1.Java和C++中的Binder

從前一篇 Binder機(jī)制，從Java到C （5. IBinder對(duì)象傳遞形式） 中可以看到，使用Binder的Java代碼，到最后都會(huì)進(jìn)入到Native環(huán)境，將具體的分發(fā)工作交給執(zhí)行效率更高的Native代碼。
而這些Native的實(shí)現(xiàn)都會(huì)統(tǒng)一到一個(gè)lib：libbinder。
在前面的講述中，我們已經(jīng)接觸到了native中的JavaBBinder，BBinder，JavaBBinderHolder

把一些相關(guān)的類整理一下，可以得到下面Java和C++代碼的關(guān)系：

Java環(huán)境里的Binder的對(duì)象，會(huì)通過JNI 調(diào)用init()方法，創(chuàng)建一個(gè)JavaBBinderHolder，從而使自己映射到Native環(huán)境里的BBinder。將兩個(gè)環(huán)境里的Binder對(duì)象映射在一起。

2.transact()
BinderProxy中的transact()是以JNI的方式實(shí)現(xiàn)的，那它就是Java層和C++層的溝通紐帶，Java通過它可以進(jìn)一步和native交互。

Java環(huán)境里的的Binder，有一個(gè)private 的execTransact()方法，其實(shí)就是Native環(huán)境的callback，也就是C++層回到Java層的一個(gè)入口。

JNI代碼在執(zhí)行Native環(huán)境的onTransact()方法時(shí)，會(huì)通過回調(diào)Java環(huán)境里的execTransact()方法，從而回調(diào)到Java里實(shí)現(xiàn)的onTransact()方法。

3.libinder

Binder在Java環(huán)境中大量使用了面向?qū)ο蟮闹貥?gòu)技巧，盡可能的實(shí)現(xiàn)通用操作。于是，為了支持給Java環(huán)境提供的靈活功能，在Native層的Binder，也需要具備面向?qū)ο蟮哪芰?。libbinder的文件路徑：
/framework/native/include/binder/
    Binder.h
    BinderService.h
    BpBinder.h
    Ibinder.h
    IInterface.h
    IPCThreadState.h
    IpermissionController.h
    IserviceManager.h
    MemoryBase.h
    MemoryDealer.h
    MemoryHeapBase.h
    Parcel.h
    PermissionCache.h
    ProcessState.h
/framework/native/lib/binder/binder/
    Binder.cpp
    BpBinder.cpp
    Iinterface.cpp
    Imemory.cpp
    IPCThreadState.cpp
    IpermissionController.cpp
    IserviceManager.cpp
    MemoryBase.cpp
    MemoryDealer.cpp
    MemoryHeapBase.cpp
    Parcel.cpp
    PermissionCache.cpp
    ProcessState.cpp
    Static.cpp

為了能映射Java代碼，C++實(shí)現(xiàn)的Binder庫會(huì)和Java環(huán)境里的Binder概念有相似互通之處：

IInterface.h，定義IInterface接口類。與Java的IInterface接口類對(duì)應(yīng)，但與Java環(huán)境不同，C++環(huán)境里需要提供Binder通信實(shí)現(xiàn)，所以在內(nèi)部被進(jìn)一步拆分成BpInterface（Proxy端對(duì)象）、BnInterface（Stub端對(duì)象）兩個(gè)模板，從而使用不同模板參數(shù)，可以使用對(duì)同一IInterface接口的訪問，得到不同功能實(shí)現(xiàn)。

IBinder.h，定義IBinder接口類。與Java環(huán)境的IBinder對(duì)應(yīng)，提供Binder引用，并定義Binder對(duì)象所應(yīng)實(shí)現(xiàn)的方法。跟Java環(huán)境一樣，IBinder對(duì)象會(huì)是分別引用到Proxy對(duì)象或是Stub對(duì)象。

Binder.h，定義BBinder類。BBinder類與Java環(huán)境里的Binder類對(duì)應(yīng)，是Binder的Stub實(shí)現(xiàn)，通過onTransact()回調(diào)方法接收與處理Binder事件。但它更屬于Binder通訊的基礎(chǔ)類，并不會(huì)被直接使用，系統(tǒng)只會(huì)通過BBinder類的派生類進(jìn)行通信，所以它的類名是BBinder，Base Binder的意思。

BpBinder.h，定義BpBinder類。與Java環(huán)境里的Stub.Proxy對(duì)象對(duì)應(yīng)，是Binder的Proxy端實(shí)現(xiàn)。作為Proxy端，又是Binder最底層的封裝，這一類的本質(zhì)作用只是提供一個(gè)transact()方法，從而給上層封裝的IPC請(qǐng)求提供最終的Binder通信接口。

 Parcel.h，定義Parcel類。雖然概念上與Java里實(shí)現(xiàn)序列化的Parcel類是對(duì)應(yīng)的，也提供同樣的操作方法。但在實(shí)現(xiàn)上，Native環(huán)境里的Parcel是提供Java環(huán)境里的Parcel概念的一種基礎(chǔ)，所有的Parcel的read|write_*()系列的方法，底層全是由Native代碼來實(shí)現(xiàn)具體的讀寫操作。

4.Binder通信類

那有了Binder通信封裝的類，如何操作Binder 驅(qū)動(dòng)來通信呢？
在libbinder里，有兩個(gè)專門的類來完成真正的Binder消息的讀寫操作 ： ProcessState和IPCThreadState。

ProcessState.h，定義ProcessState類。正如這個(gè)類的名字所表述的，這個(gè)類的作用就是維護(hù)和IPC相關(guān)的process state，對(duì)于任一使用Binder的進(jìn)程而言，進(jìn)程空間里只會(huì)有一個(gè)ProcessState對(duì)象。

IPCThreadState.h，定義類IPCThreadState。這個(gè)類描述以thread為基礎(chǔ)的IPC傳輸狀態(tài)，Binder通信的讀寫過程便在這個(gè)類里完成。在IPCThreadState里，是以thread pool的方式來維護(hù)Binder的通信請(qǐng)求。

下面這個(gè)圖就是整個(gè)通信的流程，藍(lán)色部分是在Java里的，Java中通過BinderProxy的JNI調(diào)用，進(jìn)入到Native層，然后通過IPCThreadState的talkwithDriver()和Binder驅(qū)動(dòng)通信，Binder驅(qū)動(dòng)在做了一系列處理后，找到目標(biāo)進(jìn)程，也是從talkwithDriver()方法回去，然后走到JavaBBinder的transact(),這里就會(huì)去調(diào)用進(jìn)入Java層的入口函數(shù)execTransact()。再回到具體的執(zhí)行函數(shù)。

5.輔助類

libbinder里會(huì)實(shí)現(xiàn)一些C++環(huán)境里的輔助類：

Imemory.h，生成兩個(gè)遠(yuǎn)程接口類，IMemory和IMemoryHeap，分別用于使用內(nèi)存和分配內(nèi)存。對(duì)于內(nèi)存使用兩個(gè)基于IBinder的接口類，就意味著申請(qǐng)內(nèi)存和分配內(nèi)存可以分別由單獨(dú)的process來提供。

 MemoryDealer.h，定義一個(gè)默認(rèn)的分配內(nèi)存的MemoryDealer類。在這個(gè)類里有一個(gè)簡單的內(nèi)存管理算法，需要提供內(nèi)存分配部分的時(shí)候，可以使用這個(gè)類來創(chuàng)建內(nèi)存空間，并通過IMemoryHeap共享出去。

MemoryBase.h，提供IMemory接口類的Stub端實(shí)現(xiàn)。這個(gè)類是用在使用內(nèi)存上的，可以通過它的getMemory()的方法返回一個(gè)IMemoryHeap實(shí)例。這個(gè)類是個(gè)基類，如果要使用IMemory接口，可以繼承這個(gè)類。

MemoryHeapBase.h，提供IMemoryHeap接口類的Stub端。用于遠(yuǎn)程共享的堆空間分配，根據(jù)不同的情況分配不同類型的內(nèi)存。

MemoryHeapPmem.h，實(shí)現(xiàn)基于Pmem機(jī)制（為了實(shí)現(xiàn)共享大尺寸連續(xù)物理內(nèi)存而開發(fā)的一種機(jī)制）并實(shí)現(xiàn)了IMemoryHeap接口。如果有特殊內(nèi)存堆的使用需求，可以通過MemoryHeadBase類派生出新的MemoryHead類，就像這個(gè)MemoryHeapPmem。