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Android深入淺出之Binder機制 一 說明 Android系統(tǒng)最常見也是初學者最難搞明白的就是Binder了，很多很多的Service就是通過Binder機制來和客戶端通訊交互的。所以搞明白Binder的話，在很大程度上就能理解程序運行的流程。 我們這里將以MediaService的例子來分析Binder的使用： <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->ServiceManager，這是Android OS的整個服務的管理程序 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->MediaService，這個程序里邊注冊了提供媒體播放的服務程序MediaPlayerService，我們最后只分析這個 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->MediaPlayerClient，這個是與MediaPlayerService交互的客戶端程序 下面先講講MediaService應用程序。 二 MediaService的誕生 MediaService是一個應用程序，雖然Android搞了七七八八的JAVA之類的東西，但是在本質上，它還是一個完整的Linux操作系統(tǒng)，也還沒有牛到什么應用程序都是JAVA寫。所以，MS(MediaService)就是一個和普通的C++應用程序一樣的東西。 MediaService的源碼文件在：framework\base\Media\MediaServer\Main_mediaserver.cpp中。讓我們看看到底是個什么玩意兒！ int main(int argc, char** argv) { //FT，就這么簡單？？ //獲得一個ProcessState實例 sp<ProcessState> proc(ProcessState::self()); //得到一個ServiceManager對象 sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); MediaPlayerService::instantiate();//初始化MediaPlayerService服務 ProcessState::self()->startThreadPool();//看名字，啟動Process的線程池？ IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//將自己加入到剛才的線程池？ } 其中，我們只分析MediaPlayerService。 這么多疑問，看來我們只有一個個函數(shù)深入分析了。不過，這里先簡單介紹下sp這個東西。 sp，究竟是smart pointer還是strong pointer呢？其實我后來發(fā)現(xiàn)不用太關注這個，就把它當做一個普通的指針看待，即sp<IServiceManager>======》IServiceManager*吧。sp是google搞出來的為了方便C/C++程序員管理指針的分配和釋放的一套方法，類似JAVA的什么WeakReference之類的。我個人覺得，要是自己寫程序的話，不用這個東西也成。 好了，以后的分析中，sp<XXX>就看成是XXX*就可以了。 2.1 ProcessState第一個調用的函數(shù)是ProcessState::self()，然后賦值給了proc變量，程序運行完，proc會自動delete內部的內容，所以就自動釋放了先前分配的資源。 ProcessState位置在framework\base\libs\binder\ProcessState.cpp sp<ProcessState> ProcessState::self() { if (gProcess != NULL) return gProcess;---->第一次進來肯定不走這兒 AutoMutex _l(gProcessMutex);--->鎖保護 if (gProcess == NULL) gProcess = new ProcessState;--->創(chuàng)建一個ProcessState對象 return gProcess;--->看見沒，這里返回的是指針，但是函數(shù)返回的是sp<xxx>，所以 //把sp<xxx>看成是XXX*是可以的 } 再來看看ProcessState構造函數(shù) //這個構造函數(shù)看來很重要 ProcessState::ProcessState() : mDriverFD(open_driver())----->Android很多代碼都是這么寫的,稍不留神就沒看見這里調用了一個很重要的函數(shù) , mVMStart(MAP_FAILED)//映射內存的起始地址 , mManagesContexts(false) , mBinderContextCheckFunc(NULL) , mBinderContextUserData(NULL) , mThreadPoolStarted(false) , mThreadPoolSeq(1) { if (mDriverFD >= 0) { //BIDNER_VM_SIZE定義為(1*1024*1024) - (4096 *2) 1M-8K mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);//這個需要你自己去man mmap的用法了，不過大概意思就是 //將fd映射為內存，這樣內存的memcpy等操作就相當于write/read(fd)了 } ... } 最討厭這種在構造list中添加函數(shù)的寫法了，常常疏忽某個變量的初始化是一個函數(shù)調用的結果。 open_driver，就是打開/dev/binder這個設備，這個是android在內核中搞的一個專門用于完成 進程間通訊而設置的一個虛擬的設備。BTW，說白了就是內核的提供的一個機制，這個和我們用socket加NET_LINK方式和內核通訊是一個道理。 static int open_driver() { int fd = open("/dev/binder", O_RDWR);//打開/dev/binder if (fd >= 0) { .... size_t maxThreads = 15; //通過ioctl方式告訴內核，這個fd支持最大線程數(shù)是15個。 result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads); } return fd; 好了，到這里Process::self就分析完了，到底干什么了呢？ <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->打開/dev/binder設備，這樣的話就相當于和內核binder機制有了交互的通道 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->映射fd到內存，設備的fd傳進去后，估計這塊內存是和binder設備共享的 接下來，就到調用defaultServiceManager()地方了。 2.2 defaultServiceManagerdefaultServiceManager位置在framework\base\libs\binder\IServiceManager.cpp中 sp<IServiceManager> defaultServiceManager() { if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager; //又是一個單例，設計模式中叫 singleton。 { AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock); if (gDefaultServiceManager == NULL) { //真正的gDefaultServiceManager是在這里創(chuàng)建的喔 gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>( ProcessState::self()->getContextObject(NULL)); } } return gDefaultServiceManager; } -----》 gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>( ProcessState::self()->getContextObject(NULL)); ProcessState::self，肯定返回的是剛才創(chuàng)建的gProcess，然后調用它的getContextObject，注意，傳進去的是NULL，即0 //回到ProcessState類， sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller) { if (supportsProcesses()) {//該函數(shù)根據(jù)打開設備是否成功來判斷是否支持process， //在真機上肯定走這個 return getStrongProxyForHandle(0);//注意，這里傳入0 } } ----》進入到getStrongProxyForHandle，函數(shù)名字怪怪的，經(jīng)常嚴重阻礙大腦運轉 //注意這個參數(shù)的命名，handle。搞過windows的應該比較熟悉這個名字，這是對 //資源的一種標示，其實說白了就是某個數(shù)據(jù)結構，保存在數(shù)組中，然后handle是它在這個數(shù)組中的索引。--->就是這么一個玩意兒 sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle) { sp<IBinder> result; AutoMutex _l(mLock); handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);--》哈哈，果然，從數(shù)組中查找對應 索引的資源，lookupHandleLocked這個就不說了，內部會返回一個handle_entry 下面是 handle_entry 的結構 /* struct handle_entry { IBinder* binder;--->Binder RefBase::weakref_type* refs;-->不知道是什么，不影響. }; */ if (e != NULL) { IBinder* b = e->binder; -->第一次進來，肯定為空 if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) { b = new BpBinder(handle); --->看見了吧，創(chuàng)建了一個新的BpBinder e->binder = b; result = b; }.... } return result; 返回剛才創(chuàng)建的BpBinder。 } //到這里，是不是有點亂了？對，當人腦分析的函數(shù)調用太深的時候，就容易忘記。 我們是從gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>( ProcessState::self()->getContextObject(NULL)); 開始搞的，現(xiàn)在，這個函數(shù)調用將變成 gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)); BpBinder又是個什么玩意兒？Android名字起得太眼花繚亂了。 因為還沒介紹Binder機制的大架構，所以這里介紹BpBinder不合適，但是又講到BpBinder了，不介紹Binder架構似乎又說不清楚....，sigh！ 恩，還是繼續(xù)把層層深入的函數(shù)調用?；睘楹啺?，至少大腦還可以工作。先看看BpBinder的構造函數(shù)把。 2.3 BpBinderBpBinder位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp中。 BpBinder::BpBinder(int32_t handle) : mHandle(handle) //注意，接上述內容，這里調用的時候傳入的是0 , mAlive(1) , mObitsSent(0) , mObituaries(NULL) { IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);//FT，竟然到IPCThreadState::self() } 這里一塊說說吧，IPCThreadState::self估計怎么著又是一個singleton吧？ //該文件位置在framework\base\libs\binder\IPCThreadState.cpp IPCThreadState* IPCThreadState::self() { if (gHaveTLS) {//第一次進來為false restart: const pthread_key_t k = gTLS; //TLS是Thread Local Storage的意思，不懂得自己去google下它的作用吧。這里只需要 //知道這種空間每個線程有一個，而且線程間不共享這些空間，好處是？我就不用去搞什么 //同步了。在這個線程，我就用這個線程的東西，反正別的線程獲取不到其他線程TLS中的數(shù)據(jù)。===》這句話有漏洞，鉆牛角尖的明白大概意思就可以了。 //從線程本地存儲空間中獲得保存在其中的IPCThreadState對象 //這段代碼寫法很晦澀，看見沒，只有pthread_getspecific,那么肯定有地方調用 // pthread_setspecific。 IPCThreadState* st = (IPCThreadState*)pthread_getspecific(k); if (st) return st; return new IPCThreadState;//new一個對象， }
if (gShutdown) return NULL;
pthread_mutex_lock(&gTLSMutex); if (!gHaveTLS) { if (pthread_key_create(&gTLS, threadDestructor) != 0) { pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex); return NULL; } gHaveTLS = true; } pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex); goto restart; //我FT，其實goto沒有我們說得那樣卑鄙，匯編代碼很多跳轉語句的。 //關鍵是要用好。 } //這里是構造函數(shù)，在構造函數(shù)里邊pthread_setspecific IPCThreadState::IPCThreadState() : mProcess(ProcessState::self()), mMyThreadId(androidGetTid()) { pthread_setspecific(gTLS, this); clearCaller(); mIn.setDataCapacity(256); //mIn,mOut是兩個Parcel，干嘛用的??？把它看成是命令的buffer吧。再深入解釋，又會大腦停擺的。 mOut.setDataCapacity(256); } 出來了，終于出來了....，恩，回到BpBinder那。 BpBinder::BpBinder(int32_t handle) : mHandle(handle) //注意，接上述內容，這里調用的時候傳入的是0 , mAlive(1) , mObitsSent(0) , mObituaries(NULL) { ...... IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle); 什么incWeakHandle，不講了.. } 喔，new BpBinder就算完了。到這里，我們創(chuàng)建了些什么呢？ <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->ProcessState有了。 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->IPCThreadState有了，而且是主線程的。 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->BpBinder有了，內部handle值為0 gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)); 終于回到原點了，大家是不是快瘋掉了？ interface_cast，我第一次接觸的時候，把它看做類似的static_cast一樣的東西，然后死活也搞不明白 BpBinder*指針怎么能強轉為IServiceManager*，花了n多時間查看BpBinder是否和IServiceManager繼承還是咋的....。 終于，我用ctrl+鼠標(source insight)跟蹤進入了interface_cast IInterface.h位于framework/base/include/binder/IInterface.h template<typename INTERFACE> inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj) { return INTERFACE::asInterface(obj); } 所以，上面等價于： inline sp<IServiceManager> interface_cast(const sp<IBinder>& obj) { return IServiceManager::asInterface(obj); } 看來，只能跟到IServiceManager了。 IServiceManager.h---》framework/base/include/binder/IServiceManager.h 看看它是如何定義的: 2.4 IServiceManagerclass IServiceManager : public IInterface { //ServiceManager,字面上理解就是Service管理類，管理什么？增加服務，查詢服務等 //這里僅列出增加服務addService函數(shù) public: DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager); virtual status_t addService( const String16& name, const sp<IBinder>& service) = 0; }; DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager)？？ 怎么和MFC這么類似？微軟的影響很大啊！知道MFC的，有DELCARE肯定有IMPLEMENT 果然，這兩個宏DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)都在 剛才的IInterface.h中定義。我們先看看DECLARE_META_INTERFACE這個宏往IServiceManager加了什么？ 下面是DECLARE宏 #define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE) \ static const android::String16 descriptor; \ static android::sp<I##INTERFACE> asInterface( \ const android::sp<android::IBinder>& obj); \ virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; \ I##INTERFACE(); \ virtual ~I##INTERFACE(); 我們把它兌現(xiàn)到IServiceManager就是： static const android::String16 descriptor; -->喔，增加一個描述字符串 static android::sp< IServiceManager > asInterface(const android::sp<android::IBinder>& obj) ---》增加一個asInterface函數(shù) virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; ---》增加一個get函數(shù) 估計其返回值就是descriptor這個字符串 IServiceManager (); \ virtual ~IServiceManager();增加構造和虛析購函數(shù)... 那IMPLEMENT宏在哪定義的呢？ 見IServiceManager.cpp。位于framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager"); 下面是這個宏的定義 #define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME) \ const android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME); \ const android::String16& \ I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const { \ return I##INTERFACE::descriptor; \ } \ android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface( \ const android::sp<android::IBinder>& obj) \ { \ android::sp<I##INTERFACE> intr; \ if (obj != NULL) { \ intr = static_cast<I##INTERFACE*>( \ obj->queryLocalInterface( \ I##INTERFACE::descriptor).get()); \ if (intr == NULL) { \ intr = new Bp##INTERFACE(obj); \ } \ } \ return intr; \ } \ I##INTERFACE::I##INTERFACE() { } \ I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { } \ 很麻煩吧？尤其是宏看著頭疼。趕緊兌現(xiàn)下吧。 const android::String16 IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”); const android::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const { return IServiceManager::descriptor;//返回上面那個android.os.IServiceManager } android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface( const android::sp<android::IBinder>& obj) { android::sp<IServiceManager> intr; if (obj != NULL) { intr = static_cast<IServiceManager *>( obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get()); if (intr == NULL) { intr = new BpServiceManager(obj); } } return intr; } IServiceManager::IServiceManager () { } IServiceManager::~ IServiceManager() { } 哇塞，asInterface是這么搞的啊，趕緊分析下吧，還是不知道interface_cast怎么把BpBinder*轉成了IServiceManager 我們剛才解析過的interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)), 原來就是調用asInterface(new BpBinder(0)) android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface( const android::sp<android::IBinder>& obj) { android::sp<IServiceManager> intr; if (obj != NULL) { .... intr = new BpServiceManager(obj); //神吶，終于看到和IServiceManager相關的東西了，看來 //實際返回的是BpServiceManager(new BpBinder(0))； } } return intr; } BpServiceManager是個什么玩意兒？p是什么個意思？ 2.5 BpServiceManager終于可以講解點架構上的東西了。p是proxy即代理的意思，Bp就是BinderProxy，BpServiceManager，就是SM的Binder代理。既然是代理，那肯定希望對用戶是透明的，那就是說頭文件里邊不會有這個Bp的定義。是嗎？ 果然，BpServiceManager就在剛才的IServiceManager.cpp中定義。 class BpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager> //這種繼承方式，表示同時繼承BpInterface和IServiceManager，這樣IServiceManger的 addService必然在這個類中實現(xiàn) { public: //注意構造函數(shù)參數(shù)的命名 impl，難道這里使用了Bridge模式？真正完成操作的是impl對象？ //這里傳入的impl就是new BpBinder(0) BpServiceManager(const sp<IBinder>& impl) : BpInterface<IServiceManager>(impl) { } virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service) { 待會再說.. } 基類BpInterface的構造函數(shù)（經(jīng)過兌現(xiàn)后） //這里的參數(shù)又叫remote，唉，真是害人不淺啊。 inline BpInterface< IServiceManager >::BpInterface(const sp<IBinder>& remote) : BpRefBase(remote) { } BpRefBase::BpRefBase(const sp<IBinder>& o) : mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0) //o.get()，這個是sp類的獲取實際數(shù)據(jù)指針的一個方法，你只要知道 //它返回的是sp<xxxx>中xxx* 指針就行 { //mRemote就是剛才的BpBinder(0) ... } 好了，到這里，我們知道了： sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); 返回的實際是BpServiceManager，它的remote對象是BpBinder，傳入的那個handle參數(shù)是0。 現(xiàn)在重新回到MediaService。 int main(int argc, char** argv) { sp<ProcessState> proc(ProcessState::self()); sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); //上面的講解已經(jīng)完了 MediaPlayerService::instantiate();//實例化MediaPlayerservice //看來這里有名堂！ ProcessState::self()->startThreadPool(); IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); } 到這里，我們把binder設備打開了，得到一個BpServiceManager對象，這表明我們可以和SM打交道了，但是好像沒干什么有意義的事情吧？ 2.6 MediaPlayerService那下面我們看看后續(xù)又干了什么？以MediaPlayerService為例。 它位于framework\base\media\libmediaplayerservice\libMediaPlayerService.cpp void MediaPlayerService::instantiate() { defaultServiceManager()->addService( //傳進去服務的名字，傳進去new出來的對象 String16("media.player"), new MediaPlayerService()); } MediaPlayerService::MediaPlayerService() { LOGV("MediaPlayerService created");//太簡單了 mNextConnId = 1; } defaultServiceManager返回的是剛才創(chuàng)建的BpServiceManager 調用它的addService函數(shù)。 MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生 class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService FT，MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生，BnXXX,BpXXX，快暈了。 Bn 是Binder Native的含義，是和Bp相對的，Bp的p是proxy代理的意思，那么另一端一定有一個和代理打交道的東西，這個就是Bn。 講到這里會有點亂喔。先分析下，到目前為止都構造出來了什么。 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->BpServiceManager <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->BnMediaPlayerService 這兩個東西不是相對的兩端，從BnXXX就可以判斷，BpServiceManager對應的應該是BnServiceManager，BnMediaPlayerService對應的應該是BpMediaPlayerService。 我們現(xiàn)在在哪里?對了，我們現(xiàn)在是創(chuàng)建了BnMediaPlayerService，想把它加入到系統(tǒng)的中去。 喔，明白了。我創(chuàng)建一個新的Service—BnMediaPlayerService，想把它告訴ServiceManager。 那我怎么和ServiceManager通訊呢？恩，利用BpServiceManager。所以嘛，我調用了BpServiceManager的addService函數(shù)！ 為什么要搞個ServiceManager來呢？這個和Android機制有關系。所有Service都需要加入到ServiceManager來管理。同時也方便了Client來查詢系統(tǒng)存在哪些Service，沒看見我們傳入了字符串嗎？這樣就可以通過Human Readable的字符串來查找Service了。 ---》感覺沒說清楚...饒恕我吧。 2.7 addServiceaddService是調用的BpServiceManager的函數(shù)。前面略去沒講，現(xiàn)在我們看看。 virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service) { Parcel data, reply; //data是發(fā)送到BnServiceManager的命令包 //看見沒？先把Interface名字寫進去，也就是什么android.os.IServiceManager data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor()); //再把新service的名字寫進去 叫media.player data.writeString16(name); //把新服務service—>就是MediaPlayerService寫到命令中 data.writeStrongBinder(service); //調用remote的transact函數(shù) status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply); return err == NO_ERROR ? reply.readInt32() : err; } 我的天，remote()返回的是什么？ remote(){ return mRemote; }-->?。空也坏綄膶嶋H對象了？？？ 還記得我們剛才初始化時候說的： “這里的參數(shù)又叫remote，唉，真是害人不淺啊“ 原來，這里的mRemote就是最初創(chuàng)建的BpBinder.. 好吧，到那里去看看： BpBinder的位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp status_t BpBinder::transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags) { //又繞回去了，調用IPCThreadState的transact。 //注意啊，這里的mHandle為0,code是ADD_SERVICE_TRANSACTION,data是命令包 //reply是回復包，flags=0 status_t status = IPCThreadState::self()->transact( mHandle, code, data, reply, flags); if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0; return status; } ... } 再看看IPCThreadState的transact函數(shù)把 status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags) { status_t err = data.errorCheck(); flags |= TF_ACCEPT_FDS;
if (err == NO_ERROR) { //調用writeTransactionData 發(fā)送數(shù)據(jù) err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL); }
if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) { if (reply) { err = waitForResponse(reply); } else { Parcel fakeReply; err = waitForResponse(&fakeReply); } ....等回復 err = waitForResponse(NULL, NULL); .... return err; } 再進一步，瞧瞧這個... status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags, int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer) { binder_transaction_data tr; tr.target.handle = handle; tr.code = code; tr.flags = binderFlags;
const status_t err = data.errorCheck(); if (err == NO_ERROR) { tr.data_size = data.ipcDataSize(); tr.data.ptr.buffer = data.ipcData(); tr.offsets_size = data.ipcObjectsCount()*sizeof(size_t); tr.data.ptr.offsets = data.ipcObjects(); } .... 上面把命令數(shù)據(jù)封裝成binder_transaction_data，然后 寫到mOut中，mOut是命令的緩沖區(qū)，也是一個Parcel mOut.writeInt32(cmd); mOut.write(&tr, sizeof(tr)); //僅僅寫到了Parcel中，Parcel好像沒和/dev/binder設備有什么關聯(lián)?。?span lang="EN-US"> 恩，那只能在另外一個地方寫到binder設備中去了。難道是在？ return NO_ERROR; } //說對了，就是在waitForResponse中 status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult) { int32_t cmd; int32_t err; while (1) { //talkWithDriver，哈哈，應該是這里了 if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break; err = mIn.errorCheck(); if (err < NO_ERROR) break; if (mIn.dataAvail() == 0) continue; //看見沒？這里開始操作mIn了，看來talkWithDriver中 //把mOut發(fā)出去，然后從driver中讀到數(shù)據(jù)放到mIn中了。 cmd = mIn.readInt32(); switch (cmd) { case BR_TRANSACTION_COMPLETE: if (!reply && !acquireResult) goto finish; break; ..... return err; } status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive) { binder_write_read bwr; //中間東西太復雜了，不就是把mOut數(shù)據(jù)和mIn接收數(shù)據(jù)的處理后賦值給bwr嗎？ status_t err; do { //用ioctl來讀寫 if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0) err = NO_ERROR; else err = -errno; } while (err == -EINTR); //到這里，回復數(shù)據(jù)就在bwr中了，bmr接收回復數(shù)據(jù)的buffer就是mIn提供的 if (bwr.read_consumed > 0) { mIn.setDataSize(bwr.read_consumed); mIn.setDataPosition(0); } return NO_ERROR; } 好了，到這里，我們發(fā)送addService的流程就徹底走完了。 BpServiceManager發(fā)送了一個addService命令到BnServiceManager，然后收到回復。 先繼續(xù)我們的main函數(shù)。 int main(int argc, char** argv) { sp<ProcessState> proc(ProcessState::self()); sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); MediaPlayerService::instantiate(); ---》該函數(shù)內部調用addService，把MediaPlayerService信息 add到ServiceManager中 ProcessState::self()->startThreadPool(); IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); } 這里有個容易搞暈的地方： MediaPlayerService是一個BnMediaPlayerService,那么它是不是應該等著 BpMediaPlayerService來和他交互呢?但是我們沒看見MediaPlayerService有打開binder設備的操作?。?/span> 這個嘛，到底是繼續(xù)addService操作的另一端BnServiceManager還是先說 BnMediaPlayerService呢？ 還是先說BnServiceManager吧。順便把系統(tǒng)的Binder架構說說。 2.8 BnServiceManager上面說了，defaultServiceManager返回的是一個BpServiceManager，通過它可以把命令請求發(fā)送到binder設備，而且handle的值為0。那么，系統(tǒng)的另外一端肯定有個接收命令的，那又是誰呢？ 很可惜啊，BnServiceManager不存在，但確實有一個程序完成了BnServiceManager的工作，那就是service.exe(如果在windows上一定有exe后綴，叫service的名字太多了，這里加exe就表明它是一個程序) 位置在framework/base/cmds/servicemanger.c中。 int main(int argc, char **argv) { struct binder_state *bs; void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER; bs = binder_open(128*1024);//應該是打開binder設備吧？ binder_become_context_manager(bs) //成為manager svcmgr_handle = svcmgr; binder_loop(bs, svcmgr_handler);//處理BpServiceManager發(fā)過來的命令 } 看看binder_open是不是和我們猜得一樣？ struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize) { struct binder_state *bs; bs = malloc(sizeof(*bs)); .... bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);//果然如此 .... bs->mapsize = mapsize; bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0); } 再看看binder_become_context_manager int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs) { return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);//把自己設為MANAGER } binder_loop 肯定是從binder設備中讀請求，寫回復的這么一個循環(huán)吧？ void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func) { int res; struct binder_write_read bwr; readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER; binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned)); for (;;) {//果然是循環(huán) bwr.read_size = sizeof(readbuf); bwr.read_consumed = 0; bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf; res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr); //哈哈，收到請求了，解析命令 res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func); } 這個...后面還要說嗎？？ 恩，最后有一個類似handleMessage的地方處理各種各樣的命令。這個就是 svcmgr_handler,就在ServiceManager.c中 int svcmgr_handler(struct binder_state *bs, struct binder_txn *txn, struct binder_io *msg, struct binder_io *reply) { struct svcinfo *si; uint16_t *s; unsigned len; void *ptr; s = bio_get_string16(msg, &len); switch(txn->code) { case SVC_MGR_ADD_SERVICE: s = bio_get_string16(msg, &len); ptr = bio_get_ref(msg); if (do_add_service(bs, s, len, ptr, txn->sender_euid)) return -1; break; ... 其中，do_add_service真正添加BnMediaService信息 int do_add_service(struct binder_state *bs, uint16_t *s, unsigned len, void *ptr, unsigned uid) { struct svcinfo *si; si = find_svc(s, len);s是一個list si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t)); si->ptr = ptr; si->len = len; memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t)); si->name[len] = '\0'; si->death.func = svcinfo_death; si->death.ptr = si; si->next = svclist; svclist = si; //看見沒，這個svclist是一個列表，保存了當前注冊到ServiceManager 中的信息 } binder_acquire(bs, ptr);//這個嗎。當這個Service退出后，我希望系統(tǒng)通知我一下，好釋放上面malloc出來的資源。大概就是干這個事情的。 binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death); return 0; } 喔，對于addService來說，看來ServiceManager把信息加入到自己維護的一個服務列表中了。 2.9 ServiceManager存在的意義為何需要一個這樣的東西呢？ 原來，Android系統(tǒng)中Service信息都是先add到ServiceManager中，由ServiceManager來集中管理，這樣就可以查詢當前系統(tǒng)有哪些服務。而且,Android系統(tǒng)中某個服務例如MediaPlayerService的客戶端想要和MediaPlayerService通訊的話，必須先向ServiceManager查詢MediaPlayerService的信息，然后通過ServiceManager返回的東西再來和MediaPlayerService交互。 畢竟，要是MediaPlayerService身體不好，老是掛掉的話，客戶的代碼就麻煩了，就不知道后續(xù)新生的MediaPlayerService的信息了，所以只能這樣： <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->MediaPlayerService向SM注冊 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->MediaPlayerClient查詢當前注冊在SM中的MediaPlayerService的信息 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->根據(jù)這個信息，MediaPlayerClient和MediaPlayerService交互 另外，ServiceManager的handle標示是0，所以只要往handle是0的服務發(fā)送消息了，最終都會被傳遞到ServiceManager中去。 三 MediaService的運行 上一節(jié)的知識，我們知道了： <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->defaultServiceManager得到了BpServiceManager，然后MediaPlayerService 實例化后，調用BpServiceManager的addService函數(shù) <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->這個過程中，是service_manager收到addService的請求，然后把對應信息放到自己保存的一個服務list中 到這兒，我們可看到，service_manager有一個binder_looper函數(shù)，專門等著從binder中接收請求。雖然service_manager沒有從BnServiceManager中派生，但是它肯定完成了BnServiceManager的功能。 同樣，我們創(chuàng)建了MediaPlayerService即BnMediaPlayerService，那它也應該： <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->打開binder設備 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->也搞一個looper循環(huán)，然后坐等請求 service，service，這個和網(wǎng)絡編程中的監(jiān)聽socket的工作很像嘛！ 好吧，既然MediaPlayerService的構造函數(shù)沒有看到顯示的打開binder設備，那么我們看看它的父類即BnXXX又到底干了些什么呢？ 3.1 MediaPlayerService打開binderclass MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService // MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生 //而BnMediaPlayerService從BnInterface和IMediaPlayerService同時派生 class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService> { public: virtual status_t onTransact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0); }; 看起來，BnInterface似乎更加和打開設備相關啊。 template<typename INTERFACE> class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder { public: virtual sp<IInterface> queryLocalInterface(const String16& _descriptor); virtual const String16& getInterfaceDescriptor() const; protected: virtual IBinder* onAsBinder(); }; 兌現(xiàn)后變成 class BnInterface : public IMediaPlayerService, public BBinder BBinder?BpBinder？是不是和BnXXX以及BpXXX對應的呢？如果是，為什么又叫BBinder呢？ BBinder::BBinder() : mExtras(NULL) { //沒有打開設備的地方?。?/p> } 完了？難道我們走錯方向了嗎？難道不是每個Service都有對應的binder設備fd嗎？ ....... 回想下，我們的Main_MediaService程序，有哪里打開過binder嗎？ int main(int argc, char** argv) { //對啊，我在ProcessState中不是打開過binder了嗎？ sp<ProcessState> proc(ProcessState::self()); sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); MediaPlayerService::instantiate(); ...... 3.2 looper啊?原來打開binder設備的地方是和進程相關的啊？一個進程打開一個就可以了。那么，我在哪里進行類似的消息循環(huán)looper操作呢？ ... //難道是下面兩個？ ProcessState::self()->startThreadPool(); IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); 看看startThreadPool吧 void ProcessState::startThreadPool() { ... spawnPooledThread(true); } void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain) { sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);isMain是TRUE //創(chuàng)建線程池，然后run起來，和java的Thread何其像也。 t->run(buf); } PoolThread從Thread類中派生，那么此時會產(chǎn)生一個線程嗎？看看PoolThread和Thread的構造吧 PoolThread::PoolThread(bool isMain) : mIsMain(isMain) { } Thread::Thread(bool canCallJava)//canCallJava默認值是true : mCanCallJava(canCallJava), mThread(thread_id_t(-1)), mLock("Thread::mLock"), mStatus(NO_ERROR), mExitPending(false), mRunning(false) { } 喔，這個時候還沒有創(chuàng)建線程呢。然后調用PoolThread::run，實際調用了基類的run。 status_t Thread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack) { bool res; if (mCanCallJava) { res = createThreadEtc(_threadLoop,//線程函數(shù)是_threadLoop this, name, priority, stack, &mThread); } //終于，在run函數(shù)中，創(chuàng)建線程了。從此 主線程執(zhí)行 IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); 新開的線程執(zhí)行_threadLoop 我們先看看_threadLoop int Thread::_threadLoop(void* user) { Thread* const self = static_cast<Thread*>(user); sp<Thread> strong(self->mHoldSelf); wp<Thread> weak(strong); self->mHoldSelf.clear(); do { ... if (result && !self->mExitPending) { result = self->threadLoop();哇塞，調用自己的threadLoop } } 我們是PoolThread對象，所以調用PoolThread的threadLoop函數(shù) virtual bool PoolThread ::threadLoop() { //mIsMain為true。 //而且注意，這是一個新的線程，所以必然會創(chuàng)建一個 新的IPCThreadState對象（記得線程本地存儲嗎？TLS），然后 IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain); return false; } 主線程和工作線程都調用了joinThreadPool，看看這個干嘛了！ void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain) { mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER); status_t result; do { int32_t cmd; result = talkWithDriver(); result = executeCommand(cmd); } } while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF); mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER); talkWithDriver(false); } 看到?jīng)]？有loop了，但是好像是有兩個線程都執(zhí)行了這個??！這里有兩個消息循環(huán)？ 下面看看executeCommand status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd) { BBinder* obj; RefBase::weakref_type* refs; status_t result = NO_ERROR; case BR_TRANSACTION: { binder_transaction_data tr; result = mIn.read(&tr, sizeof(tr)); //來了一個命令，解析成BR_TRANSACTION,然后讀取后續(xù)的信息 Parcel reply; if (tr.target.ptr) { //這里用的是BBinder。 sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie); const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0); } 讓我們看看BBinder的transact函數(shù)干嘛了 status_t BBinder::transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags) { 就是調用自己的onTransact函數(shù)嘛 err = onTransact(code, data, reply, flags); return err; } BnMediaPlayerService從BBinder派生，所以會調用到它的onTransact函數(shù) 終于水落石出了，讓我們看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函數(shù)。 status_t BnMediaPlayerService::onTransact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags) { // BnMediaPlayerService從BBinder和IMediaPlayerService派生，所有IMediaPlayerService //看到下面的switch沒？所有IMediaPlayerService提供的函數(shù)都通過命令類型來區(qū)分 // switch(code) { case CREATE_URL: { CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply); create是一個虛函數(shù)，由MediaPlayerService來實現(xiàn)?。?span lang="EN-US"> sp<IMediaPlayer> player = create( pid, client, url, numHeaders > 0 ? &headers : NULL); reply->writeStrongBinder(player->asBinder()); return NO_ERROR; } break; 其實，到這里，我們就明白了。BnXXX的onTransact函數(shù)收取命令，然后派發(fā)到派生類的函數(shù)，由他們完成實際的工作。 說明： 這里有點特殊，startThreadPool和joinThreadPool完后確實有兩個線程，主線程和工作線程，而且都在做消息循環(huán)。為什么要這么做呢？他們參數(shù)isMain都是true。不知道google搞什么。難道是怕一個線程工作量太多，所以搞兩個線程來工作？這種解釋應該也是合理的。 網(wǎng)上有人測試過把最后一句屏蔽掉，也能正常工作。但是難道主線程提出了，程序還能不退出嗎？這個...管它的，反正知道有兩個線程在那處理就行了。 四 MediaPlayerClient 這節(jié)講講MediaPlayerClient怎么和MediaPlayerService交互。 使用MediaPlayerService的時候，先要創(chuàng)建它的BpMediaPlayerService。我們看看一個例子 IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService() { sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); sp<IBinder> binder; do { //向SM查詢對應服務的信息，返回binder binder = sm->getService(String16("media.player")); if (binder != 0) { break; } usleep(500000); // 0.5 s } while(true); //通過interface_cast，將這個binder轉化成BpMediaPlayerService //注意，這個binder只是用來和binder設備通訊用的，實際 //上和IMediaPlayerService的功能一點關系都沒有。 //還記得我說的Bridge模式嗎?BpMediaPlayerService用這個binder和BnMediaPlayerService //通訊。 sMediaPlayerService = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder); } return sMediaPlayerService; } 為什么反復強調這個Bridge？其實也不一定是Bridge模式，但是我真正想說明的是： Binder其實就是一個和binder設備打交道的接口，而上層IMediaPlayerService只不過把它當做一個類似socket使用罷了。我以前經(jīng)常把binder和上層類IMediaPlayerService的功能混到一起去。 當然，你們不一定會犯這個錯誤。但是有一點請注意： 4.1 Native層剛才那個getMediaPlayerService代碼是C++層的，但是整個使用的例子確實JAVA->JNI層的調用。如果我要寫一個純C++的程序該怎么辦？ int main() { getMediaPlayerService();直接調用這個函數(shù)能獲得BpMediaPlayerService嗎？ 不能，為什么？因為我還沒打開binder驅動吶！但是你在JAVA應用程序里邊卻有google已經(jīng)替你 封裝好了。 所以，純native層的代碼，必須也得像下面這樣處理： sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());//這個其實不是必須的，因為 //好多地方都需要這個，所以自動也會創(chuàng)建. getMediaPlayerService(); 還得起消息循環(huán)吶，否則如果Bn那邊有消息通知你，你怎么接受得到呢？ ProcessState::self()->startThreadPool(); //至于主線程是否也需要調用消息循環(huán)，就看個人而定了。不過一般是等著接收其他來源的消息，例如socket發(fā)來的命令，然后控制MediaPlayerService就可以了。 } 五 實現(xiàn)自己的Service 好了，我們學習了這么多Binder的東西，那么想要實現(xiàn)一個自己的Service該咋辦呢？ 如果是純C++程序的話，肯定得類似main_MediaService那樣干了。 int main() { sp<ProcessState> proc(ProcessState::self()); sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); sm->addService(“service.name”,new XXXService()); ProcessState::self()->startThreadPool(); IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); } 看看XXXService怎么定義呢？ 我們需要一個Bn，需要一個Bp，而且Bp不用暴露出來。那么就在BnXXX.cpp中一起實現(xiàn)好了。 另外，XXXService提供自己的功能，例如getXXX調用 5.1 定義XXX接口XXX接口是和XXX服務相關的，例如提供getXXX，setXXX函數(shù)，和應用邏輯相關。 需要從IInterface派生 class IXXX: public IInterface { public: DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏 virtual getXXX() = 0; virtual setXXX() = 0; }這是一個接口。 5.2 定義BnXXX和BpXXX為了把IXXX加入到Binder結構，需要定義BnXXX和對客戶端透明的BpXXX。 其中BnXXX是需要有頭文件的。BnXXX只不過是把IXXX接口加入到Binder架構中來，而不參與實際的getXXX和setXXX應用層邏輯。 這個BnXXX定義可以和上面的IXXX定義放在一塊。分開也行。 class BnXXX: public BnInterface<IXXX> { public: virtual status_t onTransact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0); //由于IXXX是個純虛類，而BnXXX只實現(xiàn)了onTransact函數(shù)，所以BnXXX依然是 一個純虛類 }; 有了DECLARE，那我們在某個CPP中IMPLEMNT它吧。那就在IXXX.cpp中吧。 IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXX, "android.xxx.IXXX");//IMPLEMENT宏 status_t BnXXX::onTransact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags) { switch(code) { case GET_XXX: { CHECK_INTERFACE(IXXX, data, reply); 讀請求參數(shù) 調用虛函數(shù)getXXX() return NO_ERROR; } break; //SET_XXX類似 BpXXX也在這里實現(xiàn)吧。 class BpXXX: public BpInterface<IXXX> { public: BpXXX (const sp<IBinder>& impl) : BpInterface< IXXX >(impl) { } vitural getXXX() { Parcel data, reply; data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor()); data.writeInt32(pid); remote()->transact(GET_XXX, data, &reply); return; } //setXXX類似 至此，Binder就算分析完了，大家看完后，應該能做到以下幾點： <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->如果需要寫自己的Service的話，總得知道系統(tǒng)是怎么個調用你的函數(shù)，恩。對。有2個線程在那不停得從binder設備中收取命令，然后調用你的函數(shù)呢。恩，這是個多線程問題。 <!--[if !supportLists]-->l <!--[endif]-->如果需要跟蹤bug的話，得知道從Client端調用的函數(shù)，是怎么最終傳到到遠端的Service。這樣，對于一些函數(shù)調用，Client端跟蹤完了，我就知道轉到Service去看對應函數(shù)調用了。反正是同步方式。也就是Client一個函數(shù)調用會一直等待到Service返回為止。
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