AndroidBinder进程间通信系统

Posted 2022-04-15 fesng

目录

前言及知识准备
Service组件结构
Clinet组件结构
与Binder驱动程序交互
总结
Binder进程间通信实例
问题

本次

主要介绍android平台下Binder进程间通信库。所谓通信库，就是Adroid在应用程序框架层中将各种Binder驱动操作封装成一个Binder库，应用程序可以方便地调用库中提供的接口进行通信。这次将介绍Binder库的结构以及相关知识。 ##

在Binder库中，service组件用模板类BnInterface来描述，称之为一个Binder本地对象，对应在Binder驱动程序中的Binder实体对象；
client组件使用模板类BpInterface来描述，称之为一个Binder代理对象，对应在Binder驱动程序中的Binder引用对象

在使用Binder通信库进行开发service组件和client组件时，首先是要定义一个service组件接口，然后必须实现一个Binder本地对象类和Binder代理对象类，他们分别继承自模板类BnInterface和BpInterface。
例如首先定义服务接口IKeyService，然后定义一个Binder本地对象类BnKeyService和一个Binder代理对象类BpKeyService。分别继承各自的模板类。

模板类BnInterface源码定义如下

参数INTERFACE是一个由进程自定义的组件接口。
模板类继承了Bbinder类，它为本地对象提供了抽象的进程间通信接口。如下

BBinder 定义如下

上图只列出了两个重要的成员函数：
transact：当client使用的Binder代理对象通过Binder驱动向service使用的Binder本地对象发出通信请求时，Binder驱动程序会调用此函数。
onTransact：用来处理业务的分发以及进程间的通信请求。这种处理并不在这里实现，而是在其子类Binder本地对象类的子类，service组件类中实现的。

Binder本地对象类重写了父类BBinder中的onTransact函数，并且将这种操作分发到自己的子类，service组件类来处理。 
可以注意到，BBinder类继承自IBinder类，IBinder类继承自RefBase类
继承了RefBase类的子类都可以使用强指针和弱指针来时维持生命周期，就是说，Binder本地对象通过引用计数来维护生命周期。

Binder机制所使用的引用机制比较复杂，功能就是当有进程使用此对象时，便会增加相应的引用计数，当使用完毕，便会减少相应的计数，当计数减少至0，则对该对象进行释放和销毁。用来防止忘记销毁，或是提早销毁而导致的程序崩溃。
至此，service组件的结构分析告一段落，接下来看client组件。

Client组件使用的BpInterface定义如下：

使用比较简单，继承了BpRefBase类，此类为Binder代理对象提供了抽象的进程间通信接口。源码如下：

BpRefBase定义如下

此类继承了RefBase类，同理，Binder代理对象也可以通过引用计数维护生命周期。

BpRefBase类中有一个重要的成员变量mRemote，它指向了一个BpBinder对象，可通过成员函数remote来获取。
BpBinder实现了BpRefBase类中的进程间通信接口
定义如右图

成员变量mHandle是一个整数，也是用来表示client组件的句柄值，通过成员函数handle获取。
每一个client组件在Biinder驱动程序中都有一个对应的Binder引用对象，而每一个Binder引用对象都有一个句柄值。Client组件就是通过句柄值mHandle，与Binder驱动中的Binder引用对象建立对应关系的。

至此，client组件结构也介绍完毕。
但是无论是service组件还是client组件，前面的定义都是在各自的组件内定义，通信时还是需要与Binder驱动交互的，在代码内部就表示为BBinder类或者是BpBinder类，通过与IPCThreadState类进行交互来完成的。
IPCThreadState类定义如下：

IPCThreadState定义如下

其中比较重要的函数self，功能介绍如下：

每个使用Binder进程间通信机制的进程都有一个Binder线程池，用来处理通信请求。池中的每一个Binder线程都存在一个IPCThreadState对象。函数self就是用来获取IPCThreadState对象的。
成员函数transact用于和Binder驱动交互，在函数内部，使用talkwithdriver函数完成交互操作。一方面向Binder驱动发送通信请求，一方面接受来自Binder驱动的通信请求

IPCThreadState类中一个重要的成员变量mProcess，指向一个ProcessState对象，负责初始化Binder设备，即打开设备文件，并且将这个设备映射到进程的地址空间。
ProcessState对象
定义如右图

成员函数self用来获取进程中的ProcessState对象，
打开Binder设备之后用成员变量mDriverFD保存其描述符。
完成设备文件的映射，
即分配完内存缓冲区
后，地址保存在变量
nVMStart内。

Service组件原理图如下，以keyService为例

client组件原理图如下，以KeyService为例

上图中：
IKeyService为Service组件和client组件都要实现的接口；
BnKeyService为Service组件要继承的Binder本地对象类；
BpKeyService为client组件要继承的Binder本地代理类。
KeyService为一个Service组件。

Binder通信库中的service组件和client组件虽然结构都很复杂，但是其主要目标就是按照各自的功能，完成对于一个共同的服务接口的不同实现。Service组件通过服务接口来提供服务，client组件通过服务接口对于服务进行访问。
在组件中，各自完成了与Binder驱动程序的交互。

此次使用基于应用程序框架层提供的Binder库开发一个Binder进程应用实例。包含一个Server进程和Client进程。
 Server进程实现了一个service组件，功能是对一个虚拟硬件设备freg的寄存器val进行管理，并且向Client进程提供访问服务。
为了简化操作，将虚拟硬件设备的寄存器简化为一个整数型变量。

1. Android源代码的编译命令有哪些？mmm指令作用是什么？

答：编译命令有：
①m：编译所有的模块
②mm：编译当前目录下的模块，当前目录下要有Android.mk文件
②mmm：编译指定路径下的模块，指定路径下下要有Android.mk文件

1. adb logcat FregTest：i *：s是什么意思？logcat命令如何使用？

答：①：这是一条过滤指令。表示只显示标签为FregTest的日志，且日志的优先级要为info（信息）以上。
②adb logcat 命令格式 :
    adb logcat [选项] [过滤项]
选项记录如下：
-- "-s"选项 : 设置输出日志的标签, 只显示该标签的日志;
--"-f"选项 : 将日志输出到文件, 默认输出到标准输出流中, -f 参数执行不成功;
--"-r"选项 : 按照每千字节输出日志, 需要 -f 参数, 不过这个命令没有执行成功;
--"-n"选项 : 设置日志输出的最大数目, 需要 -r 参数, 这个执行 感觉 跟 adb logcat 效果一样;
--"-v"选项 : 设置日志的输出格式, 注意只能设置一项;
--"-c"选项 : 清空所有的日志缓存信息;
--"-d"选项 : 将缓存的日志输出到屏幕上, 并且不会阻塞;
--"-t"选项 : 输出最近的几行日志, 输出完退出, 不阻塞;
--"-g"选项 : 查看日志缓冲区信息;
--"-b"选项 : 加载一个日志缓冲区, 默认是 main, 下面详解;
--"-B"选项 : 以二进制形式输出日志;
过滤项为
-- V : Verbose (明细);
-- D : Debug (调试);
-- I : Info (信息);
-- W : Warn (警告);
-- E : Error (错误);
-- F: Fatal (严重错误);
-- S : Silent(Super all output) (最高的优先级, 可能不会记载东西);

3.Android源代码根本目录下/external目录用处？

答：/external目录主要存放的是一些开源的模组，包括蓝牙、AES加密、google应用库、防火墙等等，只要是由其他开发者完成的模块，都存放在这个目录下。

4. 为什么编译之后的文件存放在目录

答：Android在编译完成之后在根目录下生成一个out目录。
/out/target表示在目标机(ARM)上运行的内容。
../Product含义是此时编译的是针对产品的内容
../Generic目录是表示选定的产品还可生成其他目录，
../system目录是存放主要的文件系统的
../bin用来存放文件系统的二进制文件