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Android系统Binder机制深入分析

Android系统作为移动操作系统，其核心组件之一是Binder（也称为Android IPC机制），用于进程间高效通信。本文将从Binder库的底层实现入手，深入分析其核心组件——Binder本地对象和Binder代理对象的实现方式。

Binder库的基础理解

Android系统通过Binder库将应用程序框架中的各种Binder驱动程序操作封装，进程间可以通过调用Binder库提供的接口实现通信。在Binder库中，Service组件和Client组件分别使用模板类BnInterface和BpInterface来描述，其中，BnInterface用于描述Binder本地对象，BpInterface用于描述Binder代理对象。Binder库中的Binder本地对象和Binder代理对象分别对应Binder驱动程序中的Binder实体对象和Binder引用对象。

BnInterface和BpInterface的定义

BnInterface和BpInterface是Binder库中用于描述Binder本地对象和Binder代理对象的模板类。它们分别继承自INTERFACE和BpRefBase类，且都需要实现该接口。BnInterface和BpInterface需要实现以下两个关键接口：

BnInterface类继承自BBinder类，BBinder类为Binder本地对象提供了进程间通信的抽象接口。BpInterface类继承自BpRefBase类，BpRefBase类则为Binder代理对象提供了进程间通信的抽象接口。

Binder本地对象（BnInterface）实现

BBinder类是Binder本地对象的基础类，其核心功能包括：

• transact()：Binder驱动程序调用该方法处理进程间通信请求。
• onTransact()：由Binder本地对象类实现，负责分发与业务相关的进程间通信请求。

BBinder类继承自IBinder类，IBinder类又继承自RefBase类。RefBase类通过引用计数技术维护对象生命周期，Binder本地对象可以通过强指针和弱指针进行引用。

Binder代理对象（BpInterface）实现

BpRefBase类是Binder代理对象的基础类，其核心功能包括：

• remote()：获取Binder代理对象的Binder实体对象。
• transact()：向Binder驱动程序发送进程间通信请求。

BpRefBase类的成员变量mRemote指向一个BpBinder对象，BpBinder类实现了BpRefBase类的进程间通信接口。BpBinder类的核心功能包括：

• handle()：获取Client组件的句柄值。
• transact()：向Service进程发送进程间通信请求。

IPCThreadState和ProcessState的实现

每个使用Binder进程间通信机制的进程都有一个Binder线程池，用于处理进程间通信请求。Binder线程池内部包含一个IPCThreadState对象，用于与Binder驱动程序交互。IPCThreadState类的核心功能包括：

• transact()：与Binder驱动程序进行进程间通信。
• talkWithDriver()：负责向Binder驱动程序发送和接收进程间通信请求。

ProcessState类用于初始化Binder设备，核心功能包括：

• open_driver()：打开Binder设备文件/dev/binder。
• mmap()：将Binder设备文件映射到进程地址空间。

小结

通过上述分析可以看出，Binder机制的核心在于通过Binder本地对象和Binder代理对象实现进程间通信。BnInterface和BpInterface分别描述了Binder本地对象和Binder代理对象的接口，BBinder和BpBinder类则实现了进程间通信的具体逻辑。IPCThreadState和ProcessState类则负责与Binder驱动程序的交互，确保进程间通信的高效性和稳定性。