Android深入浅出之Binder机制

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Android深入浅出之Binder机制

一 说明

Android系统最常见也是初学者最难搞明白的就是Binder了,很多很多的Service就是通过Binder机制来和客户端通讯交互的。所以搞明白Binder的话,在很大程度上就能理解程序运行的流程。

我们这里将以MediaService的例子来分析Binder的使用:

  • ServiceManager,这是Android OS的整个服务的管理程序

  • MediaService,这个程序里边注册了提供媒体播放的服务程序MediaPlayerService,我们最后只分析这个

  • MediaPlayerClient,这个是与MediaPlayerService交互的客户端程序

下面先讲讲MediaService应用程序。

二 MediaService的诞生

MediaService是一个应用程序,虽然Android搞了七七八八的JAVA之类的东西,但是在本质上,它还是一个完整的Linux操作系统,也还没有牛到什么应用程序都是JAVA写。所以,MS(MediaService)就是一个和普通的C++应用程序一样的东西。

MediaService的源码文件在:framework\\base\\Media\\MediaServer\\Main\_mediaserver.cpp中。让我们看看到底是个什么玩意儿!

int main(int argc, char\*\* argv)

{

//FT,就这么简单??

//获得一个ProcessState实例

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

//得到一个ServiceManager对象

 sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

 MediaPlayerService::instantiate();//初始化MediaPlayerService服务

 ProcessState::self()->startThreadPool();//看名字,启动Process的线程池?

 IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//将自己加入到刚才的线程池?

}

其中,我们只分析MediaPlayerService

这么多疑问,看来我们只有一个个函数深入分析了。不过,这里先简单介绍下sp这个东西。

sp,究竟是smart pointer还是strong pointer呢?其实我后来发现不用太关注这个,就把它当做一个普通的指针看待 即sp<IServiceManager>======> IServiceManager*吧。 sp是google搞出来的为了方便C/C++程序员管理指针的分配和释放的一套方法,类似JAVA的什么WeakReference之类的。我个人觉得,要是自己写程序的话,不用这个东西也成。

好了,以后的分析中,sp<XXX>就看成是XXX*就可以了。

2.1 ProcessState

第一个调用的函数是ProcessState::self(),然后赋值给了proc变量,程序运行完,proc会自动delete内部的内容,所以就自动释放了先前分配的资源。

ProcessState位置在framework\\base\\libs\\binder\\ProcessState.cpp

sp<ProcessState> ProcessState::self()

{

 if (gProcess != NULL) return gProcess;---->第一次进来肯定不走这儿

 AutoMutex \_l(gProcessMutex);--->锁保护

 if (gProcess == NULL) gProcess = new ProcessState;--->创建一个ProcessState对象

return gProcess;--->看见没,这里返回的是指针,但是函数返回的是sp<xxx>,所以

//把sp<xxx>看成是XXX\*是可以的

}

再来看看ProcessState构造函数

//这个构造函数看来很重要

ProcessState::ProcessState()

 : mDriverFD(open\_driver())----->Android很多代码都是这么写的,稍不留神就没看见这里调用了一个很重要的函数

 , mVMStart(MAP\_FAILED)//映射内存的起始地址

 , mManagesContexts(false)

 , mBinderContextCheckFunc(NULL)

 , mBinderContextUserData(NULL)

 , mThreadPoolStarted(false)

 , mThreadPoolSeq(1)

{

if (mDriverFD >= 0) {

//BIDNER\_VM\_SIZE定义为(1\*1024\*1024) - (4096 \*2) 1M-8K

 mVMStart = mmap(0, BINDER\_VM\_SIZE, PROT\_READ, MAP\_PRIVATE | MAP\_NORESERVE,

 mDriverFD, 0);//这个需要你自己去man mmap的用法了,不过大概意思就是

//将fd映射为内存,这样内存的memcpy等操作就相当于write/read(fd)了

 }

 ...

}

最讨厌这种在构造list中添加函数的写法了,常常疏忽某个变量的初始化是一个函数调用的结果。

open_driver,就是打开/dev/binder这个设备,这个是android在内核中搞的一个专门用于完成

进程间通讯而设置的一个虚拟的设备。BTW,说白了就是内核的提供的一个机制,这个和我们用socket加NET_LINK方式和内核通讯是一个道理。

static int open_driver()

{

 int fd = open("/dev/binder", O\_RDWR);//打开/dev/binder

 if (fd >= 0) {

 ....

 size\_t maxThreads = 15;

 //通过ioctl方式告诉内核,这个fd支持最大线程数是15个。

 result = ioctl(fd, BINDER\_SET\_MAX\_THREADS, &maxThreads); 

return fd;
} 

好了,到这里Process::self就分析完了,到底干什么了呢?

  • 打开/dev/binder设备,这样的话就相当于和内核binder机制有了交互的通道

  • 映射fd到内存,设备的fd传进去后,估计这块内存是和binder设备共享的

接下来,就到调用defaultServiceManager()地方了。

2.2 defaultServiceManager

defaultServiceManager位置在framework\\base\\libs\\binder\\IServiceManager.cpp

sp<IServiceManager> defaultServiceManager()

{

 if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;

 //又是一个单例,设计模式中叫 singleton。

 {

 AutoMutex \_l(gDefaultServiceManagerLock);

 if (gDefaultServiceManager == NULL) {

//真正的gDefaultServiceManager是在这里创建的喔

 gDefaultServiceManager = interface\_cast<IServiceManager>(

 ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

 }

 }

 return gDefaultServiceManager;

}

\-----》

gDefaultServiceManager = interface\_cast<IServiceManager>(

 ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

ProcessState::self,肯定返回的是刚才创建的gProcess,然后调用它的getContextObject,注意,传进去的是NULL,即0

//回到ProcessState类,

sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)

{

if (supportsProcesses()) {//该函数根据打开设备是否成功来判断是否支持process,

//在真机上肯定走这个

 return getStrongProxyForHandle(0);//注意,这里传入0

 }

}

\----》进入到getStrongProxyForHandle,函数名字怪怪的,经常严重阻碍大脑运转

//注意这个参数的命名,handle。搞过windows的应该比较熟悉这个名字,这是对

//资源的一种标示,其实说白了就是某个数据结构,保存在数组中,然后handle是它在这个数组中的索引。\--->就是这么一个玩意儿

sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32\_t handle)

{

 sp<IBinder> result;

 AutoMutex \_l(mLock);

handle\_entry\* e = lookupHandleLocked(handle);--》哈哈,果然,从数组中查找对应

索引的资源,lookupHandleLocked这个就不说了,内部会返回一个handle\_entry

 下面是 handle\_entry 的结构

/\*

struct handle\_entry {

 IBinder\* binder;--->Binder

 RefBase::weakref\_type\* refs;-->不知道是什么,不影响.

 };

\*/

 if (e != NULL) {

 IBinder\* b = e->binder; -->第一次进来,肯定为空

 if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) {

 b = new BpBinder(handle); --->看见了吧,创建了一个新的BpBinder

 e->binder = b;

 result = b;

 }....

 }

 return result; 返回刚才创建的BpBinder。

}

//到这里,是不是有点乱了?对,当人脑分析的函数调用太深的时候,就容易忘记。

我们是从gDefaultServiceManager = interface\_cast<IServiceManager>(

 ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

开始搞的,现在,这个函数调用将变成

gDefaultServiceManager = interface\_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));

BpBinder又是个什么玩意儿?Android名字起得太眼花缭乱了。

因为还没介绍Binder机制的大架构,所以这里介绍BpBinder不合适,但是又讲到BpBinder了,不介绍Binder架构似乎又说不清楚....,sigh!

恩,还是继续把层层深入的函数调用栈化繁为简吧,至少大脑还可以工作。先看看BpBinder的构造函数把。

2.3 BpBinder

BpBinder位置在framework\\base\\libs\\binder\\BpBinder.cpp中。

BpBinder::BpBinder(int32\_t handle)

 : mHandle(handle) //注意,接上述内容,这里调用的时候传入的是0

 , mAlive(1)

 , mObitsSent(0)

 , mObituaries(NULL)

{

 IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);//FT,竟然到IPCThreadState::self()

}

这里一块说说吧,IPCThreadState::self估计怎么着又是一个singleton吧?

//该文件位置在framework\\base\\libs\\binder\\IPCThreadState.cpp

IPCThreadState IPCThreadState::self()

{

 if (gHaveTLS) {//第一次进来为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。这里只需要

//知道这种空间每个线程有一个,而且线程间不共享这些空间,好处是?我就不用去搞什么

//同步了。在这个线程,我就用这个线程的东西,反正别的线程获取不到其他线程TLS中的数据。\===》这句话有漏洞,钻牛角尖的明白大概意思就可以了。

//从线程本地存储空间中获得保存在其中的IPCThreadState对象

//这段代码写法很晦涩,看见没,只有pthread\_getspecific,那么肯定有地方调用

// pthread\_setspecific。

 IPCThreadState\* st = (IPCThreadState\*)pthread\_getspecific(k);

 if (st) return st;

 return new IPCThreadState;//new一个对象,

 }

 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,其实goto没有我们说得那样卑鄙,汇编代码很多跳转语句的。

//关键是要用好。

}


//这里是构造函数,在构造函数里边`pthread_setspecific`

IPCThreadState::IPCThreadState()

 : mProcess(ProcessState::self()), mMyThreadId(androidGetTid())

{

 pthread\_setspecific(gTLS, this);

 clearCaller();

mIn.setDataCapacity(256);

//mIn,mOut是两个Parcel,干嘛用的啊?把它看成是命令的buffer吧。再深入解释,又会大脑停摆的。

 mOut.setDataCapacity(256);

}

出来了,终于出来了....,恩,回到BpBinder那。

BpBinder::BpBinder(int32\_t handle)

 : mHandle(handle) //注意,接上述内容,这里调用的时候传入的是0

 , mAlive(1)

 , mObitsSent(0)

 , mObituaries(NULL)

{

......

IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);

什么incWeakHandle,不讲了..

}

喔,new BpBinder就算完了。到这里,我们创建了些什么呢?

  • ProcessState有了。

  • `IPCThreadState有了,而且是主线程的。

  • BpBinder有了,内部handle值为0

gDefaultServiceManager = interface\_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));

终于回到原点了,大家是不是快疯掉了?

interface_cast,我第一次接触的时候,把它看做类似的static_cast一样的东西,然后死活也搞不明白 BpBinder*指针怎么能强转为IServiceManager*,花了n多时间查看BpBinder是否和IServiceManager继承还是咋的....。

终于,我用ctrl+鼠标(source insight)跟踪进入了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,上面等价于:


inline sp<IServiceManager> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)

{

 return IServiceManager::asInterface(obj);

}

看来,只能跟到IServiceManager了。

IServiceManager.h---》framework/base/include/binder/IServiceManager.h

看看它是如何定义的:

2.4 IServiceManager

class IServiceManager : public IInterface

{

//ServiceManager,字面上理解就是Service管理类,管理什么?增加服务,查询服务等

//这里仅列出增加服务addService函数

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这么类似?微软的影响很大啊!知道MFC的,有DELCARE肯定有IMPLEMENT

果然,这两个宏DECLARE_META_INTERFACEIMPLEMENT_META\_INTERFACE(INTERFACE, NAME)都在

刚才的IInterface.h中定义。我们先看看DECLARE_META_INTERFACE这个宏往IServiceManager加了什么?

下面是DECLARE

#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(); 

我们把它兑现到IServiceManager就是:

static const android::String16 descriptor; -->喔,增加一个描述字符串

static android::sp< IServiceManager > asInterface(const android::sp<android::IBinder>&obj) //---》增加一个asInterface函数

virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; //---》增加一个get函数

//估计其返回值就是descriptor这个字符串

erviceManager (); \\

virtual ~IServiceManager();//增加构造和虚析购函数...

//那IMPLEMENT宏在哪定义的呢?

IServiceManager.cpp。位于framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp

IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager");

下面是这个宏的定义

#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() { } \\

很麻烦吧?尤其是宏看着头疼。赶紧兑现下吧。

const android::String16 IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);

const android::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const
{ 
   return IServiceManager::descriptor;//返回上面那个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是这么搞的啊,赶紧分析下吧,还是不知道interface_cast怎么把BpBinder*转成了IServiceManager

我们刚才解析过的interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)),

原来就是调用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);

//神呐,终于看到和IServiceManager相关的东西了,看来

//实际返回的是BpServiceManager(new BpBinder(0)); 

 } 

 } 

 return intr; 

} 

BpServiceManager是个什么玩意儿?p是什么个意思?

2.5 BpServiceManager

终于可以讲解点架构上的东西了。pproxy即代理的意思,Bp就是BinderProxyBpServiceManager,就是SMBinder代理。 既然是代理,那肯定希望对用户是透明的,那就是说头文件里边不会有这个Bp的定义。是吗?

果然,BpServiceManager就在刚才的IServiceManager.cpp中定义。

class BpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager>

//这种继承方式,表示同时继承BpInterface和IServiceManager,这样IServiceManger的

addService必然在这个类中实现

{

public:

//注意构造函数参数的命名 impl,难道这里使用了Bridge模式?真正完成操作的是impl对象?

//这里传入的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)

 {

 待会再说..

}

基类BpInterface的构造函数(经过兑现后)

//这里的参数又叫remote,唉,真是害人不浅啊。

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(),这个是sp类的获取实际数据指针的一个方法,你只要知道

//它返回的是sp<xxxx>中xxx\* 指针就行

{

//mRemote就是刚才的BpBinder(0)

 ...

}

好了,到这里,我们知道了:

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); 返回的实际是BpServiceManager,它的remote对象是BpBinder,传入的那个handle参数是0

现在重新回到MediaService

int main(int argc, char\*\* argv)

{

 sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

//上面的讲解已经完了

MediaPlayerService::instantiate();//实例化MediaPlayerservice

//看来这里有名堂!

 ProcessState::self()->startThreadPool();

 IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

到这里,我们把binder设备打开了,得到一个BpServiceManager对象,这表明我们可以和SM打交道了,但是好像没干什么有意义的事情吧?

2.6 MediaPlayerService

那下面我们看看后续又干了什么?以MediaPlayerService为例。

它位于framework\\base\\media\\libmediaplayerservice\\libMediaPlayerService.cpp

void MediaPlayerService::instantiate() {

defaultServiceManager()->addService(

//传进去服务的名字,传进去new出来的对象

 String16("media.player"), new MediaPlayerService());

}

MediaPlayerService::MediaPlayerService()

{

 LOGV("MediaPlayerService created");//太简单了

 mNextConnId = 1;

}

defaultServiceManager返回的是刚才创建的BpServiceManager

调用它的addService函数。

MediaPlayerServiceBnMediaPlayerService派生

class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService

FT,MediaPlayerServiceBnMediaPlayerService派生,BnXXX,BpXXX,快晕了。

BnBinder Native的含义,是和Bp相对的,Bppproxy代理的意思,那么另一端一定有一个和代理打交道的东西,这个就是Bn

讲到这里会有点乱喔。先分析下,到目前为止都构造出来了什么。

  • BpServiceManager

  • BnMediaPlayerService

这两个东西不是相对的两端,从BnXXX就可以判断,BpServiceManager对应的应该是BnServiceManagerBnMediaPlayerService对应的应该是BpMediaPlayerService

我们现在在哪里?对了,我们现在是创建了BnMediaPlayerService,想把它加入到系统的中去。

喔,明白了。我创建一个新的ServiceBnMediaPlayerService,想把它告诉ServiceManager

那我怎么和ServiceManager通讯呢?恩,利用BpServiceManager。所以嘛,我调用了BpServiceManageraddService函数!

为什么要搞个ServiceManager来呢?这个和Android机制有关系。所有Service都需要加入到ServiceManager来管理。 同时也方便了Client来查询系统存在哪些Service,没看见我们传入了字符串吗?这样就可以通过Human Readable的字符串来查找Service了。

---》感觉没说清楚...饶恕我吧。

2.7 addService

addService是调用的BpServiceManager的函数。前面略去没讲,现在我们看看。

virtual status\_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)

 {

 Parcel data, reply;

//data是发送到BnServiceManager的命令包

//看见没?先把Interface名字写进去,也就是什么android.os.IServiceManager

 data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());

//再把新service的名字写进去 叫media.player

 data.writeString16(name);

//把新服务service—>就是MediaPlayerService写到命令中

 data.w`riteStrongBinder(service);

//调用remote的transact函数

 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; } -->啊?找不到对应的实际对象了???

还记得我们刚才初始化时候说的:

“这里的参数又叫remote,唉,真是害人不浅啊“

原来,这里的mRemote就是最初创建的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)

{

//又绕回去了,调用IPCThreadState的transact。

//注意啊,这里的mHandle为0,code是ADD\_SERVICE\_TRANSACTION,data是命令包

//reply是回复包,flags=0

 status\_t status = IPCThreadState::self()->transact(

 mHandle, code, data, reply, flags);

 if (status == DEAD\_OBJECT) mAlive = 0;

 return status;

 }

...

}

再看看IPCThreadStatetransact函数把

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) {

  //调用writeTransactionData 发送数据

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);

 }

 ....等回复

 err = waitForResponse(NULL, NULL);

 .... 

 return err;

}

再进一步,瞧瞧这个...

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();

 }

....

上面把命令数据封装成binder\_transaction\_data,然后

写到mOut中,mOut是命令的缓冲区,也是一个Parcel

 mOut.writeInt32(cmd);

 mOut.write(&tr, sizeof(tr));

//仅仅写到了Parcel中,Parcel好像没和/dev/binder设备有什么关联啊?

恩,那只能在另外一个地方写到binder设备中去了。难道是在?

 return NO\_ERROR;

}

//说对了,就是在waitForResponse

status\_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel \*reply, status\_t \*acquireResult)

{

 int32\_t cmd;

 int32\_t err;

while (1) {

//talkWithDriver,哈哈,应该是这里了

 if ((err=talkWithDriver()) < NO\_ERROR) break;

 err = mIn.errorCheck();

 if (err < NO\_ERROR) break;

 if (mIn.dataAvail() == 0) continue;

  //看见没?这里开始操作mIn了,看来talkWithDriver中

//把mOut发出去,然后从driver中读到数据放到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;

  //中间东西太复杂了,不就是把mOut数据和mIn接收数据的处理后赋值给bwr吗?

 status\_t err;

 do {

//用ioctl来读写

 if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER\_WRITE\_READ, &bwr) >= 0)

 err = NO\_ERROR;

 else

 err = -errno;

 } while (err == -EINTR);

//到这里,回复数据就在bwr中了,bmr接收回复数据的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,到这里,我们发送addService的流程就彻底走完了。

BpServiceManager发送了一个addService命令到BnServiceManager,然后收到回复。

先继续我们的main函数。

int main(int argc, char\*\* argv)

{

 sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

 sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); 

MediaPlayerService::instantiate();

\---》该函数内部调用addService,把MediaPlayerService信息 add到ServiceManager中

 ProcessState::self()->startThreadPool();

 IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

这里有个容易搞晕的地方:

MediaPlayerService是一个BnMediaPlayerService,那么它是不是应该等着

BpMediaPlayerService来和他交互呢?但是我们没看见MediaPlayerService有打开binder设备的操作啊!

这个嘛,到底是继续addService操作的另一端BnServiceManager还是先说

BnMediaPlayerService呢?

还是先说BnServiceManager吧。顺便把系统的Binder架构说说。

2.8 BnServiceManager

上面说了,defaultServiceManager返回的是一个BpServiceManager,通过它可以把命令请求发送到binder设备,而且handle的值为0。那么,系统的另外一端肯定有个接收命令的,那又是谁呢?

很可惜啊,BnServiceManager不存在,但确实有一个程序完成了BnServiceManager的工作,那就是service.exe(如果在windows上一定有exe后缀,叫service的名字太多了,这里加exe就表明它是一个程序)

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);//应该是打开binder设备吧?

 binder_become_context_manager(bs) //成为manager

 svcmgr_handle = svcmgr;

 binder_loop(bs, svcmgr_handler);//处理BpServiceManager发过来的命令

}

看看binder_open是不是和我们猜得一样?

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);//把自己设为MANAGER

}

binder_loop 肯定是从binder设备中读请求,写回复的这么一个循环吧?

void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)

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 (;;) {//果然是循环

        bwr.read_size = sizeof(readbuf);

        bwr.read_consumed = 0;

        bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;



        res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);

      //哈哈,收到请求了,解析命令

        res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);

  }

这个...后面还要说吗??

恩,最后有一个类似handleMessage的地方处理各种各样的命令。这个就是

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是一个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; //看见没,这个svclist是一个列表,保存了当前注册到ServiceManager

中的信息

    }

   binder_acquire(bs, ptr);//这个吗。当这个Service退出后,我希望系统通知我一下,好释放上面malloc出来的资源。大概就是干这个事情的。

    binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);

    return 0;

}

喔,对于addService来说,看来ServiceManager把信息加入到自己维护的一个服务列表中了。

2.9 ServiceManager存在的意义

为何需要一个这样的东西呢?

原来,Android系统中Service信息都是先addServiceManager中,由ServiceManager来集中管理,这样就可以查询当前系统有哪些服务。而且,Android系统中某个服务例如MediaPlayerService的客户端想要和MediaPlayerService通讯的话,必须先向ServiceManager查询MediaPlayerService的信息,然后通过ServiceManager返回的东西再来和MediaPlayerService交互。

毕竟,要是MediaPlayerService身体不好,老是挂掉的话,客户的代码就麻烦了,就不知道后续新生的MediaPlayerService的信息了,所以只能这样:

  • MediaPlayerService向SM注册

  • MediaPlayerClient查询当前注册在SM中的MediaPlayerService的信息

  • 根据这个信息,MediaPlayerClient和MediaPlayerService交互

另外,ServiceManagerhandle标示是0,所以只要往handle0的服务发送消息了,最终都会被传递到ServiceManager中去。

三 MediaService的运行

上一节的知识,我们知道了:

  • defaultServiceManager得到了BpServiceManager,然后MediaPlayerService 实例化后,调用BpServiceManager的addService函数

  • 这个过程中,是service_manager收到addService的请求,然后把对应信息放到自己保存的一个服务list

到这儿,我们可看到,service_manager有一个binder_looper函数,专门等着从binder中接收请求。 虽然service_manager没有从BnServiceManager中派生,但是它肯定完成了BnServiceManager的功能。

同样,我们创建了MediaPlayerServiceBnMediaPlayerService,那它也应该:

  • 打开binder设备

  • 也搞一个looper循环,然后坐等请求

serviceservice,这个和网络编程中的监听socket的工作很像嘛!

好吧,既然MediaPlayerService的构造函数没有看到显示的打开binder设备,那么我们看看它的父类即BnXXX又到底干了些什么呢?

3.1 MediaPlayerService打开binder

class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService

// MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生

//而BnMediaPlayerService从BnInterface和IMediaPlayerService同时派生

class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>

{

public:

 virtual status\_t onTransact( uint32\_t code,

 const Parcel& data,

 Parcel\* reply,

 uint32\_t flags = 0);

};

看起来,BnInterface似乎更加和打开设备相关啊。

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();

};

兑现后变成

class BnInterface : public IMediaPlayerService, public BBinder

BBinder?BpBinder?是不是和BnXXX以及BpXXX对应的呢?如果是,为什么又叫BBinder呢?

BBinder::BBinder()

 : mExtras(NULL)

{

//没有打开设备的地方啊?

}

完了?难道我们走错方向了吗?难道不是每个Service都有对应的binder设备fd吗?

.......

回想下,我们的Main_MediaService程序,有哪里打开过binder吗?

int main(int argc, char\*\* argv)

{

//对啊,我在ProcessState中不是打开过binder了吗?

 sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

 sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

MediaPlayerService::instantiate(); 

 ......

3.2 looper

啊?原来打开binder设备的地方是和进程相关的啊?一个进程打开一个就可以了。那么,我在哪里进行类似的消息循环looper操作呢?

...

//难道是下面两个?

ProcessState::self()->startThreadPool();

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

看看startThreadPool

void ProcessState::startThreadPool()

{

 ...

 spawnPooledThread(true);

}

void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)

{

 sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);isMain是TRUE

//创建线程池,然后run起来,和java的Thread何其像也。

 t->run(buf);

 }

PoolThread从Thread类中派生,那么此时会产生一个线程吗?看看PoolThread和Thread的构造吧

PoolThread::PoolThread(bool isMain)

 : mIsMain(isMain)

 {

 }

Thread::Thread(bool canCallJava)//canCallJava默认值是true

 : mCanCallJava(canCallJava),

 mThread(thread\_id\_t(-1)),

 mLock("Thread::mLock"),

 mStatus(NO\_ERROR),

 mExitPending(false), mRunning(false)

{

}

喔,这个时候还没有创建线程呢。然后调用PoolThread::run,实际调用了基类的run。

status\_t Thread::run(const char\* name, int32\_t priority, size\_t stack)

{

 bool res;

 if (mCanCallJava) {

 res = createThreadEtc(\_threadLoop,//线程函数是\_threadLoop

 this, name, priority, stack, &mThread);

 }

//终于,在run函数中,创建线程了。从此

主线程执行

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

新开的线程执行_threadLoop

我们先看看_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,调用自己的threadLoop

 }

 }

我们是PoolThread对象,所以调用PoolThreadthreadLoop函数

virtual bool PoolThread ::threadLoop()

 {

//mIsMain为true。

//而且注意,这是一个新的线程,所以必然会创建一个

新的IPCThreadState对象(记得线程本地存储吗?TLS),然后 

IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);

 return false;

 }

主线程和工作线程都调用了joinThreadPool,看看这个干嘛了!

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);

}

看到没?有loop了,但是好像是有两个线程都执行了这个啊!这里有两个消息循环?

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));

//来了一个命令,解析成BR\_TRANSACTION,然后读取后续的信息

 Parcel reply;

 if (tr.target.ptr) {

//这里用的是BBinder。

 sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);

 const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);

}

让我们看看BBindertransact函数干嘛了 `` status_t BBinder::transact(

uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)

{

就是调用自己的onTransact函数嘛

err = onTransact(code, data, reply, flags);

return err;

}


`BnMediaPlayerService`从`BBinder`派生,所以会调用到它的`onTransact`函数 

终于水落石出了,让我们看看`BnMediaPlayerServcice`的`onTransact`函数。
status_t BnMediaPlayerService::onTransact(

 uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)

{

// BnMediaPlayerService从BBinder和IMediaPlayerService派生,所有IMediaPlayerService

//看到下面的switch没?所有IMediaPlayerService提供的函数都通过命令类型来区分


//

 switch(code) {

 case CREATE_URL: {

 CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);

  create是一个虚函数,由MediaPlayerService来实现!!

sp<IMediaPlayer> player = create(

 pid, client, url, numHeaders > 0 ? &headers : NULL);

 reply->writeStrongBinder(player->asBinder());

 return NO_ERROR;

 } break;

其实,到这里,我们就明白了。BnXXXonTransact函数收取命令,然后派发到派生类的函数,由他们完成实际的工作。

说明:

这里有点特殊,startThreadPooljoinThreadPool完后确实有两个线程,主线程和工作线程,而且都在做消息循环。 为什么要这么做呢?他们参数isMain都是true。不知道google搞什么。难道是怕一个线程工作量太多,所以搞两个线程来工作?这种解释应该也是合理的。

网上有人测试过把最后一句屏蔽掉,也能正常工作。但是难道主线程提出了,程序还能不退出吗?这个...管它的,反正知道有两个线程在那处理就行了。

四 MediaPlayerClient

这节讲讲MediaPlayerClient怎么和MediaPlayerService交互。

使用MediaPlayerService的时候,先要创建它的BpMediaPlayerService。我们看看一个例子

IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()

{

 sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

 sp<IBinder> binder;

 do {

//向SM查询对应服务的信息,返回binder 

binder = sm->getService(String16("media.player"));

 if (binder != 0) {

 break;

 }

 usleep(500000); // 0.5 s

 } while(true);

//通过interface\_cast,将这个binder转化成BpMediaPlayerService

//注意,这个binder只是用来和binder设备通讯用的,实际

//上和IMediaPlayerService的功能一点关系都没有。

//还记得我说的Bridge模式吗?BpMediaPlayerService用这个binder和BnMediaPlayerService

//通讯。

 sMediaPlayerService = interface\_cast<IMediaPlayerService>(binder);

 }

 return sMediaPlayerService;

}

为什么反复强调这个Bridge?其实也不一定是Bridge模式,但是我真正想说明的是:

Binder其实就是一个和binder设备打交道的接口,而上层IMediaPlayerService只不过把它当做一个类似socket使用罢了。我以前经常把binder和上层类IMediaPlayerService的功能混到一起去。

当然,你们不一定会犯这个错误。但是有一点请注意:

4.1 Native层

刚才那个getMediaPlayerService代码是C++层的,但是整个使用的例子确实JAVA->JNI层的调用。如果我要写一个纯C++的程序该怎么办?

int main()

{

 getMediaPlayerService();直接调用这个函数能获得BpMediaPlayerService吗?

不能,为什么?因为我还没打开binder驱动呐!但是你在JAVA应用程序里边却有google已经替你

封装好了。

所以,纯native层的代码,必须也得像下面这样处理:

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());//这个其实不是必须的,因为

//好多地方都需要这个,所以自动也会创建.

getMediaPlayerService();

还得起消息循环呐,否则如果Bn那边有消息通知你,你怎么接受得到呢?

ProcessState::self()->startThreadPool();

//至于主线程是否也需要调用消息循环,就看个人而定了。不过一般是等着接收其他来源的消息,例如socket发来的命令,然后控制MediaPlayerService就可以了。

}

五 实现自己的Service

好了,我们学习了这么多Binder的东西,那么想要实现一个自己的Service该咋办呢?

如果是纯C++程序的话,肯定得类似main_MediaService那样干了。

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怎么定义呢?

我们需要一个Bn,需要一个Bp,而且Bp不用暴露出来。那么就在BnXXX.cpp中一起实现好了。

另外,XXXService提供自己的功能,例如getXXX调用

5.1 定义XXX接口

XXX接口是和XXX服务相关的,例如提供getXXX,setXXX函数,和应用逻辑相关。

需要从IInterface派生

class IXXX: public IInterface

{

public:

DECLARE\_META\_INTERFACE(XXX);申明宏

virtual getXXX() = 0;

virtual setXXX() = 0;

}这是一个接口。

5.2 定义BnXXX和BpXXX

为了把IXXX加入到Binder结构,需要定义BnXXX和对客户端透明的BpXXX。

其中BnXXX是需要有头文件的。BnXXX只不过是把IXXX接口加入到Binder架构中来,而不参与实际的getXXX和setXXX应用层逻辑。

这个BnXXX定义可以和上面的IXXX定义放在一块。分开也行。

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是个纯虚类,而BnXXX只实现了onTransact函数,所以BnXXX依然是

一个纯虚类

};

有了DECLARE,那我们在某个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);

 读请求参数

 调用虚函数getXXX()

 return NO\_ERROR;

 } break; //SET\_XXX类似

BpXXX也在这里实现吧。

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类似

至此,Binder就算分析完了,大家看完后,应该能做到以下几点:

l 如果需要写自己的Service的话,总得知道系统是怎么个调用你的函数,恩。对。有2个线程在那不停得从binder设备中收取命令,然后调用你的函数呢。恩,这是个多线程问题。

l 如果需要跟踪bug的话,得知道从Client端调用的函数,是怎么最终传到到远端的Service。这样,对于一些函数调用,Client端跟踪完了,我就知道转到Service去看对应函数调用了。反正是同步方式。也就是Client一个函数调用会一直等待到Service返回为止。

本文转自 https://www.cnblogs.com/innost/archive/2011/01/09/1931456.html,如有侵权,请联系删除。

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