅動去完成通訊的轉發。

Binder通訊原理
從寄明信片的例子中，郵遞員從郵筒取出明信片，而後跨越千山萬水將明信片送達。從這點咱們也能想到，其實Binder驅動完成的工做是很重要的。

咱們來還原一個Binder跨進程通訊的過程。
案例：Client進程調用Server進程的computer對象的add方法。

接下來的內容你可能須要知道代理模式才能更好的理解，不過沒學習過代理模式也不要緊，能夠先讀下去，而後在去補一下代理模式，再回來看這篇文章。思路會清晰不少。

1． Server進程向ServiceManager註冊，告訴ServiceManager我是誰，我有什麼，我能作什麼。就比如徐同窗（Server進程）有一臺筆記本（computer對象），這檯筆記本有個add方法。這時映射關係表就生成了。
2． Client進程向ServiceManager查詢，我要調用Server進程的computer對象的add方法，能夠看到這個過程通過Binder驅動，這時候Binder驅動就開始發揮他的做用了。當向ServiceManager查詢完畢，是返回一個computer對象給Client進程嗎？其實否則，Binder驅動將computer對象轉換成了computerProxy對象，並轉發給了Client進程，所以，Client進程拿到的並非真實的computer對象，而是一個代理對象，即computerProxy對象。很容易理解這個computerProxy對象也是有add方法，（若是連add方法都沒有，豈不是欺騙了Client？），可是這個add方法只是對參數進行一些包裝而已。
3． 當Client進程調用add方法，這個消息發送給Binder驅動，這時驅動發現，原來是computerProxy，那麼Client進程應該是須要調用computer對象的add方法的，這時驅動通知Server進程，調用你的computer對象的add方法，將結果給我。而後Server進程就將計算結果發送給驅動，驅動再轉發給Client進程，這時Client進程還蒙在了鼓裏，他覺得本身調用的是真實的computer對象的add方法，其實他只是調用了代理而已。不過Client最終仍是拿到了計算結果。

好了，一個通訊過程就完成了。咱們發現，其實Binder驅動就是一箇中轉。

總結
再來梳理總結一下：當Client進程向ServiceManager查詢Server進程（我要調用你的某個對象的某個方法了），這個過程也是一個跨進程通訊的過程，也通過了Binder驅動，這時Binder驅動發揮它的做用，來了個狸貓換太子，將Server進程中的真實對象轉換成代理對象，返回這個代理對象給Client進程。
Client進程拿到了這個代理對象，而後調用這個代理對象的方法，Binder驅動繼續發揮他的使命，它會通知Server進程執行計算工做，將Server進程中的真實對象執行的結果返回給了Client進程，這樣Client進程仍是如願的獲得了本身想要。跨進程通訊完畢！

這篇文章寫的主要是我學習Binder時的痛點，我看過好多篇講Binder的文章，發現好多都是不講Binder驅動的，我很懵逼爲何那麼重要的東西就略過，但仍是有大神寫的很好，好比：

Binder學習指南

Android Binder設計與實現

關於用戶空間和內核空間，能夠閱讀阮一峯老師的文章：User space 與 Kernel space

全文完畢！