binderjava的简单介绍

本篇文章给大家谈谈binderjava，以及对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。

本文目录一览：

• 1、Binder机制概述
• 2、Binder (一) 三种调用方式
• 3、12 Binder原理-基础知识点

Binder机制概述

Android进程间通讯是通过Binder机制来实现的,Android是基于linux系统因此有必要了解Linux系统进程相关知识.

Linux系统中(其他系统也是这样)不同进程之间不允许直接操作或访问另一进程.也就是进程隔离.

为了保证用户进程不能直接访问内核,操作系统从逻辑上将虚拟空间划分为用户空间和内核空间.内核程序运行在内核空间(kernel space),应用程序运行在用户空间(user space).为了安全,他们之间是隔离的,即使用户程序奔溃了,也不会影响内核.内核空间数据是可以共享的,用户空间不可以.

用户空间访问内核空间只能通过系统调用,系统调用是用户空间访问内核空间的唯一方式,保证所有资源访问在内核控制下,避免了用户对系统资源的越权访问,提高了系统安全性和稳定性.

copy_from_user:将用户空间数据拷贝到内核空间

copy_to_user:将内核空间数据拷贝到用户空间

由于用户进程不能直接访问硬件地址,所以系统提供了一种机制:内存映射(Memory Map).在Linux中通过调用函数mmap实现内存映射,将用户空间一块内存地址映射到内核空间.映射关系建立后,对用户空间内存的修改可以反应到内核空间.内存映射可减少拷贝次数.

如果没有内存映射,用户进程需要访问硬盘文件时,需要在内核空间创建一片页缓存,将硬盘文件数据拷贝到页缓存然后用户进程在拷贝页缓存数据,需要两次拷贝.通过内存映射后硬盘文件可以和内核的虚拟内存直接映射,减少一次拷贝.

如图

inter-process-communication进程间通信,指进程间交换数据的过程.

Linux提供了很多进程间通讯的机制,主要有管道(pipe)、消息队列(Message)、信号(sinal)、信号量(semophore)、套接字(socket)等

内核程序在内核空间分配并开辟一块内核缓冲区,发送进程将数据通过copy_from_user拷贝到内核空间的数据缓冲区,内核空间通过copy_to_user将数据拷贝到接收进程,这样就实现了一次进程间通信.如图

Linux的IPC机制有两个问题:

1.数据通过用户空间-内核空间-用户空间,经过两次拷贝,效率不高

2.接收进程无法预先知道数据大小,只能尽可能大创建数据缓冲区,或通过api消息头获取消息体的大小,浪费了空间或时间.

Android进程间通信通过Binder实现,下面介绍Binder机制通信原理,为什么是Binder

内核程序创建一个数据接收缓存区,同时创建一个内核缓冲区.并建立内核缓冲区和数据接收缓冲区内存映射,以及数据内核缓冲区和接收进程用户空间的映射关系.发送进程通过copy_from_user将数据拷贝到内核数据接收缓冲区,因为内核数据接收缓冲区和内核缓冲区以及接收进程用户空间存在映射关系,相当于将数据发送到了接收进程.完成了一次进程间通信.如图

Binder机制是c/s架构的,由Client、server、ServiceManager和Binder组成.client、server和serviceManager都是独立的进程,由于Linux进程隔离的原因,所以需要借助Binder进行通信.

Binder通信主要有三个步骤:注册服务、获取服务、使用服务.如下图

从上一条Binder实现原理示例图中可以看到,Binder可分为Java Binder、Native Binder和Kernal Binder.应用开发需要了解Java Binder和Navive Binder.这里只介绍Binder基本原理.具体可查看文章结尾的链接.

感谢

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Binder (一) 三种调用方式

1. android.os.ServiceManager，适用于系统开发

服务端：

public static void addService(String name, IBinder service)

客户端：

public static IBinder getService(String name)

2. android.app.Service，适用APP开发

服务端：

重写方法 public abstract IBinder onBind(Intent intent)

客户端：

调用 boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn, int flags)

在ServiceConnection 回调 获取IBinder

void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service)

3. 匿名Binder

如ActivityThread.java

final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();

mgr.attachApplication(mAppThread);

其中mAppThread就是匿名Binder

12 Binder原理-基础知识点

Binder原理是掌握系统底层原理的基石，也是进阶高级工程师的必备知识点，这篇文章不会过多介绍Binder原理，而是讲解学习Binder前需要的掌握的知识点。

IPC全名为inter-Process Communication，含义为进程间通信，是指两个进程之间进行数据交换的过程。在Android和Linux中都有各自的IPC机制，这里分别来介绍下。

Linux中提供了很多进程间通信机制，主要有管道（pipe）、信号（sinal）、信号量（semophore）、消息队列（Message）、共享内存（Share Memory)、套接字（Socket）等。

管道

管道是Linux由Unix那里继承过来的进程间的通信机制，它是Unix早期的一个重要通信机制。管道的主要思想是，在内存中创建一个共享文件，从而使通信双方利用这个共享文件来传递信息。这个共享文件比较特殊，它不属于文件系统并且只存在于内存中。另外还有一点，管道采用的是半双工通信方式的，数据只能在一个方向上流动。

简单的模型如下所示。

信号

信号是软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式，进程不必通过任何操作来等待信号的到达。信号可以在用户空间进程和内核之间直接交互，内核可以利用信号来通知用户空间的进程发生了哪些系统事件。信号不适用于信息交换，比较适用于进程中断控制。

信号量

信号量是一个计数器，用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

消息队列

消息队列是消息的链表，具有特定的格式，存放在内存中并由消息队列标识符标识，并且允许一个或多个进程向它写入与读取消息。信息会复制两次，因此对于频繁或者信息量大的通信不宜使用消息队列。

共享内存

多个进程可以直接读写的一块内存空间，是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。

为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间。进程就可以直接读写这一块内存而不需要进行数据的拷贝，从而大大的提高效率。

套接字

套接字是更为基础的进程间通信机制，与其他方式不同的是，套接字可用于不同机器之间的进程间通信。

Android系统是基于Linux内核的，在Linux内核基础上，又拓展出了一些IPC机制。Android系统除了支持套接字，还支持序列化、Messenger、AIDL、Bundle、文件共享、ContentProvider、Binder等。Binder会在后面介绍，先来了解前面的IPC机制。

序列化

序列化指的是Serializable/Parcelable，Serializable是Java提供的一个序列化接口，是一个空接口，为对象提供标准的序列化和反序列化操作。Parcelable接口是Android中的序列化方式，更适合在Android平台上使用，用起来比较麻烦，效率很高。

Messenger

Messenger在Android应用开发中的使用频率不高，可以在不同进程中传递Message对象，在Message中加入我们想要传的数据就可以在进程间的进行数据传递了。Messenger是一种轻量级的IPC方案并对AIDL进行了封装。

AIDL

AIDL全名为Android interface definition Language，即Android接口定义语言。Messenger是以串行的方式来处理客户端发来的信息，如果有大量的消息发到服务端，服务端仍然一个一个的处理再响应客户端显然是不合适的。另外还有一点，Messenger用来进程间进行数据传递但是却不能满足跨进程的方法调用，这个时候就需要使用AIDL了。

Bundle

Bundle实现了Parcelable接口，所以它可以方便的在不同的进程间传输。Acitivity、Service、Receiver都是在Intent中通过Bundle来进行数据传递。

文件共享

两个进程通过读写同一个文件来进行数据共享，共享的文件可以是文本、XML、JOSN。文件共享适用于对数据同步要求不高的进程间通信。

ContentProvider

ContentProvider为存储和获取数据了提供统一的接口，它可以在不同的应用程序之间共享数据，本身就是适合进程间通信的。ContentProvider底层实现也是Binder，但是使用起来比AIDL要容易许多。系统中很多操作都采用了ContentProvider，例如通讯录，音视频等，这些操作本身就是跨进程进行通信。

在讲到Linux的进程通信原理之前，我们需要先了解Liunx中的几个概念。

内核空间和用户空间

当我们接触到Liunx时，免不了听到两个词，User space（用户空间）和 Kernel space（内核空间），那么它们的含义是什么呢？

为了保护用户进程不能直接操作内核，保证内核的安全，操作系统从逻辑上将虚拟空间划分为用户空间和内核空间。Linux 操作系统将最高的1GB字节供内核使用，称为内核空间，较低的3GB 字节供各进程使用，称为用户空间。

内核空间是Linux内核的运行空间，用户空间是用户程序的运行空间。为了安全，它们是隔离的，即使用户的程序崩溃了，内核也不会受到影响。内核空间的数据是可以进程间共享的，而用户空间则不可以。比如在上图进程A的用户空间是不能和进程B的用户空间共享的。

进程隔离

进程隔离指的是，一个进程不能直接操作或者访问另一个进程。也就是进程A不可以直接访问进程B的数据。

系统调用

用户空间需要访问内核空间，就需要借助系统调用来实现。系统调用是用户空间访问内核空间的唯一方式，保证了所有的资源访问都是在内核的控制下进行的，避免了用户程序对系统资源的越权访问，提升了系统安全性和稳定性。

进程A和进程B的用户空间可以通过如下系统函数和内核空间进行交互。

内存映射

由于应用程序不能直接操作设备硬件地址，所以操作系统提供了一种机制：内存映射，把设备地址映射到进程虚拟内存区。

举个例子，如果用户空间需要读取磁盘的文件，如果不采用内存映射，那么就需要在内核空间建立一个页缓存，页缓存去拷贝磁盘上的文件，然后用户空间拷贝页缓存的文件，这就需要两次拷贝。

采用内存映射，如下图所示。

由于新建了虚拟内存区域，那么磁盘文件和虚拟内存区域就可以直接映射，少了一次拷贝。

内存映射全名为Memory Map，在Linux中通过系统调用函数mmap来实现内存映射。将用户空间的一块内存区域映射到内核空间。映射关系建立后，用户对这块内存区域的修改可以直接反应到内核空间，反之亦然。内存映射能减少数据拷贝次数，实现用户空间和内核空间的高效互动。

了解Liunx中的几个概念后，就可以学习Linux的IPC通信原理了，如下图所示。

内核程序在内核空间分配内存并开辟一块内核缓存区，发送进程通过copy_from_user函数将数据拷贝到到内核空间的缓冲区中。同样的，接收进程在接收数据时在自己的用户空间开辟一块内存缓存区，然后内核程序调用 copy_to_user() 函数将数据从内核缓存区拷贝到接收进程。这样数据发送进程和数据接收进程完成了一次数据传输，也就是一次进程间通信。

Linux的IPC通信原理有两个问题：

Binder是基于开源的OpenBinder实现的，OpenBinder最早并不是由Google公司开发的，而是Be Inc公司开发的，接着由Palm, Inc.公司负责开发。后来OpenBinder的作者Dianne Hackborn加入了Google公司，并负责Android平台的开发工作，顺便把这项技术也带进了Android。

Binder是基于内存映射来实现的，在前面我们知道内存映射通常是用在有物理介质的文件系统上的，Binder没有物理介质，它使用内存映射是为了跨进程传递数据。

Binder通信的步骤如下所示。

1.Binder驱动在内核空间创建一个数据接收缓存区。

2.在内核空间开辟一块内核缓存区，建立内核缓存区和数据接收缓存区之间的映射关系，以及数据接收缓存区和接收进程用户空间地址的映射关系。

3.发送方进程通过copy_from_user()函数将数据拷贝 到内核中的内核缓存区，由于内核缓存区和接收进程的用户空间存在内存映射，因此也就相当于把数据发送到了接收进程的用户空间，这样便完成了一次进程间的通信。

整个过程只使用了1次拷贝，不会因为不知道数据的大小而浪费空间或者时间，效率更高。

Android是基于Linux内核的 ，Linux提供了很多IPC机制，而Android却自己设计了Binder来进行通信，主要是因为以下几点。

性能方面

性能方面主要影响的因素是拷贝次数，管道、消息队列、Socket的拷贝次书都是两次，性能不是很好，共享内存不需要拷贝，性能最好，Binder的拷贝次书为1次，性能仅次于内存拷贝。

稳定性方面

Binder是基于C/S架构的，这个架构通常采用两层结构，在技术上已经很成熟了，稳定性是没有问题的。共享内存没有分层，难以控制，并发同步访问临界资源时，可能还会产生死锁。从稳定性的角度讲，Binder是优于共享内存的。

安全方面

Android是一个开源的系统，并且拥有开放性的平台，市场上应用来源很广，因此安全性对于Android 平台而言极其重要。

传统的IPC接收方无法获得对方可靠的进程用户ID/进程ID（UID/PID），无法鉴别对方身份。Android 为每个安装好的APP分配了自己的UID，通过进程的UID来鉴别进程身份。另外，Android系统中的Server端会判断UID/PID是否满足访问权限，而对外只暴露Client端，加强了系统的安全性。

语言方面

Linux是基于C语言，C语言是面向过程的，Android应用层和Java Framework是基于Java语言，Java语言是面向对象的。Binder本身符合面向对象的思想，因此作为Android的通信机制更合适不过。

从这四方面来看，Linux提供的大部分IPC机制根本无法和Binder相比较，而共享内存只在性能方面优于Binder，其他方面都劣于Binder，这些就是为什么Android要使用Binder来进行进程间通信，当然系统中并不是所有的进程通信都是采用了Binder，而是根据场景选择最合适的，比如Zygote进程与AMS通信使用的是Socket，Kill Process采用的是信号。

Binder机制在Android中的地位举足轻重，我们需要掌握的很多原理都和Binder有关：

上面只是列了一小部分，简单来说说，比如系统在启动时，SystemServer进程启动后会创建Binder线程池，目的是通过Binder，使得在SystemServer进程中的服务可以和其他进程进行通信了。再比如我们常说的AMS、PMS都是基于Binder来实现的，拿PMS来说，PMS运行在SystemServer进程，如果它想要和DefaultContainerService通信（是用于检查和复制可移动文件的系统服务），就需要通过Binder，因为DefaultContainerService运行在com.android.defcontainer进程。

还有一个比较常见的C/S架构间通信的问题，Client端的MediaPlayer和Server端的MeidaPlayerService不是运行在一个进程中的，同样需要Binder来实现通信。

可以说Binder机制是掌握系统底层原理的基石。

上图并没有给出Binder机制的具体的细节，而是先给出了一个概念，根据系统的Android系统的分层。

binderjava的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于、binderjava的信息别忘了在本站进行查找喔。