Binder学习笔记

Posted 2022-12-08 晋文

网上看了很多关于binder的文章，但我还是想把自己的心路历程记录下来，有些是跟着别人的脚步领略险峻风景，有些则是自己只身探入代码深处打捞出的收获。我不确定是否全部融会贯通，更担心一两个月后会完全不记得来时的路。最好的验证和留存的方法是把他们写成博文，几个月后回头再来读，看是否还能读得明白。如果可以，说明我两个担心已不复存在；如果又回到云里雾里，刚好可以带着新问题继续探索。文章很多地方会引用android源码，我的源码版本是6.0.1_r11。

当静态代码走查遭遇多态、依赖外部数据时，常常会陷入困境，眼前多个岔路口，不知该走哪条路。我就顺道把gdb也重新捡起来，动态调一把就知道正确答案了。我尽量详细地记录下使用步骤，以便未来可以很方便地重新走入这条路。

我觉得读代码也应该是“不求甚解”的，不要一竿子插到底，先在一个层面上把问题分析清楚，再逐步深入到下一个层面，逐层攻破。其实跟写代码很像，解决复杂问题的两大利器——分层、分模块。当然最终是要达到山高月小，水落石出的境界。文章会一点一点放出，发出的文章可能还会不断回过头来再修改，希望最终能够打磨出一篇精致小品，以后就再也不用追究Binder了。

binder的使用（Java代码）

Binder是Android系统为进程间通信提供的一种方式，在创建Service的时候会经常用到。创建Service的基本步骤如下：

final Intent intent = new Intent(this, BindMyService.class);

private MyServiceConnection conn = new MyServiceConnection();

……

bindService(intent, connection, Service.BIND_AUTO_CREATE);  // 创建Service

当Service创建成功，Service会回调ServiceConnection的onServiceCnnected函数：

public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service);

更神奇的是，Service和Client可以是两个不同的进程，而且即使跨进程，Client仍然可以把来自Service的binder当做本地对象来使用。Binder对函数调用做了封装，把函数和参数组装成数据包发给Service，再由Service调用和执行实际的服务接口，并把执行结果也组装成数据包返回给客户端。

Java层的代码会向下进入native层，通过该层的c++代码调用frameworks以及更底层的驱动来完成消息的流转。为了尽快触摸到Binder的本质，我们现在就潜入到native层，用c++代码完成Service的编写和Client端的调用，并以此为起点进入到Binder的实现层。至于从Java到native的桥接，可以留待本质问题水落石出之后再去探究，那只是末枝上的小细节了。

binder的使用（C++代码）

// Test.h
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
#include <stdio.h>
#include <binder/IInterface.h>
#include <binder/Parcel.h>
#include <binder/IBinder.h>
#include <binder/Binder.h>
#include <binder/ProcessState.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
using namespace android;
namespace android

    class ITestService : public IInterface
    
    public:
        DECLARE_META_INTERFACE(TestService); // declare macro
        virtual void test()=0;
    ;

    enum
    
        TEST = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION,
    ;

    class BpTestService: public BpInterface<ITestService> 
    public:
        BpTestService(const sp<IBinder>& impl);
        virtual void test();
    ;

#endif

#include "Test.h"
namespace android

    IMPLEMENT_META_INTERFACE(TestService, "android.TestServer.ITestService");

// TestClient.cpp
#include "Test.h"
namespace android 
BpTestService::BpTestService(const sp<IBinder>& impl) :
        BpInterface<ITestService>(impl) 

void BpTestService::test() 
    printf("BpTestService::test()\\n");
    Parcel data, reply;
    data.writeInterfaceToken(ITestService::getInterfaceDescriptor());
    remote()->transact(TEST, data, &reply);
    printf("reply: %d\\n", reply.readInt32());


int main() 
    sp < IServiceManager > sm = defaultServiceManager();
    sp < IBinder > binder = sm->getService(String16("service.testservice"));
    sp<ITestService> cs = interface_cast < ITestService > (binder);
    cs->test();
    return 0;

// TestServer.cpp
#include "Test.h"
namespace android 
class BnTestService: public BnInterface<ITestService> 
public:
    virtual status_t
    onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply,
            uint32_t flags = 0);
    virtual void test() 
        printf("BnTestService::test()\\n");
    

;
status_t BnTestService::onTransact(uint_t code, const Parcel& data,
        Parcel* reply, uint32_t flags) 
    switch (code) 
    case TEST: 
        printf("BnTestService::onTransact, code: TEST\\n");
        CHECK_INTERFACE(ITest, data, reply);
        test();
        reply->writeInt32(100);
        return NO_ERROR;
    
        break;
    default:
        break;
    
    return NO_ERROR;


int main() 
    sp < ProcessState > proc(ProcessState::self());
    sp < IServiceManager > sm = defaultServiceManager();
    sm->addService(String16("service.testservice"), new BnTestService());
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    return 0;

#Android.mk
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

#生成binder service的服务端
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \\
    libcutils \\
    libutils \\
    libbinder 
LOCAL_MODULE    := TestServer
LOCAL_SRC_FILES := \\
    TestServer.cpp \\
    ITestService.cpp
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
include $(BUILD_EXECUTABLE)
 
#生成binder service的测试client端
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \\
    libcutils \\
    libutils \\
    libbinder 
LOCAL_MODULE    := TestClient
LOCAL_SRC_FILES := \\
    TestClient.cpp \\
    ITestService.cpp
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
include $(BUILD_EXECUTABLE)

在Android源码external目录下创建文件夹testService，并将以上五个文件放到该文件夹下。执行如下命令，完成编译：

$ mmm external/testservice

我把Android源码的build/envsetup.sh内的TARGET_BUILD_TYPE默认值全改成了debug，这样确保执行以上mmm命令的时候，总会生成debug版。编译完成后，执行如下命令

$ adb shell mkdir /data/local/tmp/testservice
# 把生成的两个可执行程序拷贝到模拟器
$ adb push out/debug/target/product/generic/obj/EXECUTABLES/TestServer_intermediates/LINKED/TestServer /data/local/tmp/testservice
$ adb push out/debug/target/product/generic/obj/EXECUTABLES/TestClient_intermediates/LINKED/TestClient /data/local/tmp/testservice
# 添加可执行权限
$ adb shell chmod 755 /data/local/tmp/testservice/*

# 启动服务端
$ adb shell /data/local/tmp/testservice/TestServer
BnTestService::onTransact, code: TEST
BnTestService::test()

# 在另一个终端下客户端：
$ adb shell /data/local/tmp/testservice/TestClient
BpTestService::test()
reply 100

OK，前期准备就这么些，接下来就可以测试代码为入口深入到binder的内部实现了。