Android跨进程通信IPC之10——Binder之Frame
2017-08-13 本文已影响433人
隔壁老李头
Android跨进程通信IPC整体内容如下
- 1、Android跨进程通信IPC之1——Linux基础
- 2、Android跨进程通信IPC之2——Bionic
- 3、Android跨进程通信IPC之3——关于"JNI"的那些事
- 4、Android跨进程通信IPC之4——AndroidIPC基础1
- 4、Android跨进程通信IPC之4——AndroidIPC基础2
- 5、Android跨进程通信IPC之5——Binder的三大接口
- 6、Android跨进程通信IPC之6——Binder框架
- 7、Android跨进程通信IPC之7——Binder相关结构体简介
- 8、Android跨进程通信IPC之8——Binder驱动
- 9、Android跨进程通信IPC之9——Binder之Framework层C++篇1
- 9、Android跨进程通信IPC之9——Binder之Framework层C++篇2
- 10、Android跨进程通信IPC之10——Binder之Framework层Java篇
- 11、Android跨进程通信IPC之11——AIDL
- 12、Android跨进程通信IPC之12——Binder补充
- 13、Android跨进程通信IPC之13——Binder总结
- 14、Android跨进程通信IPC之14——其他IPC方式
- 15、Android跨进程通信IPC之15——感谢
本篇主要分析Binder在framework中Java层的框架，相关源码
framework/base/core/java/android/os/
- IInterface.java
- IServiceManager.java
- ServiceManager.java
- ServiceManagerNative.java(包含内部类ServiceManagerProxy)
framework/base/core/java/android/os/
- IBinder.java
- Binder.java(包含内部类BinderProxy)
- Parcel.java
framework/base/core/java/com/android/internal/os/
- BinderInternal.java
framework/base/core/jni/
- AndroidRuntime.cpp
- android_os_Parcel.cpp
- android_util_Binder.cpp
链接如下：
一、概述
Binder在framework层，采用JNI技术来调用native(C/C++)层的binder架构，从而为上层应用程序提供服务。看过binder之前的文章，我们知道native层中，binder是C/S架构，分为Bn端(Server)和Bp端(Client)。对于Java层在命令与架构上非常相近，同时实现了一套IPC通信架构。
(一)架构图
framework Binder架构图：
Binder架构图.png
图解：
- 图中紫色色代表整个framework层binder相关组件，其中Binder代表Server端，BinderProxy代表Client端
- 图中黑色代表Native层Binder架构相关组件
- 上层framework层的Binder逻辑是建立在Native层架构基础上的，核心逻辑都是交于Native层来处理
- framework层的ServiceManager类与Native层的功能并不完全对应，framework层的ServiceManager的实现对最终是通过BinderProxy传递给Native层来完成的。
(二)、类图
下面列举framework的binder类的关系图：
类的关系图.png
图解：
其中蓝色都是interface,其余都是Class
- ServiceManager：通过getIServiceManager方法获取的是ServiceManagerProxy对象。ServiceMnager的addService()，getService()实际工作都交给ServiceManagerProxy的相应方法来处理。
- ServiceManagerProxy：其成员变量mRemote指向BinderProxy对象，ServiceManagerProxy的addService()，getService()方法最终是交给mRemote去完成。
- ServiceManagerNative：其方法asInterface()返回的是ServiceManagerProxy对象，ServiceManager便是借助ServiceManagerNative类来找到ServiceManagerProxy。
- Binder：其成员mObject和方法execTransact()用于native方法
- BinderInternal：内部有一个GcWatcher类，用于处理和调试与Binder相关的拦击回收。
- IBinder：接口中常量FLAG_ONEWAY:客户端利用binder跟服务端通信是阻塞式的，但如果设置了FLAG_ONEWAY，这成为非阻塞的调用方式，客户端能立即返回，服务端采用回调方式来通知客户端完成情况。另外IBinder接口有一个内部接口DeathDecipent(死亡通告)。
(三)、Binder类分层
整个Binder从kernel至native，JNI，Framework层所涉及的全部类
Binder类分层.png
Android应用程序使用Java语言开发，Binder框架自然也少不了在Java层提供接口。前面的文章我们知道，Binder机制在C++层有了完整的实现。因此Java层完全不用重复实现，而是通过JNI衔接C++层以复用其实现。
关于Binder类中 从Binder Framework层到C++层的衔接关系如下图：
Binder衔接关系图.png
图解：
- IInterface(interface) ：供Java层Binder服务接口继承的接口
- IBinder(interface)：Java层IBinder类，提供了transaction方法来调用远程服务
- Binder(class)：实现了IBinder接口，封装了JNI的实现。Java层Binder服务的基类
- BInderProxy(class)：实现了IBinder接口，封装了JNI的实现。提供transac()方法调用远程服务
- JavaBBinderHolder(class) ：内部存储了JavaBBinder
- JavaBBinder(class)：将C++端的onTransact调用传递到Java端
- Parcel(class)：Java层的数据包装器。
这里的IInterface，IBinder和C++层的两个类是同名的。这个同名并不是巧合：它们不仅仅是同名，它们所起到的作用，以及其中包含的接口几乎都是一样的，区别仅仅是一个在C++层，一个在Java层而已。而且除了IInterface，IBinder之外，这里Binder与BinderProxy类也是与C++的类对应的，下面列出了Java层和C++层类的对应关系。
| C++层 | Java层 |
|---|---|
| IInterface | IInterface |
| IBinder | IBinder |
| BBinder | BBinder |
| BpProxy | BpProxy |
| Parcel | Parcel |
(四)、JNI的衔接
JNI全称是Java Native Interface，这个是由Java虚拟机提供的机制。这个机制使得natvie代码可以和Java代码相互通讯。简单的来说就是：我们可以在C/C++端调用Java代码，也可以在Java端调用C/C++代码。
关于JNI的详细说明，可以参见Oracle的官方文档:Java Native Interface ，这里就不详细说明了。
实际上，在Android中很多的服务或者机制都是在C/C++层实现的，想要将这些实现复用到Java层
就必须通过JNI进行衔接。Android Opne Source Projcet(以后简称AOSP)在源码中，/frameworks/base/core/jni/ 目录下的源码就是专门用来对接Framework层的JNI实现。其实大家看一下Binder.java的实现就会发现，这里面有不少的方法都是native 关键字修饰的，并且没有方法实现体，这些方法其实都是在C++中实现的。
以Binder为例：
1、Java调用C++层代码
// Binder.java
public static final native int getCallingPid();
public static final native int getCallingUid();
public static final native long clearCallingIdentity();
public static final native void restoreCallingIdentity(long token);
public static final native void setThreadStrictModePolicy(int policyMask);
public static final native int getThreadStrictModePolicy();
public static final native void flushPendingCommands();
public static final native void joinThreadPool();
在 android_util_Binder.cpp文件中的下面的这段代码，设定了Java方法与C++方法对应关系
//android_util_Binder 843行
static const JNINativeMethod gBinderMethods[] = {
{ "getCallingPid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingPid },
{ "getCallingUid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingUid },
{ "clearCallingIdentity", "()J", (void*)android_os_Binder_clearCallingIdentity },
{ "restoreCallingIdentity", "(J)V", (void*)android_os_Binder_restoreCallingIdentity },
{ "setThreadStrictModePolicy", "(I)V", (void*)android_os_Binder_setThreadStrictModePolicy },
{ "getThreadStrictModePolicy", "()I", (void*)android_os_Binder_getThreadStrictModePolicy },
{ "flushPendingCommands", "()V", (void*)android_os_Binder_flushPendingCommands },
{ "init", "()V", (void*)android_os_Binder_init },
{ "destroy", "()V", (void*)android_os_Binder_destroy },
{ "blockUntilThreadAvailable", "()V", (void*)android_os_Binder_blockUntilThreadAvailable }
};
这种对应关系意味着：当Binder.java中的getCallingPid()方法被调用的时候，真正的实现其实是android_os_Binder_getCallingPic，当getCallUid方法被调用的时候，真正的实现其实是android_os_Binder_getCallingUid，其他类同。
然后我们再看一下android_os_Binder_getCallingPid方法的实现就会发现，这里其实就是对街道了libbinder中了：
static jint android_os_Binder_getCallingPid(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
return IPCThreadState::self()->getCallingPid();
}
2、C++层代码调用Java代码
上面看到了Java端代码是如何调用libbinder中的C++方法的。那么相反的方向是如何调用的？关键，libbinder中的** BBinder::onTransacts **是如何能能够调用到Java中的Binder:: onTransact的？
这段逻辑就是android_util_Binder.cpp中JavaBBinder::onTransact中处理的了。JavaBBinder是BBinder的子类，其类的结构如下：
JavaBBinder类结构.png
JavaBBinder:: onTransact关键代码如下：
//android_util_Binder 247行
virtual status_t onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0)
{
JNIEnv* env = javavm_to_jnienv(mVM);
IPCThreadState* thread_state = IPCThreadState::self();
const int32_t strict_policy_before = thread_state->getStrictModePolicy();
jboolean res = env->CallBooleanMethod(mObject, gBinderOffsets.mExecTransact,
code, reinterpret_cast<jlong>(&data), reinterpret_cast<jlong>(reply), flags);
...
}
注意这一段代码：
jboolean res = env->CallBooleanMethod(mObject, gBinderOffsets.mExecTransact,
code, reinterpret_cast<jlong>(&data), reinterpret_cast<jlong>(reply), flags);
这一行代码其实是在调用mObject上offset为mExecTransact的方法。这里的几个参数说明下：
- mObject指向了Java端的Binder对象
- gBinderOffsets.mExecTransact指向了Binder类的exectTransac方法
- data调用了exectTransac方法的参数
- code，data，reply，flag都是传递给调用方法execTransact参数
而JNIEnv.callBooleanMethod这个方法是由虚拟机实现的。即：虚拟机提供native方法来调用一个Java Object上方法。
这样，就在C++层的JavaBBinder::onTransact中调用了Java层 Binder::execTransact方法。而在Binder::execTransact方法中，又调用了自身的onTransact方法，由此保证整个过程串联起来。
二、初始化
在Android系统开始过程中，Zygote启东时会有一个"虚拟机注册过程"，该过程调用AndroidRuntime::startReg()方法来完成jni方法的注册
1、startReg()函数
// frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp 1440行
int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env)
{
androidSetCreateThreadFunc((android_create_thread_fn) javaCreateThreadEtc);
env->PushLocalFrame(200);
//核心函数 register_jni_procs() 注册jni方法
if (register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) < 0) {
env->PopLocalFrame(NULL);
return -1;
}
env->PopLocalFrame(NULL);
return 0;
}
注册 JNI方法，其中gRegJNI是一个数组，记录所有需要注册的jni方法，其中有一项便是REG_JNI(register_android_os_Binder)。
1.1 gRegJNI数组
REG_JNI(register_android_os_Binder)在 ** frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp ** 的1312行，大家自行去查看吧。
// frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp 1296行。
static const RegJNIRec gRegJNI[] = {
......
REG_JNI(register_android_os_SystemProperties),
// ***** 重点部分 *****
REG_JNI(register_android_os_Binder),
// ***** 重点部分 *****
REG_JNI(register_android_os_Parcel),
......
};
1.2 register_jni_procs() 函数
// frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp 1283行
static int register_jni_procs(const RegJNIRec array[], size_t count, JNIEnv*env) {
for (size_t i = 0; i < count; i++) {
if (array[i].mProc(env) < 0) {
#ifndef NDEBUG
ALOGD("----------!!! %s failed to load\n", array[i].mName);
#endif
return -1;
}
}
return 0;
}
那让我们继续看
1.3 RegJNIRec数据结构
#ifdef NDEBUG
#define REG_JNI(name) { name }
struct RegJNIRec {
int (*mProc)(JNIEnv*);
};
#else
#define REG_JNI(name) { name, #name }
struct RegJNIRec {
int (*mProc)(JNIEnv*);
const char* mName;
};
#endif
所以这里最终调用了register_android_os_Binder()函数，下面说说register_android_os_Binder过程。
2、register_android_os_Binder()函数
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 1282行
int register_android_os_Binder(JNIEnv* env)
{
// 注册Binder类的 jin方法
if (int_register_android_os_Binder(env) < 0)
return -1;
// 注册 BinderInternal类的jni方法
if (int_register_android_os_BinderInternal(env) < 0)
return -1;
// 注册BinderProxy类的jni方法
if (int_register_android_os_BinderProxy(env) < 0)
return -1;
...
return 0;
}
这里面主要是三个注册方法
- int_register_android_os_Binder()：注册Binder类的JNI方法
- int_register_android_os_BinderInternal()：注册BinderInternal的JNI方法
- int_register_android_os_BinderProxy()：注册BinderProxy类的JNI方法
那么就让我们依次研究下
2.1 int_register_android_os_Binder()函数
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 589行
static int int_register_android_os_Binder(JNIEnv* env)
{
//kBinderPathName="android/os/Binder"，主要是查找kBinderPathName路径所属类
jclass clazz = FindClassOrDie(env, kBinderPathName);
//将Java层Binder类保存到mClass变量上
gBinderOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
//将Java层execTransact()方法保存到mExecTransact变量；
gBinderOffsets.mExecTransact = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "execTransact", "(IJJI)Z");
//将Java层的mObject属性保存到mObject变量中
gBinderOffsets.mObject = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mObject", "J");
//注册JNI方法
return RegisterMethodsOrDie(env, kBinderPathName, gBinderMethods,
NELEM(gBinderMethods));
}
PS: 注册Binder的JNI方法，其中：
- FindClassOrDie(env, kBinderPathName) 等于 env->FindClass(kBinderPathName)
- MakeGlobalRefOrDie() 等于 env->NewGlobalRef()
- GetMethodIDOrDie() 等于 env->GetMethodID()
- GetFieldIDOrDie() 等于 env->GeFieldID()
- RegisterMethodsOrDie() 等于 Android::registerNativeMethods();
上面代码提到了gBinderOffsets，它是一个什么东西？
2.1.1 gBinderOffsets：
gBinderOffsets是全局静态结构体(struct)，定义如下：
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 65行
static struct bindernative_offsets_t
{
// Class state.
//记录 Binder类
jclass mClass;
// 记录execTransact()方法
jmethodID mExecTransact;
// Object state.
// 记录mObject属性
jfieldID mObject;
} gBinderOffsets;
gBinderOffsets保存了Binder.java类本身以及其成员方法execTransact()和成员属性mObject，这为JNI层访问Java层提供通道。另外通过查询获取Java层 binder信息后保存到gBinderOffsets，而不再需要每次查找binder类信息的方式能大幅提高效率，是由于每次查询需要花费较多的CPU时间，尤其是频繁访问时，但用额外的结构体来保存这些信息，是以空间换时间的方法。
2.1.2 gBinderMethods：
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 843行
static const JNINativeMethod gBinderMethods[] = {
/* 名称, 签名, 函数指针 */
{ "getCallingPid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingPid },
{ "getCallingUid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingUid },
{ "clearCallingIdentity", "()J", (void*)android_os_Binder_clearCallingIdentity },
{ "restoreCallingIdentity", "(J)V", (void*)android_os_Binder_restoreCallingIdentity },
{ "setThreadStrictModePolicy", "(I)V", (void*)android_os_Binder_setThreadStrictModePolicy },
{ "getThreadStrictModePolicy", "()I", (void*)android_os_Binder_getThreadStrictModePolicy },
{ "flushPendingCommands", "()V", (void*)android_os_Binder_flushPendingCommands },
{ "init", "()V", (void*)android_os_Binder_init },
{ "destroy", "()V", (void*)android_os_Binder_destroy },
{ "blockUntilThreadAvailable", "()V", (void*)android_os_Binder_blockUntilThreadAvailable }
};
通过RegisterMethodsOrDie()，将为gBinderMethods数组中的方法建立了一一映射关系，从而为Java层访问JNI层提供了通道。
2.1.3 总结：
总结，int_register_android_os_Binder方法的主要功能：
- 通过gBinderOffsets，保存Java层Binder类的信息，为JNI层访问Java层提供了通道
- 通过RegisterMethodsOrDie，将gBinderMethods数组完成映射关系，从而为Java层访问JNI层提供通道
也就是说该过程建立了Binder在Native层与framework之间的相互调用的桥梁。
2.2 int_register_android_os_BinderInternal()函数
注册 BinderInternal
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 935行
static int int_register_android_os_BinderInternal(JNIEnv* env)
{
//其中kBinderInternalPathName
jclass clazz = FindClassOrDie(env, kBinderInternalPathName);
gBinderInternalOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
gBinderInternalOffsets.mForceGc = GetStaticMethodIDOrDie(env, clazz, "forceBinderGc", "()V");
return RegisterMethodsOrDie(
env, kBinderInternalPathName,
gBinderInternalMethods, NELEM(gBinderInternalMethods));
}
注册 Binderinternal类的jni方法，gBinderInternaloffsets保存了BinderInternal的forceBinderGc()方法。
下面是BinderInternal类的JNI方法注册
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 925号
static const JNINativeMethod gBinderInternalMethods[] = {
{ "getContextObject", "()Landroid/os/IBinder;", (void*)android_os_BinderInternal_getContextObject },
{ "joinThreadPool", "()V", (void*)android_os_BinderInternal_joinThreadPool },
{ "disableBackgroundScheduling", "(Z)V", (void*)android_os_BinderInternal_disableBackgroundScheduling },
{ "handleGc", "()V", (void*)android_os_BinderInternal_handleGc }
};
该过程 和注册Binder类 JNI非常类似，也就是说该过程建立了是BinderInternal类在Native层与framework层之间的相互调用的桥梁。
2.3 int_register_android_os_BinderProxy()函数
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 1254行
static int int_register_android_os_BinderProxy(JNIEnv* env)
{
//gErrorOffsets 保存了Error类信息
jclass clazz = FindClassOrDie(env, "java/lang/Error");
gErrorOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
//gBinderProxyOffsets保存了BinderProxy类的信息
//其中kBinderProxyPathName="android/os/BinderProxy"
clazz = FindClassOrDie(env, kBinderProxyPathName);
gBinderProxyOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
gBinderProxyOffsets.mConstructor = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "<init>", "()V");
gBinderProxyOffsets.mSendDeathNotice = GetStaticMethodIDOrDie(env, clazz, "sendDeathNotice", "(Landroid/os/IBinder$DeathRecipient;)V");
gBinderProxyOffsets.mObject = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mObject", "J");
gBinderProxyOffsets.mSelf = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mSelf", "Ljava/lang/ref/WeakReference;");
gBinderProxyOffsets.mOrgue = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mOrgue", "J");
//gClassOffsets保存了Class.getName()方法
clazz = FindClassOrDie(env, "java/lang/Class");
gClassOffsets.mGetName = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "getName", "()Ljava/lang/String;");
return RegisterMethodsOrDie(
env, kBinderProxyPathName,
gBinderProxyMethods, NELEM(gBinderProxyMethods));
}
注册BinderPoxy类的JNI方法，gBinderProxyOffsets保存了BinderProxy的构造方法，sendDeathNotice()，mObject，mSelf，mOrgue信息。
我们来看下gBinderProxyOffsets
2.3.1 gBinderProxyOffsets结构体
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 95行
static struct binderproxy_offsets_t {
// Class state.
// 对应的是 class对象 android.os.BinderProxy
jclass mClass;
// 对应的是 BinderProxy的构造函数
jmethodID mConstructor;
// 对应的是 BinderProxy的sendDeathNotice方法
jmethodID mSendDeathNotice;
// Object state.
// 对应的是 BinderProxy的 mObject字段
jfieldID mObject;
// 对应的是 BinderProxy的mSelf字段
jfieldID mSelf;
// 对应的是 BinderProxymOrgue字段
jfieldID mOrgue;
} gBinderProxyOffsets;
PS: 这里补充下BinderProxy类是Binder类的内部类
下面BinderProxy类的JNI方法注册：
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 1241行
static const JNINativeMethod gBinderProxyMethods[] = {
/* 名称, 签名, 函数指针 */
{"pingBinder", "()Z", (void*)android_os_BinderProxy_pingBinder},
{"isBinderAlive", "()Z", (void*)android_os_BinderProxy_isBinderAlive},
{"getInterfaceDescriptor", "()Ljava/lang/String;", (void*)android_os_BinderProxy_getInterfaceDescriptor},
{"transactNative", "(ILandroid/os/Parcel;Landroid/os/Parcel;I)Z", (void*)android_os_BinderProxy_transact},
{"linkToDeath", "(Landroid/os/IBinder$DeathRecipient;I)V", (void*)android_os_BinderProxy_linkToDeath},
{"unlinkToDeath", "(Landroid/os/IBinder$DeathRecipient;I)Z", (void*)android_os_BinderProxy_unlinkToDeath},
{"destroy", "()V", (void*)android_os_BinderProxy_destroy},
};
该过程上面非常类似，也就是说该过程建立了是BinderProxy类在Native层与framework层之间的相互调用的桥梁。
三、注册服务
注册服务在ServiceManager里面
//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java 70行
public static void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated) {
try {
//getIServiceManager()是获取ServiceManagerProxy对象
// addService() 是执行注册服务操作
getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated);
} catch (RemoteException e) {
Log.e(TAG, "error in addService", e);
}
}
(一) 、先来看下getIServiceManager()方法
//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java 70行
private static IServiceManager getIServiceManager() {
if (sServiceManager != null) {
return sServiceManager;
}
// Find the service manager
sServiceManager = ServiceManagerNative.asInterface(BinderInternal.getContextObject());
return sServiceManager;
}
通过上面，大家的第一反应应该是sServiceManager是单例的。第二反映是如果想知道sServiceManager的值，必须了解BinderInternal.getContextObject()的返回值和 ServiceManagerNative.asInterface()方法的内部执行，那我们就来详细了解下
1、先来看下BinderInternal.getContextObject()方法
//frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/BinderInternal.java 88行
/**
* Return the global "context object" of the system. This is usually
* an implementation of IServiceManager, which you can use to find
* other services.
*/
public static final native IBinder getContextObject();
可见BinderInternal.getContextObject()最终会调用JNI通过C层来实现，那我们就继续跟踪
1.1、android_os_BinderInternal_getContextObject)函数
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 899行
static jobject android_os_BinderInternal_getContextObject(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
sp<IBinder> b = ProcessState::self()->getContextObject(NULL);
return javaObjectForIBinder(env, b);
}
看到上面的代码 大家有没有熟悉的感觉，前面讲过了：对于ProcessState::self() -> getContextObject()
对于ProcessState::self()->getContextObject()可以理解为new BpBinder(0)，那就剩下 javaObjectForIBinder(env, b) 那我们就来看下这个函数
1.2、javaObjectForIBinder()函数
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 547行
jobject javaObjectForIBinder(JNIEnv* env, const sp<IBinder>& val)
{
if (val == NULL) return NULL;
//返回false
if (val->checkSubclass(&gBinderOffsets)) {
jobject object = static_cast<JavaBBinder*>(val.get())->object();
return object;
}
AutoMutex _l(mProxyLock);
jobject object = (jobject)val->findObject(&gBinderProxyOffsets);
//第一次 object为null
if (object != NULL) {
//查找是否已经存在需要使用的BinderProxy对应，如果有，则返回引用。
jobject res = jniGetReferent(env, object);
if (res != NULL) {
return res;
}
android_atomic_dec(&gNumProxyRefs);
val->detachObject(&gBinderProxyOffsets);
env->DeleteGlobalRef(object);
}
//创建BinderProxy对象
object = env->NewObject(gBinderProxyOffsets.mClass, gBinderProxyOffsets.mConstructor);
if (object != NULL) {
// BinderProxy.mObject成员变量记录BpBinder对象
env->SetLongField(object, gBinderProxyOffsets.mObject, (jlong)val.get());
val->incStrong((void*)javaObjectForIBinder);
jobject refObject = env->NewGlobalRef(
env->GetObjectField(object, gBinderProxyOffsets.mSelf));
//将BinderProxy对象信息附加到BpBinder的成员变量mObjects中
val->attachObject(&gBinderProxyOffsets, refObject,
jnienv_to_javavm(env), proxy_cleanup);
sp<DeathRecipientList> drl = new DeathRecipientList;
drl->incStrong((void*)javaObjectForIBinder);
// BinderProxy.mOrgue成员变量记录死亡通知对象
env->SetLongField(object, gBinderProxyOffsets.mOrgue, reinterpret_cast<jlong>(drl.get()));
android_atomic_inc(&gNumProxyRefs);
incRefsCreated(env);
}
return object;
}
上面的大致流程如下：
- 1、第二个入参val在有些时候指向BpBinder，有些时候指向JavaBBinder
- 2、至于是BpBinder还是JavaBBinder是通过if (val->checkSubclass(&gBinderOffsets)) 这个函数来区分的，如果是JavaBBinder，则为true，则就会通过成员函数object()，返回一个Java对象，这个对象就是Java层的Binder对象。由于我们这里是BpBinder，所以是 ** 返回false**
- 3如果是BpBinder，会先判断是不是第一次，如果是第一次,下面的object为null。
jobject object = (jobject)val->findObject(&gBinderProxyOffsets);
如果不是第一次，就会先查找是否已经存在需要使用的BinderProxy对象，如果找到就会返回引用
- 4、如果没有找到可用的引用，就new一个BinderProxy对象
所以主要是根据BpBinder(C++) 生成BinderProxy(Java对象)，主要工作是创建BinderProxy对象，并把BpBinder对象地址保存到BinderProxy.mObject成员变量。到此，可知ServiceManagerNative.asInterface(BinderInternal.getContextObject()) 等价于
ServiceManagerNative.asInterface(new BinderProxy())
2、再来看下ServiceManagerNative.asInterface()方法
//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java 33行
/**
* Cast a Binder object into a service manager interface, generating
* a proxy if needed.
* 将Binder对象转换service manager interface，如果需要，生成一个代理。
*/
static public IServiceManager asInterface(IBinder obj)
{
//obj为 BpBinder
// 如果 obj为null 则直接返回
if (obj == null) {
return null;
}
// 由于是BpBinder，所以BpBinder的queryLocalInterface(descriptor) 默认返回null
IServiceManager in =
(IServiceManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
if (in != null) {
return in;
}
return new ServiceManagerProxy(obj);
}
我们看下这个obj.queryLocalInterface(descriptor)方法，其实他是调用的IBinder的native方法如下
public interface IBinder {
.....
/**
* Attempt to retrieve a local implementation of an interface
* for this Binder object. If null is returned, you will need
* to instantiate a proxy class to marshall calls through
* the transact() method.
*/
public IInterface queryLocalInterface(String descriptor);
.....
}
通过注释我们知道,queryLocalInterface是查询本地的对象，我简单解释下什么是本地对象，这里的本地对象是指，如果进行IPC调用，如果是两个进程是同一个进程，即对象是本地对象；如果两个进程是两个不同的进程，则返回的远端的代理类。所以在BBinder的子类BnInterface中，重载了这个方法，返回this，而在BpInterface并没有重载这个方法。又因为queryLocalInterface 默认返回的是null，所以obj.queryLocalInterface=null。
所以最后结论是 return new ServiceManagerProxy(obj);
那我们来看下ServiceManagerProxy
2.1、ServiceManagerProxy
PS:ServiceManagerProxy是ServiceManagerNative类的内部类
//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java 109行
class ServiceManagerProxy implements IServiceManager {
public ServiceManagerProxy(IBinder remote) {
mRemote = remote;
}
}
mRemote为BinderProxy对象，该BinderProxy对象对应于BpBinder(0)，其作为binder代理端，指向native的层的Service Manager。
所以说：
ServiceManager.getIServiceManager最终等价于new ServiceManagerProxy(new BinderProxy())。所以
getIServiceManager().addService()
等价于
ServiceManagerNative.addService();
framework层的ServiceManager的调用实际的工作确实交给了ServiceManagerProxy的成员变量BinderProxy；而BinderProxy通过JNI的方式，最终会调用BpBinder对象；可见上层binder结构的核心功能依赖native架构的服务来完成的。
(二) addService()方法详解
上面已经知道了
getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated);
等价于
ServiceManagerProxy..addService(name, service, allowIsolated);
PS:上面的ServiceManagerProxy代表ServiceManagerProxy对象
所以让我们来看下ServiceManagerProxy的addService()方法
1、ServiceManagerProxy的addService()
//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java 142行
public void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated)
throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
//是个常量是 “android.os.IServiceManager"
data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
data.writeString(name);
data.writeStrongBinder(service);
data.writeInt(allowIsolated ? 1 : 0);
mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
reply.recycle();
data.recycle();
}
里面代码都比较容易理解，这里重点说下data.writeStrongBinder(service); 和 mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
2、Parcel.writeStrongBinder()
那我们就来看下Parcel的writeStrongBinder()方法
//frameworks/base/core/java/android/os/Parcel.java 583行
/**
* Write an object into the parcel at the current dataPosition(),
* growing dataCapacity() if needed.
*/
public final void writeStrongBinder(IBinder val) {
nativeWriteStrongBinder(mNativePtr, val);
}
先看下注释，翻译一下
在当前的dataPosition()的位置上写入一个对象，如果空间不足，则增加空间
通过上面代码我们知道 writeStrongBinder() 方法里面实际是调用的 nativeWriteStrongBinder() 方法，那我们来看下 ** nativeWriteStrongBinder()** 方法
2.1 nativeWriteStrongBinder()方法
/frameworks/base/core/java/android/os/Parcel.java 265行
private static native void nativeWriteStrongBinder(long nativePtr, IBinder val);
我们知道了nativeWriteStrongBinder是一个native方法，那我们继续跟踪
2.2 android_os_Parcel_writeStrongBinder()函数
//frameworks/base/core/jni/android_os_Parcel.cpp 298行
static void android_os_Parcel_writeStrongBinder(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativePtr, jobject object)
{
//将java层Parcel转换为native层Parcel
Parcel* parcel = reinterpret_cast<Parcel*>(nativePtr);
if (parcel != NULL) {
const status_t err = parcel->writeStrongBinder(ibinderForJavaObject(env, object));
if (err != NO_ERROR) {
signalExceptionForError(env, clazz, err);
}
}
}
这里主要涉及的两个重要的函数
- writeStrongBinder()函数
- ibinderForJavaObject()函数
那我们就来详细研究这两个函数
2.2.1 ibinderForJavaObject()函数
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 603行
sp<IBinder> ibinderForJavaObject(JNIEnv* env, jobject obj)
{
if (obj == NULL) return NULL;
//Java层的Binder对象
//mClass指向Java层中的Binder class
if (env->IsInstanceOf(obj, gBinderOffsets.mClass)) {
JavaBBinderHolder* jbh = (JavaBBinderHolder*)
env->GetLongField(obj, gBinderOffsets.mObject);
//get()返回一个JavaBBinder，继承自BBinder
return jbh != NULL ? jbh->get(env, obj) : NULL;
}
//Java层的BinderProxy对象
// mClass 指向Java层的BinderProxy class
if (env->IsInstanceOf(obj, gBinderProxyOffsets.mClass)) {
//返回一个 BpBinder，mObject 是它的地址值
return (IBinder*)env->GetLongField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
}
return NULL;
}
根据Binder(Java)生成JavaBBinderHolder(C++)对象，主要工作是创建JavaBBinderHolder对象，并把JavaBBinder对象保存在到Binder.mObject成员变量。
- 这个函数，本质就是根据传进来的Java对象找到对应的C++对象，这里的obj可能会指向两种对象:Binder对象和BinderProxy对象。
- 如果传进来的是Binder对象，则会把gBinderOffsets.mObject转化为JavaBBinderHolder，并从中获得一个JavaBBinder对象(JavaBBinder继承自BBinder)。
- 如果是BinderProxy对象，会返回一个BpBinder，这个BpBinder的地址值保存在gBinderProxyOffsets.mObject中
在上面的代码里面调用了get()函数，如下图
JavaBBinderHolder* jbh = (JavaBBinderHolder*)
env->GetLongField(obj, gBinderOffsets.mObject);
//get()返回一个JavaBBinder，继承自BBinder
return jbh != NULL ? jbh->get(env, obj) : NULL;
那我们就来研究下JavaBBinderHolder.get()函数
2.2.1.1 JavaBBinderHolder.get()函数
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 316行
sp<JavaBBinder> get(JNIEnv* env, jobject obj)
{
AutoMutex _l(mLock);
sp<JavaBBinder> b = mBinder.promote();
if (b == NULL) {
//首次进来，创建JavaBBinder对象
b = new JavaBBinder(env, obj);
mBinder = b;
}
return b;
}
JavaBBinderHolder有一个成员变量mBinder，保存当前创建的JavaBBinder对象，这是一个wp类型的，可能会被垃圾回收器给回收的，所以每次使用前都需要先判断是否存在。
那我们再来看看下JavaBBinder的初始化
2.2.1.2 JavaBBinder的初始化
JavaBBinder(JNIEnv* env, jobject object)
: mVM(jnienv_to_javavm(env)), mObject(env->NewGlobalRef(object))
{
ALOGV("Creating JavaBBinder %p\n", this);
android_atomic_inc(&gNumLocalRefs);
incRefsCreated(env);
}
创建JavaBBinder，该对象继承于BBinder对象。
2.2.1.3 总结
所以说 data.writeStrongBinder(Service)最终等价于parcel->writeStringBinder(new JavaBBinder(env, obj));
2.2.2、writeStrongBinder() 函数
// frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp 872行
status_t Parcel::writeStrongBinder(const sp<IBinder>& val)
{
return flatten_binder(ProcessState::self(), val, this);
}
我们看到writeStrongBinder()函数 实际上是调用的flatten_binder()函数
2.2.2.1、 writeStrongBinder() 函数
//frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp 205行
status_t flatten_binder(const sp<ProcessState>& /*proc*/,
const sp<IBinder>& binder, Parcel* out)
{
flat_binder_object obj;
obj.flags = 0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS;
if (binder != NULL) {
IBinder *local = binder->localBinder();
if (!local) {
//如果不是本地Binder
BpBinder *proxy = binder->remoteBinder();
const int32_t handle = proxy ? proxy->handle() : 0;
//远程Binder
obj.type = BINDER_TYPE_HANDLE;
obj.binder = 0;
obj.handle = handle;
obj.cookie = 0;
} else {
//如果是本地Binder
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
obj.binder = reinterpret_cast<uintptr_t>(local->getWeakRefs());
obj.cookie = reinterpret_cast<uintptr_t>(local);
}
} else {
//本地Binder
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
obj.binder = 0;
obj.cookie = 0;
}
return finish_flatten_binder(binder, obj, out);
}
将Binder对象扁平化，转换成flat_binder_object对象
- 对于Binder实体，则cookie记录Binder实体指针
- 对于Binder代理，则用handle记录Binder代理的句柄
关于localBinder，在Binder.cpp里面
BBinder* BBinder::localBinder()
{
return this;
}
BBinder* IBinder::localBinder()
{
return NULL;
}
在最后面调用了finish_flatten_binder()函数，那我们再研究下finish_flatten_binder()函数
2.2.2.2、 finish_flatten_binder() 函数
//frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp 199行
inline static status_t finish_flatten_binder(
const sp<IBinder>& , const flat_binder_object& flat, Parcel* out)
{
return out->writeObject(flat, false);
}
这个大家看明白了吧，就是写入一个object。
Parcel.writeStrongBinder()整个流程已经结束了。下面让我回来看下
ServiceManagerProxy的addService()中的mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
3、IBinder.transact()
ServiceManagerProxy的addService()中的mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);里面的mRemote的类型是BinderProxy的，所以调用是BinderProxy的transact()方法，那我们就进去看看
3.1、BinderProxy.transact()
温馨提示：BinderProxy类是Binder类的内部类
他其实是重写的IBinder的里面的transact()方法，那让我们看下IBinder里面
// frameworks/base/core/java/android/os/IBinder.java 223行
/**
* Perform a generic operation with the object.
*
* @param code The action to perform. This should
* be a number between {@link #FIRST_CALL_TRANSACTION} and
* {@link #LAST_CALL_TRANSACTION}.
* @param data Marshalled data to send to the target. Must not be null.
* If you are not sending any data, you must create an empty Parcel
* that is given here.
* @param reply Marshalled data to be received from the target. May be
* null if you are not interested in the return value.
* @param flags Additional operation flags. Either 0 for a normal
* RPC, or {@link #FLAG_ONEWAY} for a one-way RPC.
*/
public boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
throws RemoteException;
其实让大家看这个主要是向大家说下这个注释，(__) 嘻嘻……
翻译一下
- 用对象执行一个操作
- 参数code 为操作码，是介于FIRST_CALL_TRANSACTION和LAST_CALL_TRANSACTION之间
- 参数data 是要发往目标的数据，一定不能null，如果你没有数据要发送，你也要创建一个Parcel，哪怕是空的。
- 参数reply 是从目标发过来的数据，如果你对这个数据没兴趣，这个数据是可以为null的。
- 参数flags 一个操作标志位，要么是0代表普通的RPC，要么是FLAG_ONEWAY代表单一方向的RPC即不管返回值
这时候我们再回来看
/frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java 501行
final class BinderProxy implements IBinder {
public boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
Binder.checkParcel(this, code, data, "Unreasonably large binder buffer");
if (Binder.isTracingEnabled()) { Binder.getTransactionTracker().addTrace(); }
return transactNative(code, data, reply, flags);
}
}
先来看下 Binder.checkParcel方法
3.1.1、Binder.checkParcel()
/frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java 415行
static void checkParcel(IBinder obj, int code, Parcel parcel, String msg) {
if (CHECK_PARCEL_SIZE && parcel.dataSize() >= 800*1024) {
// Trying to send > 800k, this is way too much
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(msg);
sb.append(": on ");
sb.append(obj);
sb.append(" calling ");
sb.append(code);
sb.append(" size ");
sb.append(parcel.dataSize());
sb.append(" (data: ");
parcel.setDataPosition(0);
sb.append(parcel.readInt());
sb.append(", ");
sb.append(parcel.readInt());
sb.append(", ");
sb.append(parcel.readInt());
sb.append(")");
Slog.wtfStack(TAG, sb.toString());
}
}
这段代码很简单，主要是检查Parcel大小是否大于800K。
执行完Binder.checkParcel后，直接调用了transactNative()方法，那我们就来看看transactNative()方法
3.1.2、transactNative()方法
// frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java 507行
public native boolean transactNative(int code, Parcel data, Parcel reply,
int flags) throws RemoteException;
我们看到他是一个native函数，后面肯定经过JNI调用到了native层，根据包名，它对应的方法应该是"android_os_BinderProxy_transact"函数，那我们继续跟踪
3.1.3、android_os_BinderProxy_transact()函数
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 1083行
static jboolean android_os_BinderProxy_transact(JNIEnv*env, jobject obj,
jint code, jobject dataObj, jobject replyObj, jint flags) // throws RemoteException
{
if (dataObj == NULL) {
jniThrowNullPointerException(env, NULL);
return JNI_FALSE;
}
// 将 java Parcel转化为native Parcel
Parcel * data = parcelForJavaObject(env, dataObj);
if (data == NULL) {
return JNI_FALSE;
}
Parcel * reply = parcelForJavaObject(env, replyObj);
if (reply == NULL && replyObj != NULL) {
return JNI_FALSE;
}
// gBinderProxyOffsets.mObject中保存的是new BpBinder(0)对象
IBinder * target = (IBinder *)
env -> GetLongField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
if (target == NULL) {
jniThrowException(env, "java/lang/IllegalStateException", "Binder has been finalized!");
return JNI_FALSE;
}
ALOGV("Java code calling transact on %p in Java object %p with code %"PRId32"\n",
target, obj, code);
bool time_binder_calls;
int64_t start_millis;
if (kEnableBinderSample) {
// Only log the binder call duration for things on the Java-level main thread.
// But if we don't
time_binder_calls = should_time_binder_calls();
if (time_binder_calls) {
start_millis = uptimeMillis();
}
}
//printf("Transact from Java code to %p sending: ", target); data->print();
// 此处便是BpBinder:: transact()，经过native层，进入Binder驱动。
status_t err = target -> transact(code, * data, reply, flags);
//if (reply) printf("Transact from Java code to %p received: ", target); reply->print();
if (kEnableBinderSample) {
if (time_binder_calls) {
conditionally_log_binder_call(start_millis, target, code);
}
}
if (err == NO_ERROR) {
return JNI_TRUE;
} else if (err == UNKNOWN_TRANSACTION) {
return JNI_FALSE;
}
signalExceptionForError(env, obj, err, true /*canThrowRemoteException*/, data -> dataSize());
return JNI_FALSE;
}
通过上面的代码我们知道，Java层BinderProxy.transact()最终交由Native层的BpBinder::transact()完成。这部分之前代码讲解过了，我这里就不详细说明了。不过注意，该方法可能会抛出RemoteException。
(二)、总结
所以 整个 addService的核心可以缩写为向下面的代码
public void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated)
throws RemoteException {
...
//此处还需要将Java层的Parcel转化为Native层的Parcel
Parcel data = Parcel.obtain();
data->writeStrongBinder(new JavaBBinder(env, obj));
//与Binder驱动交互
BpBinder::transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, *data, reply, 0);
...
}
说白了，注册服务过程就是通过BpBinder来发送ADD_SERVICE_TRANSACTION命令，与binder驱动进行数据交互。
四、获取服务
(一)、ServiceManager.getService()方法
//frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java 49行
public static IBinder getService(String name) {
try {
//先从缓存中查看
IBinder service = sCache.get(name);
if (service != null) {
return service;
} else {
return getIServiceManager().getService(name);
}
} catch (RemoteException e) {
Log.e(TAG, "error in getService", e);
}
return null;
}
- 1、先从缓存中取出，如果有，则直接return。其中sCache是以HashMap格式的缓存
- 2、如果没有调用getIServiceManager().getService(name)获取一个，并且return
通过前面的内容我们知道
getIServiceManager()
等价于
new ServiceManagerProxy(new BinderProxy())
那我们来下ServiceManagerProxy的getService()方法
1、ServiceManagerProxy.getService(name)
// frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java 118行
public IBinder getService(String name) throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
data.writeString(name);
//mRemote为BinderProxy
mRemote.transact(GET_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
//从replay里面解析出获取的IBinder对象
IBinder binder = reply.readStrongBinder();
reply.recycle();
data.recycle();
return binder;
}
这里面有两个重点方法，一个是 mRemote.transact(),一个是 reply.readStrongBinder()。那我们就逐步研究下
2、mRemote.transact()方法
我们mRemote其实是BinderPoxy，那我们来看下BinderProxy的transact方法
//frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java 501行
public boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
Binder.checkParcel(this, code, data, "Unreasonably large binder buffer");
if (Binder.isTracingEnabled()) { Binder.getTransactionTracker().addTrace(); }
return transactNative(code, data, reply, flags);
}
// frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java 507行
public native boolean transactNative(int code, Parcel data, Parcel reply,
int flags) throws RemoteException;
关于Binder.checkParcel()方法，上面已经说过了，就不详细说了。transact()方法其实是调用了natvie的transactNative()方法，这样就进入了JNI里面了
2.1、mRemote.transact()方法
// frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 1083行
static jboolean android_os_BinderProxy_transact(JNIEnv* env, jobject obj,
jint code, jobject dataObj, jobject replyObj, jint flags) // throws RemoteException
{
if (dataObj == NULL) {
jniThrowNullPointerException(env, NULL);
return JNI_FALSE;
}
//Java的 Parcel 转为native的 Parcel
Parcel* data = parcelForJavaObject(env, dataObj);
if (data == NULL) {
return JNI_FALSE;
}
Parcel* reply = parcelForJavaObject(env, replyObj);
if (reply == NULL && replyObj != NULL) {
return JNI_FALSE;
}
// gBinderProxyOffsets.mObject中保存的的是new BpBinder(0)对象
IBinder* target = (IBinder*)
env->GetLongField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
if (target == NULL) {
jniThrowException(env, "java/lang/IllegalStateException", "Binder has been finalized!");
return JNI_FALSE;
}
ALOGV("Java code calling transact on %p in Java object %p with code %" PRId32 "\n",
target, obj, code);
bool time_binder_calls;
int64_t start_millis;
if (kEnableBinderSample) {
// Only log the binder call duration for things on the Java-level main thread.
// But if we don't
time_binder_calls = should_time_binder_calls();
if (time_binder_calls) {
start_millis = uptimeMillis();
}
}
//printf("Transact from Java code to %p sending: ", target); data->print();
//gBinderProxyOffseets.mObject中保存的是new BpBinder(0) 对象
status_t err = target->transact(code, *data, reply, flags);
//if (reply) printf("Transact from Java code to %p received: ", target); reply->print();
if (kEnableBinderSample) {
if (time_binder_calls) {
conditionally_log_binder_call(start_millis, target, code);
}
}
if (err == NO_ERROR) {
return JNI_TRUE;
} else if (err == UNKNOWN_TRANSACTION) {
return JNI_FALSE;
}
signalExceptionForError(env, obj, err, true /*canThrowRemoteException*/, data->dataSize());
return JNI_FALSE;
}
上面代码中，有一段重点代码
status_t err = target->transact(code, *data, reply, flags);
现在 我们看一下他里面的事情
2.2、BpBinder::transact()函数
/frameworks/native/libs/binder/BpBinder.cpp 159行
status_t BpBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
if (mAlive) {
status_t status = IPCThreadState::self()->transact(
mHandle, code, data, reply, flags);
if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;
return status;
}
return DEAD_OBJECT;
}
其实是调用的IPCThreadState的transact()函数
2.3、BpBinder::transact()函数
//frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp 548行
status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle,
uint32_t code, const Parcel& data,
Parcel* reply, uint32_t flags)
{
status_t err = data.errorCheck(); //数据错误检查
flags |= TF_ACCEPT_FDS;
....
if (err == NO_ERROR) {
// 传输数据
err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL);
}
...
// 默认情况下,都是采用非oneway的方式, 也就是需要等待服务端的返回结果
if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) {
if (reply) {
//等待回应事件
err = waitForResponse(reply);
}else {
Parcel fakeReply;
err = waitForResponse(&fakeReply);
}
} else {
err = waitForResponse(NULL, NULL);
}
return err;
}
主要就是两个步骤
- 首先，调用writeTransactionData()函数 传输数据
- 其次，调用waitForResponse()函数来获取返回结果
那我们来看下waitForResponse()函数里面的重点实现
2.4、IPCThreadState::waitForResponse函数
//frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp 712行
status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
int32_t cmd;
int32_t err;
while (1) {
if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break;
...
cmd = mIn.readInt32();
switch (cmd) {
case BR_REPLY:
{
binder_transaction_data tr;
err = mIn.read(&tr, sizeof(tr));
if (reply) {
if ((tr.flags & TF_STATUS_CODE) == 0) {
//当reply对象回收时，则会调用freeBuffer来回收内存
reply->ipcSetDataReference(
reinterpret_cast<const uint8_t*>(tr.data.ptr.buffer),
tr.data_size,
reinterpret_cast<const binder_size_t*>(tr.data.ptr.offsets),
tr.offsets_size/sizeof(binder_size_t),
freeBuffer, this);
} else {
...
}
}
}
case :...
}
}
...
return err;
}
这时候就在等待回复了，如果有回复，则通过cmd = mIn.readInt32()函数获取命令
2.5、IPCThreadState::waitForResponse函数
//
void binder_send_reply(struct binder_state *bs,
struct binder_io *reply,
binder_uintptr_t buffer_to_free,
int status)
{
struct {
uint32_t cmd_free;
binder_uintptr_t buffer;
uint32_t cmd_reply;
struct binder_transaction_data txn;
} __attribute__((packed)) data;
//free buffer命令
data.cmd_free = BC_FREE_BUFFER;
data.buffer = buffer_to_free;
// reply命令
data.cmd_reply = BC_REPLY; // reply命令
data.txn.target.ptr = 0;
data.txn.cookie = 0;
data.txn.code = 0;
if (status) {
...
} else {=
data.txn.flags = 0;
data.txn.data_size = reply->data - reply->data0;
data.txn.offsets_size = ((char*) reply->offs) - ((char*) reply->offs0);
data.txn.data.ptr.buffer = (uintptr_t)reply->data0;
data.txn.data.ptr.offsets = (uintptr_t)reply->offs0;
}
//向Binder驱动通信
binder_write(bs, &data, sizeof(data));
}
binder_write将BC_FREE_BUFFER和BC_REPLY命令协议发送给驱动，进入驱动。
在驱动里面bingder_ioctl -> binder_ioctl_write_read ->binder_thread_write，由于是BC_REPLY命令协议，则进入binder_transaction，该方法会向请求服务的线程TODO队列插入事务。接来下，请求服务的进程在执行talkWithDriver的过程执行到binder_thread_read()，处理TODO队列的事物。
3、Parcel.readStrongBinder()方法
其实Parcel.readStrongBinder()的过程基本上就是writeStrongBinder的过程。
我们先来看下它的源码
//frameworks/base/core/java/android/os/Parcel.java 1686行
/**
* Read an object from the parcel at the current dataPosition().
* 在当前的 dataPosition()位置上读取一个对象
*/
public final IBinder readStrongBinder() {
return nativeReadStrongBinder(mNativePtr);
}
private static native IBinder nativeReadStrongBinder(long nativePtr);
其实它内部是调用的是nativeReadStrongBinder()方法，通过上面的源码我们知道nativeReadStrongBinder是一个native的方法，所以通过JNI调用到android_os_Parcel_readStrongBinder这个函数
3.1、android_os_Parcel_readStrongBinder()函数
//frameworks/base/core/jni/android_os_Parcel.cpp 429行
static jobject android_os_Parcel_readStrongBinder(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativePtr)
{
Parcel* parcel = reinterpret_cast<Parcel*>(nativePtr);
if (parcel != NULL) {
return javaObjectForIBinder(env, parcel->readStrongBinder());
}
return NULL;
}
javaObjectForIBinder将native层BpBinder对象转换为Java层的BinderProxy对象。
上面的函数中，调用了readStrongBinder()函数
3.2、readStrongBinder()函数
//frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp 1334行
sp<IBinder> Parcel::readStrongBinder() const
{
sp<IBinder> val;
unflatten_binder(ProcessState::self(), *this, &val);
return val;
}
这里面也很简单，主要是调用unflatten_binder()函数
3.3、unflatten_binder()函数
//frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp 293行
status_t unflatten_binder(const sp<ProcessState>& proc,
const Parcel& in, sp<IBinder>* out)
{
const flat_binder_object* flat = in.readObject(false);
if (flat) {
switch (flat->type) {
case BINDER_TYPE_BINDER:
*out = reinterpret_cast<IBinder*>(flat->cookie);
return finish_unflatten_binder(NULL, *flat, in);
case BINDER_TYPE_HANDLE:
//进入该分支
*out = proc->getStrongProxyForHandle(flat->handle);
//创建BpBinder对象
return finish_unflatten_binder(
static_cast<BpBinder*>(out->get()), *flat, in);
}
}
return BAD_TYPE;
}
PS:在/frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp/frameworks/native/libs/binder/Parcel.cpp 里面有两个unflatten_binder()函数，其中区别点是，最后一个入参，一个是sp<IBinder>* out，另一个是wp<IBinder>* out。大家别弄差了。
在unflatten_binder里面进入 case BINDER_TYPE_HANDLE: 分支，然后执行getStrongProxyForHandle()函数。
3.4、getStrongProxyForHandle()函数
sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)
{
sp<IBinder> result;
AutoMutex _l(mLock);
//查找handle对应的资源项
handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);
if (e != NULL) {
IBinder* b = e->binder;
if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) {
...
//当handle值所对应的IBinder不存在或弱引用无效时，则创建BpBinder对象
b = new BpBinder(handle);
e->binder = b;
if (b) e->refs = b->getWeakRefs();
result = b;
} else {
result.force_set(b);
e->refs->decWeak(this);
}
}
return result;
}
经过该方法，最终创建了指向Binder服务端的BpBinder代理对象。所以说javaObjectForIBinder将native层的BpBinder对象转化为Java层BinderProxy对象。也就是说通过getService()最终取得了指向目标Binder服务器的代理对象BinderProxy。
4、总结
所以说getService的核心过程：
public static IBinder getService(String name) {
...
//此处还需要将Java层的Parcel转化为Native层的Parcel
Parcel reply = Parcel.obtain();
// 与Binder驱动交互
BpBinder::transact(GET_SERVICE_TRANSACTION, *data, reply, 0);
IBinder binder = javaObjectForIBinder(env, new BpBinder(handle));
...
}
javaObjectForIBinder作用是创建BinderProxy对象，并将BpBinder对象的地址保存到BinderProxy对象的mObjects中，获取服务过程就是通过BpBinder来发送GET_SERVICE_TRANSACTION命令，实现与binder驱动进行数据交互。
