android binder 基础实例及解析(一)【转】

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众所周知,binder是android最难啃的骨头,本人深有体会,分析framework的代码很痛苦,搞不清函数到底怎么从一个进程调用到另一个进程。 
所以,我不得不冷静一下,仔细分析binder到底怎么用,并写了一些sample code,作为实验。

网上已有各位大神对binder做深入分析,比如 
【Android深入浅出之Binder机制】 
http://www.cnblogs.com/innost/archive/2011/01/09/1931456.html 
【Binder详解】 
http://blog.csdn.net/yangzhiloveyou/article/details/14043801 
【Android Binder机制(超级详尽)】 
http://blog.csdn.net/coding_glacier/article/details/7520199 
感谢他们的分享。

本文将提供一个最基础的binder例子,并对应的做分析,慢慢拨开binder的神秘面纱。 
例子的目录结构。 
Android.mk 
client->Android.mk, main_client.cpp) 
interface->IXXXXService.cpp, IXXXXService.h 
server->Android.mk, XXXXService.cpp, XXXXService.h, main_XXXXService.cpp

a) 第一步,定义接口 IXXXXService.h

首先,要用binder,第一件事就是定义一个接口,把你想要做的事情(API)写在这个接口里。本例就2个,setSomething和getSomething。

#ifndef IXXXXService_H  
#define IXXXXService_H 

#include <binder/IInterface.h>

namespace android {
class IXXXXService : public IInterface {
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(XXXXService);
    virtual int setSomething(int a) = 0;
    virtual int getSomething() = 0;
};

class BnXXXXService : public BnInterface<IXXXXService> {
public:
    virtual status_t    onTransact( uint32_t code,
                                    const Parcel& data,
                                    Parcel* reply,
                                    uint32_t flags = 0);
};

}
#endif
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这个文件就写2个东西:IXXXXService和BnXXXXService。

IXXXXService,这个类必须继承IInterface,然后把你想要的API都写在这个接口里。谁会继承这个接口?有2个,一个是BpXXXXService,一个是BnXXXXService。 
BnXXXXService。这个必须继承模板类BnInterface。 
该模板的定义是

template<typename INTERFACE>
class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder
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所以呢,相当于BnXXXXService继承了IXXXXService和BBinder。

奇怪的是,为啥BnInterface 需要把它写在头文件,而BpXXXXService不用呢?因为BpXXXXService对别人是透明的,客户端甚至都不需要知道它的存在。那你就要问了,不知道存在的话,我还怎么new他? 
其实android给你包好了,当你客户端调用interface_cast(*)时,就会帮你new BpXXXXService。 
但BnXXXXService就不一样,还有真正的XXXXService必须继承BnXXXXService,从而去实现真正的API函数,所以就必须放在头文件。 
没看明白没关系,后文会慢慢告诉你具体意思的。

继续,这个头文件最神秘的是DECLARE_META_INTERFACE,它定义在IInterface.h, 且看其定义。

#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();                                            \
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所以,相当于头文件加了以下的内容。

    static const android::String16 descriptor;
    static android::sp<IXXXXService> asInterface(
            const android::sp<android::IBinder>& obj);
    virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;
    IXXXXService();
    virtual ~IXXXXService();
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所以,人家接口IXXXXService是很严格的喔,也有构造函数析构函数的。 
根据定义,我们可以总结,IXXXXService有如下几个函数。 
setSomething 
getSomething 
asInterface 
getInterfaceDescriptor。 
还有个静态变量descriptor,这个不管是派生类BpXXXXService还是派生类BnXXXXService,都一样的。

b) 第二步,IXXXXServie.cpp

这个文件主要实现BpXXXXService和BnXXXXService

#include "IXXXXService.h"
#include <binder/Parcel.h>
#include <binder/IInterface.h>
#include <utils/Log.h>

#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "chenxf: IXXXXService"

namespace android {

enum {
    SET_SOMETHING = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION,
    GET_SOMETHING,
};

//------------------------------------proxy side--------------------------------

class BpXXXXService : public BpInterface<IXXXXService> {
public:
    BpXXXXService(const sp<IBinder>& impl)
        : BpInterface<IXXXXService>(impl) {
    }
    virtual int setSomething(int a) {
        ALOGD(" BpXXXXService::setSomething a = %d ", a);
        Parcel data,reply;
        data.writeInt32(a);
        remote()->transact(SET_SOMETHING,data,&reply);
        return reply.readInt32();
    }
    virtual int getSomething() {
        ALOGD(" BpXXXXService::getSomething ");
        Parcel data,reply;
        data.writeInterfaceToken(IXXXXService::getInterfaceDescriptor());
        remote()->transact(GET_SOMETHING,data,&reply);
        return reply.readInt32();
    }
};
//---------------------- interface--------------------
IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXXXService, "chenxf.binder.IXXXXService");


//------------------------------------server side--------------------------------
status_t BnXXXXService::onTransact (
    uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){
    switch (code) {
        case SET_SOMETHING: {
            ALOGD("BnXXXXService::onTransact  SET_SOMETHING ");
            reply->writeInt32(setSomething((int) data.readInt32()));
            return NO_ERROR;
        } break;
        case GET_SOMETHING: {
            ALOGD("BnXXXXService::onTransact  GET_SOMETHING ");
            reply->writeInt32(getSomething());
            return NO_ERROR;
        } break;
    }
    return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
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就像前面的DECLARE_META_INTERFACE一样,这个文件最神秘的就是IMPLEMENT_META_INTERFACE。它其实就是实现了DECLARE_META_INTERFACE定义的虚函数,特别是asInterface! 
来看一下他的定义(IInterface.h)

#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() { }                                   \
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相当于IXXXXService.cpp有如下的具体内容:

    const android::String16 IXXXXService::descriptor("chenxf.binder.IXXXXService");
    const android::String16&
            IXXXXService::getInterfaceDescriptor() const {
        return IXXXXService::descriptor;
    } 
    android::sp<IXXXXService> IXXXXService::asInterface(
            const android::sp<android::IBinder>& obj)
    {
        android::sp<IXXXXService> intr;
        if (obj != NULL) {
            intr = static_cast<IXXXXService>(
                obj->queryLocalInterface(
                        IXXXXService::descriptor).get()); 
            if (intr == NULL) {
                intr = new BpXXXXService(obj);
            }
        } 
        return intr;
    }
    IXXXXService::IXXXXService() { }
    IXXXXService::~IXXXXService() { }
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可见,咱接口IXXXXService是有个固定的名号的,那就是“chenxf.binder.IXXXXService”。不管是派生类BpXXXXService还是派生类BnXXXXService,都可以使用这个名号!(用getInterfaceDescriptor函数就行) 
此外,函数asInterface会实现new BpXXXXService。

这个文件还实现了BnXXXXService的onTransact函数。这个函数主要就是处理proxy发来的调用。比如proxy发了想要调用服务端的setSomething函数,它发起了 
remote()->transact(SET_SOMETHING,data,&reply); 
那么,经过binder驱动,将会回调到onTransact。这个函数只负责把客户的需求处理,比如,如果是SET_SOMETHING,那就执行 
setSomething((int) data.readInt32()) 
至于setSomething要做什么,那么就不关BnXXXXService的事了,它还是有虚函数setSomething,所以可以预知肯定有别的派生类要继承并实现它。那就是传说中的XXXXService。

c) 第三步,XXXXService.h

这是XXXXService的头文件,主要就是声明XXXXService,继承BnXXXXService。

#include "../interface/IXXXXService.h"
#include <binder/BinderService.h>

namespace android {
class XXXXService : public BinderService<XXXXService>, public BnXXXXService {
public:
    XXXXService();
    static const char* getServiceName() { return "XXXXService"; }//will be the service name
    virtual int setSomething(int a);
    virtual int getSomething();
protected:
    int myParam;
  };
}
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从头文件可知,XXXXService除了要继承BnXXXXService,还要继承模板类BinderService,这主要是为了让XXXXService成为一个任何进程都可以获取的binder服务程序。 
既然要继承BinderService,那就要写一个getServiceName函数,其返回值就是该服务注册到ServiceManager的名字。

d) 第四步,XXXXService.cpp

这就要具体实现说好的setSomething和getSomething函数了。 
本例比较简单,调用过来,就加1,如果你有需要,可以做更多事情。

#include <binder/IPCThreadState.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <utils/Log.h>
#include <binder/Parcel.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>
#include <utils/threads.h>

#include <cutils/properties.h>
#include "XXXXService.h"
#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "chenxf: XXXXService"

namespace android {
    XXXXService::XXXXService() {
        myParam = 0;
    }

    int XXXXService::setSomething(int a) {
        ALOGD(" XXXXService::setSomething a = %d myParam %d", a, myParam);
        myParam += a;
        return 0;//OK
    }
    int XXXXService::getSomething() {
        ALOGD("#XXXXService::getSomething myParam = %d", myParam);
        return myParam;
    }
}
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完成上面四步,我们做完了binder服务的基本框架 
1. 一个标准的接口,IXXXXService; 
代理端的实现BpXXXXService。对他来说,他继承了IXXXXService接口的函数,比如setSomething,但对他来说,实现这个接口主要就是传输调用remote()->transact(….),告诉服务程序有这么一个请求调用。 
2. 服务端的中间实现BnXXXXService。对他来说,继承了模板类BnInterace,相当于继承了IXXXXService和BBinder,但不去实现IXXXXService的函数,而主要实现BBinder的onTransact函数,用于处理刚才说的remote()->transact(….)。 
3. 服务端的真正实现XXXXService。他继承了BnXXXXService和BinderService。并且会实现接口的函数,比如setSomething。

请注意,BpXXXXService实现的setSomething和XXXXService实现的setSomething没有直接关系喔,他们属于不同的进程,而且各自实现该函数。BpXXXXService的setSomething主要是传递个消息,告诉binder驱动,有这么一个事情要办,binder驱动会告诉服务进程,有人找上门了,要setSomething,麻烦XXXXService去做一下。

d) 第五步,main_XXXXService.cpp

开始服务进程,启动XXXXService,并注册到ServiceManager,让所有人都可以找到他. 
既然我们都写好了XXXXService,那总得有人new他吧?那必须的。 
我们写一个main,起一个新的进程,该进程会new XXXXService,并注册到ServiceManager。

#include <binder/IPCThreadState.h>
#include <binder/ProcessState.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <utils/Log.h>

#include "XXXXService.h"
#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "chenxf: XXXXService-main"

#define EASY_START_BINDER_SERVICE 0

using namespace android;

int main(int argc, char** argv)
{
#if EASY_START_BINDER_SERVICE
    XXXXService::publishAndJoinThreadPool();//使用了父类BinderService的函数
#else
    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());
    sm->addService(String16(XXXXService::getServiceName()), new XXXXService());
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
#endif

    return 0;
}
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我干嘛要写EASY_START_BINDER_SERVICE?其实没别的意思,只是发现,BinderService的publishAndJoinThreadPool函数,相当于包含了下面的addService/startThreadPool/joinThreadPool,如果你懒得写太多东西的,直接用这个函数,就完事啦。不信请看其定义。

//BinderService
    static void publishAndJoinThreadPool(bool allowIsolated = false) {
        publish(allowIsolated);
        joinThreadPool();
    }

    static status_t publish(bool allowIsolated = false) {
        sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());
        return sm->addService(
                String16(SERVICE::getServiceName()),
                new SERVICE(), allowIsolated);//SERVICE是模板,对本例来说,就是XXXXService
    }

    static void joinThreadPool() {
        sp<ProcessState> ps(ProcessState::self());
        ps->startThreadPool();
        ps->giveThreadPoolName();
        IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    }
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我们还是以传统写法来一步步分析吧。也就是

5.1) sp proc(ProcessState::self())

请看定义:

sp<ProcessState> ProcessState::self()
{
    Mutex::Autolock _l(gProcessMutex);
    if (gProcess != NULL) {
        return gProcess;
    }
    gProcess = new ProcessState;
    return gProcess;
}
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new了一个ProcessState,注意注意,gProcess是全局变量,所以,一旦这个进程main_XXXXService第一次调用了self()后,它就初始化了,后面任何地方再调用self(),拿到的也是同一个ProcessState实例,也就是说,一个进程只有一个ProcessState。 
这个ProcessState干了一个最重要的事情,那就是打开binder驱动。 
请看其构造函数。

ProcessState::ProcessState()
    : mDriverFD(open_driver())
    , mVMStart(MAP_FAILED)
    , mManagesContexts(false)
    , mBinderContextCheckFunc(NULL)
    , mBinderContextUserData(NULL)
    , mThreadPoolStarted(false)
    , mThreadPoolSeq(1)
{
    ......
}
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也就是mDriverFD = open_driver()。

static int open_driver()
{
    int fd = open("/dev/binder", O_RDWR);
    if (fd >= 0) {
        ......
        size_t maxThreads = 15;
        result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads);
        if (result == -1) {
            ALOGE("Binder ioctl to set max threads failed: %s", strerror(errno));
        }
    } else {
        ALOGW("Opening '/dev/binder' failed: %s\n", strerror(errno));
    }
    return fd;
}
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该函数很简单,就是打开binder驱动,然后设置当前进程,最多可以有15个线程使用binder。

5.2) sp sm(defaultServiceManager())

这个其实没话说啦,就是获得ServiceManager的客户端,其实本进程和ServiceManager通信,也是用binder,一样是client/server模式。

5.3) sm->addService(String16(XXXXService::getServiceName()), new XXXXService())

很明显,实例化了XXXXService,并且注册到ServiceManager,名字就是刚才在XXXXService.h强调要写的getServiceName的返回值。本例设置的名字就是“XXXXService”。别的进程要找到它,只要找ServiceManager,告诉ServiceManager需要一个名字叫“XXXXService”的服务员^_^。

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

恩,ProcessState::self()就是全局变量gProcess,刚才第一步已经初始化过啦。 
所以其实第一步不做,也是可以的,只是咱为了代码清晰,还是写着吧。

void ProcessState::startThreadPool()
{
    AutoMutex _l(mLock);
    if (!mThreadPoolStarted) {
        mThreadPoolStarted = true;
        spawnPooledThread(true);
    }
}

//spawnPooledThread
void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)
{
    if (mThreadPoolStarted) {
        String8 name = makeBinderThreadName();
        ALOGV("Spawning new pooled thread, name=%s\n", name.string());
        sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);
        t->run(name.string());
    }
}
//makeBinderThreadName
String8 ProcessState::makeBinderThreadName() {
    int32_t s = android_atomic_add(1, &mThreadPoolSeq);
    String8 name;
    name.appendFormat("Binder_%X", s);
    return name;
}
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主要就是调用了spawnPooledThread,该函数又new了一个 PoolThread类(继承了Thread),然后调用run启动了该子线程,名字是Binder_*。 
这就是为啥,我们看android服务程序的某个服务程序,比如mediaserver,经常可以看到Binder_1等子线程。

#top -t | grep mediase
  ......
  144   587  2   0% S 147108K  11936K  fg media    Binder_1        /system/bin/mediaserver
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那么,这个子线程会干嘛呢? 
我们知道,PoolThread继承了Thread,所以当执行run以后,将会threadLoop函数。 
来看PoolThread的threadLoop函数。

// define in ProcessState.cpp
virtual bool threadLoop()
{
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
    return false;
}
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他竟然执行了和第五步一样的内容?!!!!而且这是子线程运行的,而第五步joinThreadPool是主线程执行的。没错,在文章【Android深入浅出之Binder机制】也提到过这件事,2个地方都用了joinThreadPool。其实不影响工作,我特地把第五步的“IPCThreadState::self()->joinThreadPool()”换成“while(1){sleep(1)}”,然后binder服务照样可以用。

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

虽然说上一步也会调用,但我们还是分析一下他吧。 
首先还是来个self()

IPCThreadState* IPCThreadState::self()
{
    if (gHaveTLS) {
restart:
        const pthread_key_t k = gTLS;
        IPCThreadState* st = (IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);
        if (st) return st;
        return new IPCThreadState;
    }

    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;
}
//constructor of IPCThreadState
IPCThreadState::IPCThreadState()
    : mProcess(ProcessState::self()),
      mMyThreadId(androidGetTid()),
      mStrictModePolicy(0),
      mLastTransactionBinderFlags(0)
{
    pthread_setspecific(gTLS, this);
    clearCaller();
    mIn.setDataCapacity(256);
    mOut.setDataCapacity(256);
}
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好吧,他new了一个IPCThreadState。那IPCThreadState与ProcessState啥关系? 
简单,看构造函数就知道,IPCThreadState的mProcess就是唯一的ProcessState实例。

好,继续看joinThreadPool

void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
{
    ......
    do {
        processPendingDerefs();
        // now get the next command to be processed, waiting if necessary
        result = getAndExecuteCommand();
        }

    } while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);
}

//getAndExecuteCommand
status_t IPCThreadState::getAndExecuteCommand()
{
    status_t result;
    int32_t cmd;

    result = talkWithDriver();
    if (result >= NO_ERROR) {
        size_t IN = mIn.dataAvail();
        if (IN < sizeof(int32_t)) return result;
        cmd = mIn.readInt32();
        IF_LOG_COMMANDS() {
            alog << "Processing top-level Command: "
                 << getReturnString(cmd) << endl;
        }
        result = executeCommand(cmd);

    }

    return result;
}
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可以看到,joinThreadPool就起了个while循环,然后不断的从binder驱动读取数据(talkWithDriver),然后处理(executeCommand)。 
来看一下这个函数。

status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)
{
    BBinder* obj;
    RefBase::weakref_type* refs;
    status_t result = NO_ERROR;

    switch (cmd) {
    case BR_TRANSACTION:
    {
        binder_transaction_data tr;
        result = mIn.read(&tr, sizeof(tr));
        if (tr.target.ptr) {
             p<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);
            error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, tr.flags);
        }
        ......
    }
    return result;
}
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读取binder来的数据tr(类型为binder_transaction_data ),这数据包含了实际的BBinder对象,然后呢,就调用了 
BBinder的transact函数。

status_t BBinder::transact(
    uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
    ......
    err = onTransact(code, data, reply, flags);
    return err;
}
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调用了onTransact。 
注意BBinder的onTransact是虚函数,虽然他也实现了onTransact,但真正实现的是派生类XXXXService(继承关系:XXXXService->BnXXXXService->BnInterface->BBinder)。所以呢,最后就调用了XXXXService的onTransact,也就是我们写在IXXXXService的onTransact。绕了半天,终于水落石出啦!

e) 第六步,main_client.cpp,客户端开始使用binder

#include <stdio.h>
#include "../interface/IXXXXService.h"

#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "chenxf: Client-main"

using namespace android;

sp<IXXXXService> mXXXXService;

void initXXXXServiceClient() {
    int count = 10;
    if (mXXXXService == 0) {
        sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
        sp<IBinder> binder;
        do {
            binder = sm->getService(String16("XXXXService"));
            if (binder != 0)
            break;
            ALOGW("XXXXService not published, waiting...");
            sleep(1); // 1 s
            count++;
        } while (count < 20);
        mXXXXService = interface_cast<IXXXXService>(binder);
    }
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    initXXXXServiceClient();
    if(mXXXXService ==NULL) {
        ALOGW("cannot find XXXXService");
        return 0;
    }

    while(1) {
        mXXXXService->setSomething(1);
        sleep(1);
        ALOGD("getSomething %d", mXXXXService->getSomething());
    }
    return 0;
}
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这个是客户端程序,和前面的处在完全不同的进程喔。 
首先,要用binder,就得找ServiceManager(sp sm = defaultServiceManager();),告诉他我们需要一个名字为XXXXService的服务员( binder = sm->getService(String16(“XXXXService”));) 
这2句话看似简单,其实很深奥。

6.1 sp sm = defaultServiceManager()

sp<IServiceManager> defaultServiceManager()
{
    if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;

    {
        AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);
        while (gDefaultServiceManager == NULL) {
            gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(
                ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
            if (gDefaultServiceManager == NULL)
                sleep(1);
        }
    }

    return gDefaultServiceManager;
}
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这个函数,最最重要的,莫过于调用了ProcessState::self()!如上文所说,它将会new 一个ProcessState,那就意味着必然会执行open_driver,也就是打开/dev/binder驱动!所以说,客户端也是要打开binder驱动的喔。其实也可以理解,不打开,如何跟别人通信呢?只是android封装的太好了,搞得我们很难发现它打开了。

6.2) binder = sm->getService(String16(“XXXXService”)

由于服务端已经做过 
sm->addService(String16(XXXXService::getServiceName()), new XXXXService()),因此我们很容易就获得了service。 
那返回的binder是啥?他其实是BpBinder实例。它是ServiceManager返回的,这个具体内容要说,又得说一天,而本文侧重实例,所以这里先给出结论,那就是返回的是一个BpBinder()。

6.3)mXXXXService = interface_cast(binder)

interface_cast是啥?他是一个函数模板,且看定义

//IInterface.h
template<typename INTERFACE>
inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
    return INTERFACE::asInterface(obj);
}
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所以对于本例,就是

inline sp<IXXXXService> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
    return IXXXXService::asInterface(obj);
}
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所以 
mXXXXService = IXXXXService::asInterface(binder)。 
还记得前文第二步没,在IXXXXService.cpp里,加了个宏IMPLEMENT_META_INTERFACE,该宏实现了asInterface函数。 
根据其定义,就是 
mXXXXService = new BpXXXXService(binder)。

至此,我们终于完成任务了!

总结

一个最最基本的binder程序写好了,结构还是很简单的。

我们来看一下,当客户端发起一个调用setSomething,程序会怎么走。

程序流程

首先,咱有2个进程,一个是客户端进程,main_client.cpp,一个是服务端进程,main_XXXXService.cpp。 
客户端进程: 
1. 客户端调用mXXXXService->setSomething(1) 
2. 程序走到BpXXXXService的setSomething函数。

virtual int setSomething(int a) {
    ALOGD(" BpXXXXService::setSomething a = %d ", a);
    Parcel data,reply;
    data.writeInt32(a);
    remote()->transact(SET_SOMETHING,data,&reply);
    return reply.readInt32();
}
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BpXXXXService把函数的参数,打包到Parcel对象,比如本例,就一个int数据,放到Parcel。 
remote()其实就是BpBinder实例。 
3. 程序走到BpBinder的transact函数。

status_t BpBinder::transact(
    uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
    // Once a binder has died, it will never come back to life.
    if (mAlive) {
        status_t status = IPCThreadState::self()->transact(
            mHandle, code, data, reply, flags);
        if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;
        return status;
    }

    return DEAD_OBJECT;
}
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调用了IPCThreadState::self()->transact函数。 
每个进程都有一个IPCThreadState实例,对client这个进程也一样。 
通过他的transact函数,往binder驱动写数据。完事。

服务端进程: 
1. 服务端的子线程通过执行executeCommand,不断的从binder驱动读取数据,如果发现是送给自己的,就处理数据,即执行了BBinder::transact,从而执行派生类BnXXXXService的onTransact。 
2. BnXXXXService的onTransact分析数据,发现有人要调用setSomething(即发送代号是SET_SOMETHING),于是乎,解包Parcel拿出函数参数,调用setSomething,其具体实现在XXXXService。 
3. XXXXService执行setSomething。完事。

ProcessState和IPCThreadState

前文分析ProcessState和IPCThreadState有点乱,所以我这里再总结一下他们的关系。 
每个进程只有唯一的ProcessState对象。客户端和服务端都有。 
只要进程调用了defaultServiceManager(),就一定会调用到 
ProcessState::self(),从而实例化ProcessState。

ProcessState实例来描述当前进程在binder通信时的binder状态。 
ProcessState有如下3个主要功能: 
1. 打开binder驱动。 
2. 创建一个thread,名字为PoolThread,该线程负责与binder驱动进行通信;这个线程的实现主体是一个IPCThreadState对象。 
3. 为指定的handle创建一个BpBinder对象,并管理该进程中所有的BpBinder对象。

那一个进程有几个IPCThreadState对象? 
理论上至少有一个,那就是ProcessState启动PoolThread线程是创建的。但如果用于还在主进程调用了 
IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); 
那就有2个对象,因为查看IPCThreadState::self()的定义,就知道他是线程独立的。 
比如我们的server进程,执行了 
ProcessState::self()->startThreadPool(); 
IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); 
那必将有2个IPCThreadState对象。 
但client进程,主进程或者没有任何子线程调用IPCThreadState::self()->joinThreadPool() 
因此只有一个IPCThreadState对象。

其实呢,咱一般就当做一个进程只有一个ProcessState和IPCThreadState吧。

IPCThreadState中有2个Parcel成员,mIn和mOut,IPCThreadState会不停的查询binder驱动中是否有数据可读,如果有将其读出并保存到mIn,同时不停的检查mOut是否有数据需要向BD发送,如果有,则将其内容写入到binder驱动中,总而言之,binder驱动中读出的数据保存到mIn,待写入到binder驱动中的数据保存在了mOut中。 
ProcessState中生成的BpBinder实例通过调用IPCThreadState的transact函数来向IPCThreadState的mOut中写入数据,这样的话这个binder IPC过程的client端的调用请求的发送过程就明了了。

下图给出ProcessState与IPCThreadState在client进程和server进程的存在方式。 
这里写图片描述
由图中可知,对于client进程,IPCThreadState是主线程创建的,运行在主线程中。主线程将会调用其transact函数,而如上文所说,transact主要调用talkWithDriver,发送数据到driver,然后获得reply,由waitForResponse处理。 
可见,对于client进程,并不需要起单独的线程不断的监听数据,毕竟,他只是client。 
对于server进程,IPCThreadState是子线程PoolThread创建的。(假设咱main_XXXXService.cpp不写IPCThreadState::self()->joinThreadPool())。 
并且,子线程通过joinThreadPool函数,起一个while循环,不断的talkWithDriver,监听driver数据,有数据后,通过executeCommand处理,如果是有效数据,调用BBinder->transact,进而调用BBidner->onTransact,最后走到派生类BnXXXXService的onTransact。

client进程与server进程的关系

说了这么多,总得给一个总框图吧。别人都是一开始给出,我就最后给出吧。^^ 
这里写图片描述

测试结果

程序都写好了,总得能跑对吧,恩,首先启动2个进程: 
root@sprint:/ # test_binder_server & 
[1] 2784 
root@sprint:/ # test_binder_client & 
[2] 2786

然后看log 
root@sprint:/ # logcat -v threadtime

10-24 06:08:40.711  2786  2786 D chenxf: IXXXXService:  BpXXXXService::setSomething a = 1
10-24 06:08:40.711  2784  2784 D chenxf: IXXXXService: BnXXXXService::onTransact  SET_SOMETHING
10-24 06:08:40.711  2784  2784 D chenxf: XXXXService:  XXXXService::setSomething a = 1 myParam 0
10-24 06:08:41.712  2786  2786 D chenxf: IXXXXService:  BpXXXXService::getSomething
10-24 06:08:41.712  2784  2785 D chenxf: IXXXXService: BnXXXXService::onTransact  GET_SOMETHING
10-24 06:08:41.712  2784  2785 D chenxf: XXXXService: #XXXXService::getSomething myParam = 1
10-24 06:08:41.712  2786  2786 D chenxf: Client-main: getSomething 1
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从log可知,BpXXXXService是活在客户端进程2786,而BnXXXXService和XXXXService是活在服务端进程2784。

附录

3个Android.mk一并贴出。 
Android.mk

include $(call all-subdir-makefiles)
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client/Android.mk

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
#LOCAL_CFLAGS_ALL :=-I. -I$(LOCAL_PATH)/..

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:= \
        main_client.cpp \
        ../interface/IXXXXService.cpp \
        ../interface/ICallback.cpp \
        Callback.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
        libui libcutils libutils libbinder

LOCAL_C_INCLUDES := \
    frameworks/base/include \
    frameworks/native/include \
    $(VENDOR_SDK_INCLUDES)


LOCAL_MODULE:= test_binder_client
LOCAL_MODULE_TAGS := optional

include $(BUILD_EXECUTABLE)
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server/Android.mk

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
#LOCAL_CFLAGS_ALL :=-I. -I$(LOCAL_PATH)/..

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:= \
        main_XXXXService.cpp \
        XXXXService.cpp \
        ../interface/IXXXXService.cpp \
        ../interface/ICallback.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
        libcutils libutils libbinder libdl

LOCAL_C_INCLUDES := \
    frameworks/base/include \
    frameworks/native/include \
    $(VENDOR_SDK_INCLUDES)


LOCAL_MODULE:= test_binder_server
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
posted @ 2017-10-17 09:25  请给我倒杯茶  阅读(613)  评论(0编辑  收藏  举报