Binder在Android中的IPC使用

介绍

通常在Android中，我们的每个App都是一个进程，App之间的通信是进程间通信(IPC)，在Android中采用Binder机制进行IPC。

通信的含义

自然语言中，“通信“意为：交互信息。

计算机语言中，”通信“意为：交换数据，数据存在内存中。因此两个进程间要进行通信，就必须要能分别访问到对方的内存中的数据。

而在Android中，进程之间不能直接通信，通过Binder建立两个进程之间的连接。

需要储备的Linux IPC知识

（1）虚拟地址空间

Android是建立在Linux内核上的，因此进程间要进行数据交换，就必须要了解如何进行内存中的数据访问。

在编写程序过程中，并不能直接访问内存的物理地址，因此系统为我们提供了虚拟地址（逻辑地址）来给每个进程分配地址空间。

在32位的系统中，物理地址寻址大小为4G。虚拟地址空间（4G）又被分为：内核地址空间（1G）+用户地址空间（3G）。

普通的应用程序只能访问3G的用户空间，内核、驱动等运行在内核地址空间，每个进程内核地址空间是共享的。应用程序想要操作网络、磁盘等硬件资源需要通过内核来访问。

通常来说是通过：copy_from_user 和 copy_to_user 函数用来交换内核地址空间与用户地址空间的数据。

（2）虚拟地址如何映射到物理内存

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每个进程分配的虚拟地址空间都是独立的，通过页表映射到物理内存，进而读写数据。进程的虚拟地址空间既然是独立的，那么各个进程之间自然无法直接访问。

（3）Linux IPC常用方式

a、共享物理内存。b、通过内核中转。

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a、共享内存（共享物理内存）：多个进程共享同一段物理内存，当某个进程改变内存内容时，其它进程都能够知道。此种方式无需拷贝内容，但是需要信号量进行进程间同步。

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b、通过内核中转：先将A发送的内容拷贝到内核，这过程可以理解为存储，再从内核拷贝到B的用户空间，这过程可以理解为转发，因此一次"存储-转发"过程需要两次内容拷贝。

Binder通信方式

Linux提供了上述(还有其它的如信号量等)的IPC方式，但是由于每种方式都有其缺点，因此Android另起炉灶弄了另一种方式：Binder。

要搞懂Binder通信方式，首先要了解“内存映射”。

内存映射

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"存储-转发"过程需要在用户空间和内核空间之间拷贝数据，还有一种不需要拷贝的方式：内存映射（mmap）。

如上图，进程空间与内核空间共享磁盘上的一个映射文件，当进程空间往映射文件写入数据后（此处不是真正的I/O，而是内存读写），相当于写入了内核空间，反之亦然。

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进程A给进程B发送一段信息，流程如下：

1、进程A通过系统调用拷贝内容到内核空间。

2、由于内核空间与进程B做了内存映射，因此进程B能够知道内核空间的信息。

由此可知，通过Binder，进程A发送数据给进程B只进行了一次数据拷贝。

对比其他的IPC通信方式：

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Binder优势：传统的IPC方式只能由使用者填入UID/PID，容易被外界仿造、篡改。而Binder内置为发送者添加UID/PID，更安全。

Android中的Binder使用

举个例子：APP进程调起手机系统的震动服务。

Vibrator vibrator = (Vibrator) getSystemService(Context.VIBRATOR_SERVICE);
            vibrator.vibrate(1000);

• 解释：

* Binder进程间通信
* 原理：Binder使用C/S模式，也就是S(Server)端提供服务入口，C(Client)调用服务提供的接口，进而两者可以进行通信。
*
* 本例中：通过APP调起手机系统的震动服务
* APP进程  -->>  Client
* system_service -->> Server
*
* Android系统启动后会开启名为：system_server的进程，顾名思义：系统服务，提供给所有App使用的公共服务进程。
* 当我们调用Context中的getSystemService（xx）方法的时候，相当于App进程与system_service（服务提供进程）进行了一次IPC过程
* 简单来说，通过ServiceManager获取Binder，该Binder连接system_server，ServiceManager跑在另外的进程里)。
* 参考文章：
* https://mp.weixin.qq.com/s/y2Qx9vwSpJIVItWLgxU1qg</pre>