技术内幕：Android的IPC机制-Binder

【IT168技术】在Linux系统中，是以进程为单位分配和管理资源的。出于保护机制，一个进程不能直接访问另一个进程的资源，也 就是说，进程之间互相封闭。但是，在一个复杂的应用系统中，通常会使用多个相关的进程来共同完成一项任务，因此要求进程之间必须能够互相通信，从而共享资 源和信息。所以，操作系统内核必须提供进程间的通信机制(IPC)。

　　在Linux中，进程间的通信机制有很多种，例如可以采用命名管道 (named pipe)、消息队列(message queue)、信号(signal)、共享内存(share memory)、socket等方式，它们都可以实现进程间的通信。但是，在Android终端上的应用软件的通信几乎看不到这些IPC通信方式，取而代 之的是Binder方式。Android同时为Java环境和C/C++环境提供了Binder机制。本章主要介绍C/C++环境下的Binder机制， 主要包括Binder驱动的实现、运作原理、IPC机制的实现、接口等，所以本章可能会涉及部分系统运行库的源代码，我们将详细讲解。

　　一、Binder概述

　 　应用程序虽然是以独立的进程来运行的，但相互之间还是需要通信，比如，在多进程的环境下，应用程序和后台服务通常会运行在不同的进程中，有着独立的地址 空间，但是因为需要相互协作，彼此间又必须进行通信和数据共享，这就需要进程通信来完成。在Linux系统中，进程间通信的方式有socket、 named pipe、message queue、signal、share memory等;Java系统中的进程间通信方式也有socket、named pipe等，所以Android可以选择的进程间通信的方式也很多，但是它主要包括以下几种方式：

　　1、标准Linux Kernel IPC接口

　　2、标准D-BUS接口

　　3、Binder接口

　　二、为什么选择Binder

　 　在上面这些可供选择的方式中，Android使用得最多也最被认可的还是Binder机制。为什么会选择Binder来作为进程之间的通信机制呢?因为 Binder更加简洁和快速，消耗的内存资源更小吗?不错，这些也正是Binder的优点。当然，也还有很多其他原因，比如传统的进程间通信可能会增加进 程的开销，而且有进程过载和安全漏洞等方面的风险，Binder正好能解决和避免这些问题。Binder主要能提供以下一些功能：

　　1、用驱动程序来推进进程间的通信。

　　2、通过共享内存来提高性能。

　　3、为进程请求分配每个进程的线程池。

　　4、针对系统中的对象引入了引用计数和跨进程的对象引用映射。

　　5、进程间同步调用。

　　三、初识Binder

　 　Binder是通过Linux的Binder Driver来实现的，Binder操作类似于线程迁移(thread migration)，两个进程间通信看起来就像是一个进程进入另一个进程去执行代码，然后带着执行的结果返回。Binder的用户空间为每一个进程维护 着一个可用的线程池，线程池用于处理到来的IPC以及执行进程的本地消息，Binder通信是同步的而不是异步的。同时，Binder机制是基于 OpenBinder [1]来实现的，是一个OpenBinder的Linux实现，Android系统的运行都将依赖Binder驱动。

　 　Binder通信也是基于Service与Client的，所有需要IBinder通信的进程都必须创建一个IBinder接口。系统中有一个名为 Service Manager的守护进程管理着系统中的各个服务，它负责监听是否有其他程序向其发送请求，如果有请求就响应，如果没有则继续监听等待。每个服务都要在 Service Manager中注册，而请求服务的客户端则向Service Manager请求服务。在Android虚拟机启动之前，系统会先启动Service Manager进程，Service Manager就会打开Binder驱动，并通知Binder Kernel驱动程序，这个进程将作为System Service Manager，然后该进程将进入一个循环，等待处理来自其他进程的数据。因此，我们也可以将Binder的实现大致分为：Binder驱动、 Service Manager、Service、Client这几个部分，下面将分别对这几个部分进行详细分析。

　　关于OpenBinder的更多信息，可以参考~hackbod/openbinder/docs/html/index.html。