【Android】Binder（二）内存划分和Binder实现一次拷贝

news2025/1/15 20:41:25

MMAP介绍

在 Android 中，Binder 通信机制中使用了 mmap（Memory Map）技术，用于实现进程间的共享内存。mmap 是一种内存映射文件的方式，可以将一个文件或者设备映射到进程地址空间的一段连续的地址区域中，这样就能够让多个进程共享同一块物理内存。

在 Binder 通信中，服务端和客户端通过 mmap 映射同一块物理内存来传递数据。具体来说，当客户端请求服务端获取数据时，服务端将需要传递的数据复制到共享内存区域，并返回共享内存区域的描述符给客户端。客户端接收到该描述符后可以通过 mmap 将其映射到自己的地址空间中，从而访问共享内存中的数据。

使用 mmap 技术的好处是，避免了数据的多次拷贝，提高了数据传输的效率，同时也避免了由于多次复制数据引起的内存浪费和性能损耗。

需要注意的是，mmap 机制只能用于 Linux 系统下的进程通信，而对于跨平台通信，需要使用其他的机制来进行实现。

内存划分

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Binder实现一次拷贝的过程

在这里插入图片描述
在客户端向服务端发送数据时，需要进行数据拷贝的操作如下：

1.客户端将需要传递的数据（比如字符串 “Hello, world!”）存储到自己的内存空间中。

2.客户端将自己的内存空间中的数据拷贝到该共享内存区域中。

3.客户端获取共享内存区域的描述符，并将该描述符通过 Binder 传递给服务端。

在第二步中，客户端需要将自己内存空间中的数据拷贝到共享内存区域中，这一过程需要进行一次数据的拷贝。具体来说，客户端会调用类似于 memcpy 这样的函数，将自己内存空间中的数据拷贝到共享内存区域中。这个过程类似于文件拷贝或者网络传输等操作，都涉及到数据的拷贝操作。

而在服务端接收到共享内存描述符之后，无需再进行数据的拷贝。服务端可以直接通过 mmap 函数将共享内存区域映射到自己的地址空间中，从而可以直接访问共享内存中的数据。因为共享内存区域已经与客户端进程、服务端进程进行了关联，所以服务端可以直接访问共享内存区域中的数据，而不需要进行数据的拷贝。

Android 四大组件之间的通信、数据共享和传递

Android 应用程序的四大组件，包括 Activity、Service、BroadcastReceiver 和 ContentProvider。这些组件通常分布在不同的进程中，为了实现它们之间的通信、数据共享和传递，Android 平台提供了一种 IPC（Inter-Process Communication）机制，即 Binder。

Binder 是 Android 平台独有的 IPC 机制，它是一种轻量级的进程间通信框架，可以在不同进程之间进行数据的共享和传递，从而实现复杂的交互与协作功能。

具体来说，Binder 实现了以下几个关键的部分：

IBinder 接口	定义了底层的 IPC 接口，包括 register、unregister 和 transact 等方法
IInterface 接口	定义了用户自定义接口，可以通过 AIDL 自动生成相应的代码实现
AIDL（Android 接口定义语言）	用于快速地定义和实现用户自定义接口
远程服务代理（RPC）	每个远程服务都有本地的代理对象，用于向远程进程发送请求和接收结果
Binder 驱动程序	负责将请求和结果在进程间传递，并完成内存映射和引用计数等基础操作
进程和线程管理器	负责管理进程和线程，并提供开发者进行相应操作的 API

通过以上关键部分的协作，Binder 实现了以下三个重要的功能：

远程对象调用	Binder 可以将一个远程对象的方法调用转换为本地对象的方法调用，从而实现跨进程调用
远程对象传递	Binder 可以将一个远程对象的引用传递给其他进程，从而实现数据的共享和传递
线程池和异步回调	Binder 可以通过线程池和异步回调机制，提高数据传输的效率和稳定性

例如，在 Activity 和 Service 之间交互时，Activity 可以通过 Binder 向 Service 传递数据，Service 可以通过 Binder 向 Activity 返回处理结果；BroadcastReceiver 和 Service 之间也可以通过 Binder 完成数据的传递和交换等操作。

如何避免在使用 Binder 进行 IPC 时出现死锁的问题

在使用Binder进行IPC时，可以采取以下措施来避免死锁：

避免在Binder双向通信中使用同步锁：由于Binder通信是异步进行的，如果在Binder的双向通信中使用同步锁，可能导致死锁的问题，因此尽量避免使用同步锁。
避免在Binder回调中调用其他的Binder接口：如果在Binder回调中调用了其他的Binder接口，可能会导致死锁的问题，因为在Binder中调用其他Binder接口也是需要进行IPC的。
尽量避免使用复杂的数据类型：在进行IPC传输时，可以使用简单的数据类型来传输数据，避免使用复杂的数据类型，这样可以减少IPC带来的开销，降低死锁的风险。
使用线程池来处理Binder服务：在处理Binder服务时，可以使用线程池来处理，避免在Binder服务中开启新的线程，这样可以减少死锁的风险。
合理设计Binder通信的流程：在设计Binder通信的流程时，应该合理考虑各种情况，避免出现死锁的问题。例如，在进行Binder通信时，可以设置超时时间，如果超时时间到了仍然没有收到响应，则放弃该通信。