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一 binder架构原理

Binder是一个类，主要用在Service组件应用中。

/framework/base/core/java/Android/os/Binder.java(包含内部类BinderProxy)

client与service分别是不同的进程，不能直接通信，所以引入BinderDriver

client与service不希望直接与BinderDriver交互，所以client端新增proxy，service端新增stub

不希望client端知道binder的存在，在client端又引入了manager

 最终流程图如下，service端的context Manager，也就是serviceManager

binder相对来说还是比较复杂的，有framework层与native层的binder。framework层的binder采用JNI技术来调用native(C/C++ framework)层的binder架构，从而为上层应用程序提供服务。需要注意的是：

（1） framework层的Binder是建立在Native层架构基础之上的，核心逻辑都是交予Native层方法来处理

（2）framework层的Service Manager类与Native层的功能并不完全对应，java层的Service Manager类的实现最终是通过BinderProxy传递给Native层来完成的。

 图中红色代表整个framework层binder架构相关组件；Binder类代表Server端，BinderProxy类代表Client端；图中蓝色代表Native层Binder架构相关组件。

1 Binder框架层

      a、Native Binder框架层包含以下类(frameworks/native/libs/binder)：IInterface，BnInterface，BpInterface，等。BnInterface继承于BBinder，而BpInterface聚合了BpBinder

      b、Java框架层包含以下类(frameworks/base/core/java/android/os):

      IBinder，Binder，IInterface，ServiceManagerNative，ServiceManager，BinderInternal，IServiceManager，ServiceManagerProxy

     Java框架层的类的部分方法的实现在本地代码里(frameworks/base/core/jni)。
2 Binder核心层

Binder核心层主要是IBinder及它的两个子类，即BBinder和BpBinder，分别代表了最基本的服务端及客户端。源码位于frameworks/native/libs/binder目录下。

       binder service服务端实体类会继承BnInterface，而BnInterface会继承自BBinder，服务端可将BBinder对象注册到servicemananger进程。

       客户端程序和驱动交互时只能得到远程对象的句柄handle，它可以调用调用ProcessState的getStrongProxyForHandle函数，利用句柄handle建立BpBinder对象，然后将它转为IBinder指针返回给调用者。这样客户端每次调用IBinder指针的transact方法，其实是执行BpBinder的transact方法。

3 binder adapter层

       主要是IPCThreadState.cpp和ProcessState.cpp，源码位于frameworks/native/libs/binder目录下，这两个类都采用了单例模式，主要负责和驱动直接交互。

 a、ProcessState，进程相关的类，负责打开binder设备，进行一些初始化设置并做内存映射；
void ProcessState::startThreadPool()该方法启动的新线程，并通过joinThreadPool读取binder设备，查看是否有请求。
b、IPCThreadState，线程相关的类，负责直接和binder设备通信，使用ioctl读写binder驱动数据。 

4 binder驱动层

Android因此添加了binder驱动，其设备节点为/dev/binder，主设备号为10，binder驱动程序在内核中的头文件和代码路径如下：

kernel/drivers/staging/binder.h

kernel/drivers/staging/binder.c

binder驱动层的主要作用是完成实际的binder数据传输。

5 AIDL

基本步骤如下：
         Client通过ServiceConnection获取到Server的Binder，并且封装成一个Proxy。通过Proxy来同步调用IPC方法。同时通过Parcel将参数传给Binder，最终触发Binder的transact方法。
         Binder的transact方法最终会触发到Server上Stub的onTransact方法。Server上Stub的onTransact方法中，会先从Parcel中解析中参数，然后将参数带入真正的方法中执行，然后将结果写入Parcel后传回。
         Client的Ipc方法中，执行Binder的transact时，是阻塞等待的。一直到Server逻辑执行结束后才会继续执行。当Server返回结果后，Client从Parcel中取出返回值，实现了一次IPC调用。

                                                                                AIDL进程通信原理

 

6 HIDL

         HIDL 全称为HAL interface definition language（发音为“hide-l”）是用于指定 HAL 和其用户之间的接口的一种接口描述语言 (IDL)，Android O开始引入了HIDL这个概念，HIDL和应用层AIDL差不多，AIDL常用于连接App和Framework，HIDL则是用来连接Framework和HAL，AIDL使用Binder通信，HIDL则使用HwBinder通信，他们都是通过Binder驱动完成通信，只不过两个Binder域不一样。

为什么需要HIDL
目前Android系统生态是几乎每年google都会出一个Android大版本，而普通手机用户一部手机一般要用两三年，所以你会发现尽管Android系统已经升级到了10，马上11出来了，然后还是有很多用户依然使用的是Android 5，6，7等版本，对普通用户来说如果不更换手机就很难跟上Android版本，这是因为OEM厂商在同一设备上进行系统升级需要花费时间金钱成本很高，导致他们不愿意升级，成本高的原因是Android O之前Android Framework的升级需要OEM将HAL也进行对应升级，Framework和HAL是一起被编译成system.img，它们存在高耦合，针对这种情况google在Android O中引入了Treble计划，Treble的目的就是解耦Framework和HAL，就是通过HIDL来实现，Framework不再直接调用HAL，而是通过HIDL来间接使用HAL模块，每个HAL模块都可以对应一个HIDL服务，Framework层通过HwBinder创建HIDL服务，通过HIDL服务来获取HAL相关模块继而打开HAL下的设备，而最终HAL也从system.img中分离，被编进一个单独的分区vendor.img，从而简化了Android系统升级的影响与难度。

二  binder用法示例

server端
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>#include <utils/RefBase.h>
#include <binder/IInterface.h>
#include <binder/Parcel.h>
#include <utils/threads.h>#include <cutils/log.h>
#include <cutils/properties.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>using namespace android;namespace android
{enum{CALCULATE_MUL_NUM=0,CALCULATE_DIV_NUM
};class MyServer:public BBinder
{
public:MyServer();virtual ~MyServer();static int instantiate();virtual status_t onTransact(uint32_t, const Parcel&, Parcel*, uint32_t);void parse_edid(void);int DeviceInit(void);void UpdateSurface(void);private:mutable Mutex mLock;
};int MyServer::instantiate()
{int tTempRet=defaultServiceManager()->addService(String16("service.damon"), new MyServer());ALOGD("damon ===> server instantiate : %d \n", tTempRet);return tTempRet;
}MyServer::MyServer()
{ALOGD("damon ===> create server !\n");
}MyServer::~MyServer()
{ALOGD("damon ===> destroy server !\n");
}status_t MyServer::onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
//  ALOGD("damon ===> server onTransact code = %d ", code);Mutex::Autolock _l(mLock);switch(code){case CALCULATE_MUL_NUM:{int a=data.readInt32();int b=data.readInt32();int tTempSum=a*b;ALOGD("damon ===> server mul = %d %d %d \n", a, b, tTempSum);reply->writeInt32(tTempSum);return NO_ERROR;}break;case CALCULATE_DIV_NUM:{int a=data.readInt32();int b=data.readInt32();int tTempSum=a/b;ALOGD("damon ===> server div = %d %d %d \n", a, b, tTempSum);reply->writeInt32(tTempSum);return NO_ERROR;}break;case 0x10:{}break;default:return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);}return 0;
}
}int main(int argc, char *argv[])
{srand(time(NULL));sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());sp<IServiceManager> sm=defaultServiceManager();ALOGD("damon ===> ServiceManager: %p", sm.get());MyServer::instantiate();ProcessState::self()->startThreadPool();IPCThreadState::self()->joinThreadPool();return 0;
}/
Android.mk文件LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS) 
LOCAL_PRELINK_MODULE := false 
LOCAL_CFLAGS += -O2 -g 
LOCAL_SRC_FILES := server.cppLOCAL_SHARED_LIBRARIES = libdl libcutils libutils libbinder 
LOCAL_C_INCLUDE := $(TOP)/frameworks/base/includeLOCAL_MODULE := server_testLOCAL_MODULE_TAGS:= optionalLOCAL_CFLAGS += -Wno-unused-parameter -Werrorinclude $(BUILD_EXECUTABLE)

 

client端
#include <cutils/log.h>
#include <cutils/properties.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>using namespace android;enum{CALCULATE_ADD_NUM=0,CALCULATE_SUB_NUM
};enum{CALCULATE_MUL_NUM=0,CALCULATE_DIV_NUM
};int main(int argc, char *argv[])
{sp<IBinder> tTempServerBinder;Parcel data, reply;int tTempSum=0;ALOGD("damon ===> client main is call .....");sp<IServiceManager> sm=defaultServiceManager();while(1){tTempServerBinder=sm->getService(String16("service.damon"));ALOGD("damon ===> client get service : %p", sm.get());if(tTempServerBinder==0){ALOGD("damon ===> test service not published, waiting . . .");usleep(1000*1000);continue;}else{ALOGD("damon ===> get service success! ");break;}}data.writeInt32(3);data.writeInt32(5);ALOGD("damon ===> create remote !\n");tTempServerBinder->transact(CALCULATE_MUL_NUM, data, &reply);tTempSum=reply.readInt32();ALOGD("damon ===> client calculate mul num : %d ", tTempSum);data.freeData();data.writeInt32(5);data.writeInt32(3);tTempServerBinder->transact(CALCULATE_DIV_NUM, data, &reply);tTempSum=reply.readInt32();ALOGD("damon ===> client calculate div num : %d \n", tTempSum);return 0;
}Android.mk文件：LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS) 
LOCAL_PRELINK_MODULE := false 
LOCAL_CFLAGS += -O2 -g 
LOCAL_SRC_FILES := client.cppLOCAL_SHARED_LIBRARIES = libdl libcutils libutils libbinder 
LOCAL_C_INCLUDE := $(TOP)/frameworks/base/includeLOCAL_MODULE := client_testLOCAL_MODULE_TAGS:= optionalLOCAL_CFLAGS += -Wno-unused-parameter -Werrorinclude $(BUILD_EXECUTABLE)