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Binder 进程间通信库
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Android 系统在应用程序框架层中将各种 Binder 驱动程序操作封装成了一个 Binder 库，这样进程就可以以方便的调用 Binder 库提供的接口来实现进程间通信。
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在 Binder 库中，Service 组件和 Client 组件分别使用模版类 BnInterface 和 BpInterface 来描述，其中，前者称为 Binder 本地对象，后者称为 Binder 代理对象。Binder 库中的 Binder 本地对象和 Binder 代理对象分别对应于 Binder 驱动程序中的 Binder 实体对象和 Binder 引用对象。
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模板类 BnInterface 继承了 BBinder 类，后者为 Binder 本地对象提供了抽象的进程间通信接口，它的定义如下：
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```c++
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class BBinder : public IBinder
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{
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public:
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virtual status_t transact(...);
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protected:
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virtual status_t onTransact(...);
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}
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```
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BBinder 类有两个重要的成员函数 transact 和 onTransact。当一个 Binder 代理对象通过 Binder 驱动程序向一个 Binder 本地对象发出一个进程间通信请求时，Binder 驱动程序就会调用该 Binder 本地对象的成员函数 transact 来处理该请求。成员函数 onTransact 是由 BBinder 的子类，即 Binder 本地对象类来实现的，它负责分发与业务相关的进程间通信请求。事实上，与业务相关的进程间通信请求是由 Binder 本地对象类的子类，即 Service 组件类来负责处理的。
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模版类 BpInterface 继承了 BpRefBase 类，后者为 Binder 代理对象提供了抽象的进程间通信接口，它的定义如下所示：
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```c++
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class BpRefBase: public virtual RefBase
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{
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inline IBinder* remote() { return mRemote; }
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private:
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IBinder* const mRemote;
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}
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```
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BpRefBase 类有一个重要的成员变量 mRemote，它指向一个 BpBinder 对象，可以通过成员函数 remote 来获取。BpBinder 类实现了 BpRefBase 类的进程间通信接口，它的定义如下所示：
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```c++
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class BpBinder: public IBinder
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{
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public:
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BpBinder(int32_t handle);
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transact(...);
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private:
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const int32_t mHandle;
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}
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```
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BpBinder 类的成员变量 mHandle 是一个整数，它表示一个 Client 组件的句柄值，在前面介绍结构体 binder_ref 时提到，每一个 Client 组件在 Binder 驱动程序中都对应有一个 Binder 引用对象，而每一个 Binder 引用对象都有一个句柄值。其中，Client 组件就是通过这个句柄值来和 Binder 驱动程序中的 Binder 引用对象建立对应关系的。
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BpBinder 类的成员函数 transact 用来向运行在 Server 进程中的 Service 组件发送进程间通信请求，这是通过 Binder 驱动程序间接实现的。BpBinder 类的成员函数 transact 会把 BpBinder 类的成员变量 mHandle，以及进程间通信数据发送给 Binder 驱动程序，这样 Binder 驱动程序就能够根据这个句柄值来找到对应的 Binder 引用对象，继而找到对应的 Binder 实体对象，最后就可以将进程间通信数据发送给对应的 Service 组件了。
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无论是 BBinder 类，还是 BpBinder 类，它们都是通过 IPCThreadState 类来和 Binder 驱动程序交互的。IPCThreadState 类的定义如下所示：
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```c++
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class IPCThreadState
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{
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public:
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static IPCThreadState* self();
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status_t transact(...);
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private:
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status_t talkWithDriver();
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const sp<ProcessState> mProcess;
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}
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```
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在前面介绍结构体 binder_proc 时提到，每一个使用了 Binder 进程间通信机制的进程都有一个 Binder 线程池，用来处理进程间通信请求。对于每一个 Binder 线程来说，它的内部都有一个 IPCThreadState 对象，我们可以通过 IPCThreadState 类的静态成员函数 self 来获取，并且调用它的成员函数 transact 来和 Binder 驱动程序交互。在 transact 函数内部，与 Binder 驱动程序的交互操作又是通过调用成员函数 talkWithDriver 来实现的，它一方面负责向 Binder 驱动程序发送进程间通信请求，另一方面又负责接收来自 Binder 驱动程序的进程间通信请求。
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IPCThreadState 类有一个成员变量 mProcess，它指向一个 ProcessState 对象。对于每一个使用了 Binder 进程间通信机制的进程来说，它的内部都有一个 ProcessState 对象，它负责初始化 Binder 设备，即打开设备文件 /dev/binder，以及将设备文件 /dev/binder 映射到进程的地址空间。由于这个 ProcessState 对象在进程范围内是唯一的，因此，Binder 线程池中的每一个线程都可以通过它来和 Binder 驱动程序建立连接。
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ProcessState 类的定义如下所示：
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```c++
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class ProcessState: public virtual RefBase
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{
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public:
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static sp<ProcessState> self();
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private:
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int mDriverFD;
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void* mVMStart;
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}
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```
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进程中的 ProcessState 对象可以通过 ProcessState 类的静态成员函数 self 来获取。第一次调用 self 时，Binder 库就会为进程创建一个 ProcessState 对象，并且调用函数 open 来打开设备文件 /dev/binder，接着又调用函数 mmap 将它映射到进程的地址空间，即请求 Binder 驱动程序为进程分配内核缓冲区。设备文件 /dev/binder 映射到进程的地址空间后，得到的内核缓冲区的用户地址就保在其成员变量 mVMStart 中。
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至此，Binder 库的基础知识就介绍完了。 |