前言
最近在学习Binder，之前都是跳过相关细节，通过阅读文章对Binder有了一些认识，但是并没有真正理解Binder。如果要深入理解Framework的代码，就必须要真正理解Binder。
我学习Binder的方法：
一边阅读Gityuan的Binder系列文章，一边调试阅读Binder相关代码来验证自己的理解。对于AOSP 非内核层的代码调试，网上已经有很多文章说明。但是Binder核心是在Binder驱动，就不好直接调试了。不过Binder提供详尽的调试日志开关，通过控制这些开关我们就可以让Binder打印调试日志，从而可以观察Binder驱动的运行。具体如何使用Binder驱动的调试开关，可以阅读Gityuran的Binder子系统之调试分析系列文章。我这里分析阅读的是Android 11的Binder代码，与Gityuan中的Android 6.0代码还是有出入的，但是总体流程是没有差别。
一定要配合源码边调试边阅读，除了Binder驱动层，能直接调试的尽量直接调试。 由于已经有了Gityuan大神的系列文章了，所以我对这篇文章的定位主要是补充和更新的作用。如果对驱动层代码感兴趣可以Clone我下面分享的带注释的Binder驱动源码来阅读理解。
一、跨进程通讯的过程
这里用AIDL跨进程通讯进行举例。让大家对Binder跨进程有个整体的认识，然后再根据时序图研究具体的实现代码
1. AIDL客户端代码
com.kevin.lab.IPersonManager.Stub.Proxy#getPersonListSize
@Override public int getPersonListSize(int arg) throws android.os.RemoteException
{
//用来存放要发送的数据
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
//用来存放要接收的数据
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
//写入要发送的请求数据
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeInt(arg);
boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getPersonListSize, _data, _reply, 0);
if (!_status && getDefaultImpl() != null) {
return getDefaultImpl().getPersonListSize(arg);
}
//读取接收到的回复数据
_reply.readException();
_result = _reply.readInt();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
2. AIDL服务端代码
com.kevin.lab.IPersonManager.Stub#onTransact
@Override public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException
{
java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
switch (code)
{
case INTERFACE_TRANSACTION:
{
reply.writeString(descriptor);
return true;
}
case TRANSACTION_getPersonListSize:
{
//读取接收的请求数据
data.enforceInterface(descriptor);
int _arg0;
_arg0 = data.readInt();
int _result = this.getPersonListSize(_arg0);
//写入要发送的回复数据
reply.writeNoException();
reply.writeInt(_result);
return true;
}
default:
{
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
}
3. 通信过程
a. 发送请求时序图
b. 接收请求时序图
当服务端处理完请求后，就会将结果写入到Parcel reply中，然后通过Binder发送给客户端。这个过程类似客户端发送请求的过程，只是这里发送的不是请求，而是响应结果
二、Binder 驱动
1. 带注释的Binder驱动源码
由于Binder驱动源码较多，如果一段一段放到博客，阅读起来体验非常糟糕，所以我将添加了注释的Binder驱动源码放到了下面的github仓库中，请Clone下来用VSCode打开然后根据时序图描述的执行过程阅读。
Github：aosp_source_code_annotation
2. 发送数据的封装
binder驱动接收到的是binder_write_read对象，而我们发送和接收请求是使用Parcel data和Parcel reply。这里再贴一次AIDL客户端发送代码，便于与下面的关系图对照理解
发送示例代码：
com.kevin.lab.IPersonManager.Stub.Proxy#getPersonListSize
@Override public int getPersonListSize(int arg) throws android.os.RemoteException
{
//用来存放要发送的数据，对应下图中的Parcel data
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
//用来存放要接收的数据，对应下图中的Parcel reply
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
//写入要发送的请求数据
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeInt(arg);
boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getPersonListSize, _data, _reply, 0);
if (!_status && getDefaultImpl() != null) {
return getDefaultImpl().getPersonListSize(arg);
}
//读取接收到的回复数据
_reply.readException();
_result = _reply.readInt();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
首先将Parcel data封装成binder_transaction_data，然后将binder_transaction_data写入到IPCThreadState的mOut中，接着将mOut和mIn封装成binder_write_read。通过ioctl系统调用传给Binder驱动。
当从ioctl返回后，mIn中就有了响应数据，但是此时还没有赋值给Parcel reply，这个时候需要从mIn中读取binder_transaction_data，然后将binder_transaction_data中的buffer，offsets等赋值给Parcel reply。注意这里的mData和mObjects都是指针，并没有二次拷贝。
3. Binder驱动中相关struct之间的关系和作用
| 序号 | 结构体 | 名称 | 解释 |
|---|---|---|---|
| 1 | binder_proc | binder进程 | 每个进程调用open()打开binder驱动都会创建该结构体，用于管理IPC所需的各种信息 |
| 2 | binder_context | binder上下文 | binder驱动中用来记录ServiceManager信息 |
| 2 | binder_thread | binder线程 | 对应于上层的binder线程 |
| 3 | binder_node | binder实体 | 对应于BBinder对象，记录BBinder的进程、指针、引用计数等 |
| 4 | binder_ref | binder引用 | 对应于BpBinder对象，记录BpBinder的引用计数、死亡通知、BBinder指针等 |
| 5 | binder_ref_death | binder死亡引用 | 记录binder死亡的引用信息 |
| 6 | binder_write_read | binder读写 | 记录buffer中读和写的数据信息 |
| 7 | binder_transaction_data | binder事务数据 | 记录传输数据内容，比如发送方pid/uid，RPC数据 |
| 8 | flat_binder_object | binder扁平对象 | Binder对象在两个进程间传递的扁平结构 |
| 9 | binder_buffer | binder内存 | Binder用来传输数据的缓存区（也就是一次拷贝关键地方） |
| 10 | binder_transaction | binder事务 | 记录传输事务的发送方和接收方线程、进程等 |
| 11 | binder_work | binder工作 | 记录binder工作类型 |
| 12 | binder_state | binder状态 |
4. Binder一次拷贝示意图
这里将驱动中实现一次拷贝的示意图绘制出来，可以对比上面的发送数据的封装中的图示对比分析。
