Android深入浅出之Binder机制

android深入浅出之binder机制

一 说明

 android系统最常见也是初学者最难搞明白的就是binder了，很多很多的service就是通过binder机制来和客户端通讯交互的。所以搞明白binder的话，在很大程度上就能理解程序运行的流程。

我们这里将以mediaservice的例子来分析binder的使用：

         servicemanager，这是android os的整个服务的管理程序

        mediaservice，这个程序里边注册了提供媒体播放的服务程序mediaplayerservice，我们最后只分析这个

        mediaplayerclient，这个是与mediaplayerservice交互的客户端程序

下面先讲讲mediaservice应用程序。

二 mediaservice的诞生

mediaservice是一个应用程序，虽然android搞了七七八八的java之类的东西，但是在本质上，它还是一个完整的linux操作系统，也还没有牛到什么应用程序都是java写。所以，ms(mediaservice)就是一个和普通的c++应用程序一样的东西。

mediaservice的源码文件在：framework\base\media\mediaserver\main_mediaserver.cpp中。让我们看看到底是个什么玩意儿！

int main(int argc, char** argv)

{

//ft，就这么简单？？

//获得一个processstate实例

sp<processstate> proc(processstate::self());

//得到一个servicemanager对象

  sp<iservicemanager> sm = defaultservicemanager();

  mediaplayerservice::instantiate();//初始化mediaplayerservice服务

  processstate::self()->startthreadpool();//看名字，启动process的线程池？

  ipcthreadstate::self()->jointhreadpool();//将自己加入到刚才的线程池？

}

其中，我们只分析mediaplayerservice。

这么多疑问，看来我们只有一个个函数深入分析了。不过，这里先简单介绍下sp这个东西。

sp，究竟是smart pointer还是strong pointer呢？其实我后来发现不用太关注这个，就把它当做一个普通的指针看待，即sp<iservicemanager>======》iservicemanager*吧。sp是google搞出来的为了方便c/c++程序员管理指针的分配和释放的一套方法，类似java的什么weakreference之类的。我个人觉得，要是自己写程序的话，不用这个东西也成。

好了，以后的分析中，sp<xxx>就看成是xxx*就可以了。

2.1 processstate

第一个调用的函数是processstate::self()，然后赋值给了proc变量，程序运行完，proc会自动delete内部的内容，所以就自动释放了先前分配的资源。

processstate位置在framework\base\libs\binder\processstate.cpp

sp<processstate> processstate::self()

{

  if (gprocess != null) return gprocess;---->第一次进来肯定不走这儿

  automutex _l(gprocessmutex);--->锁保护

  if (gprocess == null) gprocess = new processstate;--->创建一个processstate对象

return gprocess;--->看见没，这里返回的是指针，但是函数返回的是sp<xxx>，所以

//把sp<xxx>看成是xxx*是可以的

}

再来看看processstate构造函数

//这个构造函数看来很重要

processstate::processstate()

  : mdriverfd(open_driver())----->android很多代码都是这么写的,稍不留神就没看见这里调用了一个很重要的函数

  , mvmstart(map_failed)//映射内存的起始地址

  , mmanagescontexts(false)

  , mbindercontextcheckfunc(null)

  , mbindercontextuserdata(null)

  , mthreadpoolstarted(false)

  , mthreadpoolseq(1)

{

if (mdriverfd >= 0) {

//bidner_vm_size定义为(1*1024*1024) - (4096 *2) 1m-8k

    mvmstart = mmap(0, binder_vm_size, prot_read, map_private | map_noreserve,

 mdriverfd, 0);//这个需要你自己去man mmap的用法了，不过大概意思就是

//将fd映射为内存，这样内存的memcpy等操作就相当于write/read(fd)了

  }

  ...

}

 
//最讨厌这种在构造list中添加函数的写法了，常常疏忽某个变量的初始化是一个函数调用的结果。

//open_driver，就是打开/dev/binder这个设备，这个是android在内核中搞的一个专门用于完成

//进程间通讯而设置的一个虚拟的设备。btw，说白了就是内核的提供的一个机制，这个和我们用socket加net_link方式和内核通讯是一个道理。

static int open_driver()

{

  int fd = open("/dev/binder", o_rdwr);//打开/dev/binder

  if (fd >= 0) {

   ....

    size_t maxthreads = 15;

    //通过ioctl方式告诉内核，这个fd支持最大线程数是15个。

    result = ioctl(fd, binder_set_max_threads, &maxthreads);  }

return fd;

好了，到这里process::self就分析完了，到底干什么了呢？

l         打开/dev/binder设备，这样的话就相当于和内核binder机制有了交互的通道

l         映射fd到内存，设备的fd传进去后，估计这块内存是和binder设备共享的

 

接下来，就到调用defaultservicemanager()地方了。

2.2 defaultservicemanager

defaultservicemanager位置在framework\base\libs\binder\iservicemanager.cpp中

sp<iservicemanager> defaultservicemanager()

{

  if (gdefaultservicemanager != null) return gdefaultservicemanager;

  //又是一个单例，设计模式中叫 singleton。

  {

    automutex _l(gdefaultservicemanagerlock);

    if (gdefaultservicemanager == null) {

//真正的gdefaultservicemanager是在这里创建的喔

      gdefaultservicemanager = interface_cast<iservicemanager>(

        processstate::self()->getcontextobject(null));

    }

  }

  return gdefaultservicemanager;

}

-----》

gdefaultservicemanager = interface_cast<iservicemanager>(

        processstate::self()->getcontextobject(null));

processstate::self，肯定返回的是刚才创建的gprocess，然后调用它的getcontextobject，注意，传进去的是null，即0

//回到processstate类，

sp<ibinder> processstate::getcontextobject(const sp<ibinder>& caller)

{

if (supportsprocesses()) {//该函数根据打开设备是否成功来判断是否支持process，

//在真机上肯定走这个

    return getstrongproxyforhandle(0);//注意，这里传入0

  }

}

----》进入到getstrongproxyforhandle，函数名字怪怪的，经常严重阻碍大脑运转

//注意这个参数的命名，handle。搞过windows的应该比较熟悉这个名字，这是对

//资源的一种标示，其实说白了就是某个数据结构，保存在数组中，然后handle是它在这个数组中的索引。--->就是这么一个玩意儿

sp<ibinder> processstate::getstrongproxyforhandle(int32_t handle)

{

  sp<ibinder> result;

  automutex _l(mlock);

handle_entry* e = lookuphandlelocked(handle);--》哈哈，果然，从数组中查找对应

索引的资源，lookuphandlelocked这个就不说了，内部会返回一个handle_entry

 下面是 handle_entry 的结构

/*

struct handle_entry {

        ibinder* binder;--->binder

        refbase::weakref_type* refs;-->不知道是什么，不影响.

      };

*/

  if (e != null) {

    ibinder* b = e->binder; -->第一次进来，肯定为空

    if (b == null || !e->refs->attemptincweak(this)) {

      b = new bpbinder(handle); --->看见了吧，创建了一个新的bpbinder

      e->binder = b;

      result = b;

    }....

  }

  return result; 返回刚才创建的bpbinder。

}

//到这里，是不是有点乱了？对，当人脑分析的函数调用太深的时候，就容易忘记。

//我们是从
gdefaultservicemanager = interface_cast<iservicemanager>(

        processstate::self()->getcontextobject(null));

//开始搞的，现在，这个函数调用将变成

gdefaultservicemanager = interface_cast<iservicemanager>(new bpbinder(0));

bpbinder又是个什么玩意儿？android名字起得太眼花缭乱了。

因为还没介绍binder机制的大架构，所以这里介绍bpbinder不合适，但是又讲到bpbinder了，不介绍binder架构似乎又说不清楚....，sigh！

恩，还是继续把层层深入的函数调用栈化繁为简吧，至少大脑还可以工作。先看看bpbinder的构造函数把。

2.3 bpbinder

bpbinder位置在framework\base\libs\binder\bpbinder.cpp中。

bpbinder::bpbinder(int32_t handle)

  : mhandle(handle) //注意，接上述内容，这里调用的时候传入的是0

  , malive(1)

  , mobitssent(0)

  , mobituaries(null)

{

  ipcthreadstate::self()->incweakhandle(handle);//ft，竟然到ipcthreadstate::self()

}

这里一块说说吧，ipcthreadstate::self估计怎么着又是一个singleton吧？

//该文件位置在framework\base\libs\binder\ipcthreadstate.cpp

ipcthreadstate* ipcthreadstate::self()

{

  if (ghavetls) {//第一次进来为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。这里只需要

//知道这种空间每个线程有一个，而且线程间不共享这些空间，好处是？我就不用去搞什么

//同步了。在这个线程，我就用这个线程的东西，反正别的线程获取不到其他线程tls中的数据。===》这句话有漏洞，钻牛角尖的明白大概意思就可以了。

//从线程本地存储空间中获得保存在其中的ipcthreadstate对象

//这段代码写法很晦涩，看见没，只有pthread_getspecific,那么肯定有地方调用

// pthread_setspecific。

    ipcthreadstate* st = (ipcthreadstate*)pthread_getspecific(k);

    if (st) return st;

    return new ipcthreadstate;//new一个对象，

  }

  

  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，其实goto没有我们说得那样卑鄙，汇编代码很多跳转语句的。

//关键是要用好。

}

//这里是构造函数，在构造函数里边pthread_setspecific

ipcthreadstate::ipcthreadstate()

  : mprocess(processstate::self()), mmythreadid(androidgettid())

{

  pthread_setspecific(gtls, this);

  clearcaller();

min.setdatacapacity(256);

//min,mout是两个parcel，干嘛用的啊？把它看成是命令的buffer吧。再深入解释，又会大脑停摆的。

  mout.setdatacapacity(256);

}

出来了，终于出来了....，恩，回到bpbinder那。

bpbinder::bpbinder(int32_t handle)

  : mhandle(handle) //注意，接上述内容，这里调用的时候传入的是0

  , malive(1)

  , mobitssent(0)

  , mobituaries(null)

{

......

ipcthreadstate::self()->incweakhandle(handle);

什么incweakhandle，不讲了..

}

喔，new bpbinder就算完了。到这里，我们创建了些什么呢？

l         processstate有了。

l         ipcthreadstate有了，而且是主线程的。

l         bpbinder有了，内部handle值为0

gdefaultservicemanager = interface_cast<iservicemanager>(new bpbinder(0));

终于回到原点了，大家是不是快疯掉了？

interface_cast，我第一次接触的时候，把它看做类似的static_cast一样的东西，然后死活也搞不明白 bpbinder*指针怎么能强转为iservicemanager*，花了n多时间查看bpbinder是否和iservicemanager继承还是咋的....。

终于，我用ctrl+鼠标(source insight)跟踪进入了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，上面等价于：

inline sp<iservicemanager> interface_cast(const sp<ibinder>& obj)

{

  return iservicemanager::asinterface(obj);

}

看来，只能跟到iservicemanager了。

iservicemanager.h---》framework/base/include/binder/iservicemanager.h

看看它是如何定义的:

2.4 iservicemanager

class iservicemanager : public iinterface

{

//servicemanager,字面上理解就是service管理类，管理什么？增加服务，查询服务等

//这里仅列出增加服务addservice函数

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这么类似？微软的影响很大啊！知道mfc的，有delcare肯定有implement

果然，这两个宏declare_meta_interface和implement_meta_interface(interface, name)都在

刚才的iinterface.h中定义。我们先看看declare_meta_interface这个宏往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();  

我们把它兑现到iservicemanager就是：

static const android::string16 descriptor; -->喔，增加一个描述字符串

static android::sp< iservicemanager > asinterface(const android::sp<android::ibinder>&

obj) ---》增加一个asinterface函数

virtual const android::string16& getinterfacedescriptor() const; ---》增加一个get函数

估计其返回值就是descriptor这个字符串

iservicemanager ();                           \

virtual ~iservicemanager();增加构造和虚析购函数...

那implement宏在哪定义的呢？

见iservicemanager.cpp。位于framework/base/libs/binder/iservicemanager.cpp

implement_meta_interface(servicemanager, "android.os.iservicemanager");

下面是这个宏的定义

#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() { }                  \

很麻烦吧？尤其是宏看着头疼。赶紧兑现下吧。

const

android::string16 iservicemanager::descriptor(“android.os.iservicemanager”);

const android::string16& iservicemanager::getinterfacedescriptor() const

 { return iservicemanager::descriptor;//返回上面那个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是这么搞的啊，赶紧分析下吧，还是不知道interface_cast怎么把bpbinder*转成了iservicemanager

我们刚才解析过的interface_cast<iservicemanager>(new bpbinder(0)),

原来就是调用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);

//神呐，终于看到和iservicemanager相关的东西了，看来

//实际返回的是bpservicemanager(new bpbinder(0))；             

      }                             

    }                               

    return intr;                          

}       

                

bpservicemanager是个什么玩意儿？p是什么个意思？

2.5 bpservicemanager

终于可以讲解点架构上的东西了。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，那肯定希望对用户是透明的，那就是说头文件里边不会有这个bp的定义。是吗？

果然，bpservicemanager就在刚才的iservicemanager.cpp中定义。

class bpservicemanager : public bpinterface<iservicemanager>

//这种继承方式，表示同时继承bpinterface和iservicemanager，这样iservicemanger的

addservice必然在这个类中实现

{

public:

//注意构造函数参数的命名 impl，难道这里使用了bridge模式？真正完成操作的是impl对象？

//这里传入的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)

  {

    待会再说..

}

基类bpinterface的构造函数（经过兑现后）

//这里的参数又叫remote，唉，真是害人不浅啊。

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()，这个是sp类的获取实际数据指针的一个方法，你只要知道

//它返回的是sp<xxxx>中xxx* 指针就行

{

//mremote就是刚才的bpbinder(0)

  ...

}

好了，到这里，我们知道了：

sp<iservicemanager> sm = defaultservicemanager(); 返回的实际是bpservicemanager，它的remote对象是bpbinder，传入的那个handle参数是0。

现在重新回到mediaservice。

int main(int argc, char** argv)

{

  sp<processstate> proc(processstate::self());

sp<iservicemanager> sm = defaultservicemanager();

//上面的讲解已经完了

mediaplayerservice::instantiate();//实例化mediaplayerservice

//看来这里有名堂！

 

  processstate::self()->startthreadpool();

  ipcthreadstate::self()->jointhreadpool();

}

到这里，我们把binder设备打开了，得到一个bpservicemanager对象，这表明我们可以和sm打交道了，但是好像没干什么有意义的事情吧？

2.6 mediaplayerservice

那下面我们看看后续又干了什么？以mediaplayerservice为例。

它位于framework\base\media\libmediaplayerservice\libmediaplayerservice.cpp

void mediaplayerservice::instantiate() {

defaultservicemanager()->addservice(

//传进去服务的名字，传进去new出来的对象

      string16("media.player"), new mediaplayerservice());

}

mediaplayerservice::mediaplayerservice()

{

  logv("mediaplayerservice created");//太简单了

  mnextconnid = 1;

}

defaultservicemanager返回的是刚才创建的bpservicemanager

调用它的addservice函数。

mediaplayerservice从bnmediaplayerservice派生

class mediaplayerservice : public bnmediaplayerservice

ft，mediaplayerservice从bnmediaplayerservice派生，bnxxx,bpxxx，快晕了。

bn 是binder native的含义，是和bp相对的，bp的p是proxy代理的意思，那么另一端一定有一个和代理打交道的东西，这个就是bn。

讲到这里会有点乱喔。先分析下，到目前为止都构造出来了什么。

l         bpservicemanager

l         bnmediaplayerservice

这两个东西不是相对的两端，从bnxxx就可以判断，bpservicemanager对应的应该是bnservicemanager，bnmediaplayerservice对应的应该是bpmediaplayerservice。

我们现在在哪里?对了，我们现在是创建了bnmediaplayerservice，想把它加入到系统的中去。

喔，明白了。我创建一个新的service—bnmediaplayerservice，想把它告诉servicemanager。

那我怎么和servicemanager通讯呢？恩，利用bpservicemanager。所以嘛，我调用了bpservicemanager的addservice函数！

为什么要搞个servicemanager来呢？这个和android机制有关系。所有service都需要加入到servicemanager来管理。同时也方便了client来查询系统存在哪些service，没看见我们传入了字符串吗？这样就可以通过human readable的字符串来查找service了。

---》感觉没说清楚...饶恕我吧。

2.7 addservice

addservice是调用的bpservicemanager的函数。前面略去没讲，现在我们看看。

virtual status_t addservice(const string16& name, const sp<ibinder>& service)

  {

    parcel data, reply;

//data是发送到bnservicemanager的命令包

//看见没？先把interface名字写进去，也就是什么android.os.iservicemanager

    data.writeinterfacetoken(iservicemanager::getinterfacedescriptor());

//再把新service的名字写进去 叫media.player

    data.writestring16(name);

//把新服务service—>就是mediaplayerservice写到命令中

    data.writestrongbinder(service);

//调用remote的transact函数

    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; }-->啊？找不到对应的实际对象了？？？

还记得我们刚才初始化时候说的：

“这里的参数又叫remote，唉，真是害人不浅啊“

原来，这里的mremote就是最初创建的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)

{

//又绕回去了，调用ipcthreadstate的transact。

//注意啊，这里的mhandle为0,code是add_service_transaction,data是命令包

//reply是回复包，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函数把

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) {

    //调用writetransactiondata 发送数据

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);

    }

   ....等回复

    err = waitforresponse(null, null);

  ....  

  return err;

}

再进一步，瞧瞧这个...

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();

  }

....

上面把命令数据封装成binder_transaction_data，然后

写到mout中，mout是命令的缓冲区，也是一个parcel

  mout.writeint32(cmd);

  mout.write(&tr, sizeof(tr));

//仅仅写到了parcel中，parcel好像没和/dev/binder设备有什么关联啊？

恩，那只能在另外一个地方写到binder设备中去了。难道是在？

  return no_error;

}

//说对了，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，应该是这里了

    if ((err=talkwithdriver()) < no_error) break;

    err = min.errorcheck();

    if (err < no_error) break;

    if (min.dataavail() == 0) continue;

    //看见没？这里开始操作min了，看来talkwithdriver中

//把mout发出去，然后从driver中读到数据放到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;

  //中间东西太复杂了，不就是把mout数据和min接收数据的处理后赋值给bwr吗？

  status_t err;

  do {

//用ioctl来读写

    if (ioctl(mprocess->mdriverfd, binder_write_read, &bwr) >= 0)

      err = no_error;

    else

      err = -errno;

 } while (err == -eintr);

//到这里，回复数据就在bwr中了，bmr接收回复数据的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，到这里，我们发送addservice的流程就彻底走完了。

bpservicemanager发送了一个addservice命令到bnservicemanager，然后收到回复。

先继续我们的main函数。

int main(int argc, char** argv)

{

  sp<processstate> proc(processstate::self());

  sp<iservicemanager> sm = defaultservicemanager();  

mediaplayerservice::instantiate();

---》该函数内部调用addservice，把mediaplayerservice信息 add到servicemanager中

  processstate::self()->startthreadpool();

  ipcthreadstate::self()->jointhreadpool();

}

这里有个容易搞晕的地方：

mediaplayerservice是一个bnmediaplayerservice,那么它是不是应该等着

bpmediaplayerservice来和他交互呢?但是我们没看见mediaplayerservice有打开binder设备的操作啊！

这个嘛，到底是继续addservice操作的另一端bnservicemanager还是先说

bnmediaplayerservice呢？

还是先说bnservicemanager吧。顺便把系统的binder架构说说。

2.8 bnservicemanager

上面说了，defaultservicemanager返回的是一个bpservicemanager，通过它可以把命令请求发送到binder设备，而且handle的值为0。那么，系统的另外一端肯定有个接收命令的，那又是谁呢？

很可惜啊，bnservicemanager不存在，但确实有一个程序完成了bnservicemanager的工作，那就是service.exe(如果在windows上一定有exe后缀，叫service的名字太多了，这里加exe就表明它是一个程序)

           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);//应该是打开binder设备吧？

  binder_become_context_manager(bs) //成为manager

  svcmgr_handle = svcmgr;

  binder_loop(bs, svcmgr_handler);//处理bpservicemanager发过来的命令

}

看看binder_open是不是和我们猜得一样？

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);//把自己设为manager

}

binder_loop 肯定是从binder设备中读请求，写回复的这么一个循环吧？

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 (;;) {//果然是循环

    bwr.read_size = sizeof(readbuf);

    bwr.read_consumed = 0;

    bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;

 

    res = ioctl(bs->fd, binder_write_read, &bwr);

   //哈哈，收到请求了，解析命令

    res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);

 }

 
这个...后面还要说吗？？

恩，最后有一个类似handlemessage的地方处理各种各样的命令。这个就是

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是一个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; //看见没，这个svclist是一个列表，保存了当前注册到servicemanager

中的信息

  }

  binder_acquire(bs, ptr);//这个吗。当这个service退出后，我希望系统通知我一下，好释放上面malloc出来的资源。大概就是干这个事情的。

  binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);

  return 0;

}

         喔，对于addservice来说，看来servicemanager把信息加入到自己维护的一个服务列表中了。

       2.9 servicemanager存在的意义

        为何需要一个这样的东西呢？

        原来，android系统中service信息都是先add到servicemanager中，由servicemanager来集中管理，这样就可以查询当前系统有哪些服务。而且,android系统中某个服务例如mediaplayerservice的客户端想要和mediaplayerservice通讯的话，必须先向servicemanager查询mediaplayerservice的信息，然后通过servicemanager返回的东西再来和mediaplayerservice交互。

         毕竟，要是mediaplayerservice身体不好，老是挂掉的话，客户的代码就麻烦了，就不知道后续新生的mediaplayerservice的信息了，所以只能这样：

l         mediaplayerservice向sm注册

l         mediaplayerclient查询当前注册在sm中的mediaplayerservice的信息

l         根据这个信息，mediaplayerclient和mediaplayerservice交互

另外，servicemanager的handle标示是0，所以只要往handle是0的服务发送消息了，最终都会被传递到servicemanager中去。

三 mediaservice的运行

上一节的知识，我们知道了：

l         defaultservicemanager得到了bpservicemanager，然后mediaplayerservice 实例化后，调用bpservicemanager的addservice函数

l         这个过程中，是service_manager收到addservice的请求，然后把对应信息放到自己保存的一个服务list中

到这儿，我们可看到，service_manager有一个binder_looper函数，专门等着从binder中接收请求。虽然service_manager没有从bnservicemanager中派生，但是它肯定完成了bnservicemanager的功能。

同样，我们创建了mediaplayerservice即bnmediaplayerservice，那它也应该：

l         打开binder设备

l         也搞一个looper循环，然后坐等请求

service，service，这个和网络编程中的监听socket的工作很像嘛！

好吧，既然mediaplayerservice的构造函数没有看到显示的打开binder设备，那么我们看看它的父类即bnxxx又到底干了些什么呢？

          3.1 mediaplayerservice打开binder

class mediaplayerservice : public bnmediaplayerservice

// mediaplayerservice从bnmediaplayerservice派生

//而bnmediaplayerservice从bninterface和imediaplayerservice同时派生

class bnmediaplayerservice: public bninterface<imediaplayerservice>

{

public:

  virtual status_t  ontransact( uint32_t code,

                  const parcel& data,

                  parcel* reply,

                  uint32_t flags = 0);

};

看起来，bninterface似乎更加和打开设备相关啊。

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();

};

兑现后变成

class bninterface : public imediaplayerservice, public bbinder

bbinder?bpbinder？是不是和bnxxx以及bpxxx对应的呢？如果是，为什么又叫bbinder呢？

bbinder::bbinder()

  : mextras(null)

{

//没有打开设备的地方啊？

}

完了？难道我们走错方向了吗？难道不是每个service都有对应的binder设备fd吗？

.......

回想下，我们的main_mediaservice程序，有哪里打开过binder吗？

int main(int argc, char** argv)

{

//对啊，我在processstate中不是打开过binder了吗？

 

  sp<processstate> proc(processstate::self());

  sp<iservicemanager> sm = defaultservicemanager();

mediaplayerservice::instantiate();  

 ......

3.2 looper 

啊?原来打开binder设备的地方是和进程相关的啊？一个进程打开一个就可以了。那么，我在哪里进行类似的消息循环looper操作呢？

...

//难道是下面两个？

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

//创建线程池，然后run起来，和java的thread何其像也。

  t->run(buf);

 }

poolthread从thread类中派生，那么此时会产生一个线程吗？看看poolthread和thread的构造吧

poolthread::poolthread(bool ismain)

    : mismain(ismain)

  {

  }

thread::thread(bool cancalljava)//cancalljava默认值是true

  :  mcancalljava(cancalljava),

    mthread(thread_id_t(-1)),

    mlock("thread::mlock"),

    mstatus(no_error),

    mexitpending(false), mrunning(false)

{

}

 
喔，这个时候还没有创建线程呢。然后调用poolthread::run，实际调用了基类的run。

status_t thread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)

{

 bool res;

  if (mcancalljava) {

    res = createthreadetc(_threadloop,//线程函数是_threadloop

        this, name, priority, stack, &mthread);

  }

//终于，在run函数中，创建线程了。从此

主线程执行

ipcthreadstate::self()->jointhreadpool();

新开的线程执行_threadloop

我们先看看_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，调用自己的threadloop

      }

    }

我们是poolthread对象，所以调用poolthread的threadloop函数

virtual bool poolthread ::threadloop()

  {

//mismain为true。

//而且注意，这是一个新的线程，所以必然会创建一个

新的ipcthreadstate对象（记得线程本地存储吗？tls），然后   

ipcthreadstate::self()->jointhreadpool(mismain);

    return false;

  }

主线程和工作线程都调用了jointhreadpool，看看这个干嘛了！

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);

}

看到没？有loop了，但是好像是有两个线程都执行了这个啊！这里有两个消息循环？

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));

//来了一个命令，解析成br_transaction,然后读取后续的信息

    parcel reply;

       if (tr.target.ptr) {

//这里用的是bbinder。

        sp<bbinder> b((bbinder*)tr.cookie);

        const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);

}

让我们看看bbinder的transact函数干嘛了

status_t bbinder::transact(

  uint32_t code, const parcel& data, parcel* reply, uint32_t flags)

{

就是调用自己的ontransact函数嘛   

err = ontransact(code, data, reply, flags);

  return err;

}

bnmediaplayerservice从bbinder派生，所以会调用到它的ontransact函数

终于水落石出了，让我们看看bnmediaplayerservcice的ontransact函数。

status_t bnmediaplayerservice::ontransact(

  uint32_t code, const parcel& data, parcel* reply, uint32_t flags)

{

// bnmediaplayerservice从bbinder和imediaplayerservice派生，所有imediaplayerservice

//看到下面的switch没？所有imediaplayerservice提供的函数都通过命令类型来区分

//

  switch(code) {

    case create_url: {

      check_interface(imediaplayerservice, data, reply);

      create是一个虚函数，由mediaplayerservice来实现！！

sp<imediaplayer> player = create(

          pid, client, url, numheaders > 0 ? &headers : null);

 

      reply->writestrongbinder(player->asbinder());

      return no_error;

    } break;

其实，到这里，我们就明白了。bnxxx的ontransact函数收取命令，然后派发到派生类的函数，由他们完成实际的工作。

说明：

这里有点特殊，startthreadpool和jointhreadpool完后确实有两个线程，主线程和工作线程，而且都在做消息循环。为什么要这么做呢？他们参数ismain都是true。不知道google搞什么。难道是怕一个线程工作量太多，所以搞两个线程来工作？这种解释应该也是合理的。

网上有人测试过把最后一句屏蔽掉，也能正常工作。但是难道主线程提出了，程序还能不退出吗？这个...管它的，反正知道有两个线程在那处理就行了。

四 mediaplayerclient

这节讲讲mediaplayerclient怎么和mediaplayerservice交互。

使用mediaplayerservice的时候，先要创建它的bpmediaplayerservice。我们看看一个例子

imediadeathnotifier::getmediaplayerservice()

{

    sp<iservicemanager> sm = defaultservicemanager();

    sp<ibinder> binder;

    do {

//向sm查询对应服务的信息，返回binder      

binder = sm->getservice(string16("media.player"));

      if (binder != 0) {

        break;

       }

       usleep(500000); // 0.5 s

    } while(true);

 

//通过interface_cast，将这个binder转化成bpmediaplayerservice

//注意，这个binder只是用来和binder设备通讯用的，实际

//上和imediaplayerservice的功能一点关系都没有。

//还记得我说的bridge模式吗?bpmediaplayerservice用这个binder和bnmediaplayerservice

//通讯。

  smediaplayerservice = interface_cast<imediaplayerservice>(binder);

  }

  return smediaplayerservice;

}

为什么反复强调这个bridge？其实也不一定是bridge模式，但是我真正想说明的是：

binder其实就是一个和binder设备打交道的接口，而上层imediaplayerservice只不过把它当做一个类似socket使用罢了。我以前经常把binder和上层类imediaplayerservice的功能混到一起去。

当然，你们不一定会犯这个错误。但是有一点请注意：

4.1 native层

刚才那个getmediaplayerservice代码是c++层的，但是整个使用的例子确实java->jni层的调用。如果我要写一个纯c++的程序该怎么办？

int main()

{

 getmediaplayerservice();直接调用这个函数能获得bpmediaplayerservice吗？

不能，为什么？因为我还没打开binder驱动呐！但是你在java应用程序里边却有google已经替你

封装好了。

所以，纯native层的代码，必须也得像下面这样处理：

sp<processstate> proc(processstate::self());//这个其实不是必须的，因为

//好多地方都需要这个，所以自动也会创建.

getmediaplayerservice();

还得起消息循环呐，否则如果bn那边有消息通知你，你怎么接受得到呢？

processstate::self()->startthreadpool();

//至于主线程是否也需要调用消息循环，就看个人而定了。不过一般是等着接收其他来源的消息，例如socket发来的命令，然后控制mediaplayerservice就可以了。

}

五 实现自己的service

好了，我们学习了这么多binder的东西，那么想要实现一个自己的service该咋办呢？

如果是纯c++程序的话，肯定得类似main_mediaservice那样干了。

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怎么定义呢？

我们需要一个bn，需要一个bp，而且bp不用暴露出来。那么就在bnxxx.cpp中一起实现好了。

另外，xxxservice提供自己的功能，例如getxxx调用

5.1 定义xxx接口

xxx接口是和xxx服务相关的，例如提供getxxx，setxxx函数，和应用逻辑相关。

需要从iinterface派生

class ixxx: public iinterface

{

public:

declare_meta_interface(xxx);申明宏

virtual getxxx() = 0;

virtual setxxx() = 0;

}这是一个接口。

5.2 定义bnxxx和bpxxx

为了把ixxx加入到binder结构，需要定义bnxxx和对客户端透明的bpxxx。

其中bnxxx是需要有头文件的。bnxxx只不过是把ixxx接口加入到binder架构中来，而不参与实际的getxxx和setxxx应用层逻辑。

这个bnxxx定义可以和上面的ixxx定义放在一块。分开也行。

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是个纯虚类，而bnxxx只实现了ontransact函数，所以bnxxx依然是

一个纯虚类

};

有了declare，那我们在某个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);

      读请求参数

      调用虚函数getxxx()

      return no_error;

    } break; //set_xxx类似

bpxxx也在这里实现吧。

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类似

至此，binder就算分析完了，大家看完后，应该能做到以下几点：

l         如果需要写自己的service的话，总得知道系统是怎么个调用你的函数，恩。对。有2个线程在那不停得从binder设备中收取命令，然后调用你的函数呢。恩，这是个多线程问题。

l         如果需要跟踪bug的话，得知道从client端调用的函数，是怎么最终传到到远端的service。这样，对于一些函数调用，client端跟踪完了，我就知道转到service去看对应函数调用了。反正是同步方式。也就是client一个函数调用会一直等待到service返回为止。

 以上就是对 android binder机制的详细介绍，后续继续补充相关资料，谢谢大家对本站的支持！