Android中的Binder机制

港控/mmm° 2023-01-15 04:57 151阅读 0赞

参考文章  
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[视频课程讲解地址][Link 1]  
[https://www.jianshu.com/p/4878e9834d1b][https_www.jianshu.com_p_4878e9834d1b]

[https://www.jianshu.com/p/adaa1a39a274][https_www.jianshu.com_p_adaa1a39a274]

Binder是什么

为什么要使用多进程

使用Binder进程通讯有哪些优势

Binder是如何做到一次内存拷贝的

MMAP的原理讲解

Binder机制是如何跨进程的

AIDL生成Java类的细节

四大组件底层的通讯机制

为什么Intent不能传输大数据

### Binder是什么 ###

Binder就是Android中的血管，在Android中我们所使用的Activity、Service等组件都需要和AMS（system\_server）通信，这种跨进程通讯都是通过Binder完成的。

*  机制：Binder是一种进程间通讯机制。
 *  驱动：Binder是一个虚拟物理设备驱动。
 *  应用层：Binder是一个能发起通信的Java类。

### 为什么要使用多进程 ###

虚拟机分配给各个进程的运行内存是有限制的，LMK也会优先回收对系统资源占用多的进程。

*  突破进程内存限制：如图库占用资源过多。
 *  功能稳定性：独立的通信进程保持长连接的稳定性。
 *  规避系统内存泄漏：独立的WebView进程，阻隔内存泄漏导致的问题。
 *  隔离风险：对于不稳定的功能放到独立进程，避免导致主进程崩溃。
 *  …
 *  ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxNDgwNjA3_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 使用Binder进程通讯有哪些优势 ###

##### Linux进程通讯机制有哪些 #####

共享内存、Socket、消息队列、管道。

##### Binder与传统IPC对比 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center"></th> 
   <th align="center">Binder</th> 
   <th align="center">共享内存</th> 
   <th align="center">Socket</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">性能</td> 
   <td align="center">需要拷贝一次</td> 
   <td align="center">无需拷贝</td> 
   <td align="center">需要拷贝两次</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">特点</td> 
   <td align="center">基于C/S架构，易用性高</td> 
   <td align="center">控制复杂，易用性低</td> 
   <td align="center">基于C/S架构，作为一款通讯接口，其传输效率低，开销大</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">安全性</td> 
   <td align="center">为每个APP分配UID，同时支持实名和匿名</td> 
   <td align="center">依赖上层协议，访问接入点是开放的不安全</td> 
   <td align="center">依赖上层协议，访问接入点是开放的不安全</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### Binder是如何做到一次内存拷贝的 ###

##### 内存划分 #####

内存被操作系统划分为两块：用户空间和内核空间。用户空间是用户程序代码运行的空间，内核空间是内核代码运行的地方。为了安全，它们是隔离的，即使用户的程序崩溃了，内核也不会受到影响。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxNDgwNjA3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]用户空间映射到物理空间是不共享的，内核空间映射到的物理空间是共享的。  
传统IPC机制从进程1的用户空间拷贝到内核空间，再从内核空间拷贝进程2的用户空间，进行了两次拷贝。

##### Binder传输数据 #####

Binder会在内核空间和接收方（进程2的用户空间）创建一个共享内存，节约了一次拷贝。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxNDgwNjA3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### MMAP的原理讲解 ###

##### MMAP #####

Linux通过将虚拟内存区域与一个磁盘上的对象关联起来，初始化这个虚拟内存区域的内容，这个过程被称为内存映射（memory mapping）。  
对文件进行mmap，会在进程的虚拟内存分配地址空间，创建映射关系。  
实现这样的映射关系之后，就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写到对应的文件磁盘上。

##### MMAP的作用 #####

将虚拟内存映射到指定的物理内存。  
MMKV就使用到了MMAP。

### Binder机制是如何跨进程的 ###

数据发送方通过copy\_from\_user()把数据拷贝到内核地址空间，内核空间和接收方空间通过mmap()通过共享一块物理内存拿到数据。

### AIDL生成Java类的细节 ###

[AIDL 自动生成java代码——从分析内部类Stub、Proxy入手][AIDL _java_Stub_Proxy]

### 四大组件底层的通讯机制 ###

四大组件底层的通讯机制使用的Binder。

##### bindService #####

1.  客户端进程与ServiceManager（系统服务）通信获得AMS的IBinder

![在这里插入图片描述][20210421173651982.png]  
2. 客户端通过AMS的IBinder与AMS通信，请求bindService。  
3. AMS与服务进程通信执行Service的onBind。

![在这里插入图片描述][20210421173713189.png]  
4、服务端进程与ServiceManager通信获得AMS的IBinder。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxNDgwNjA3_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
5. 服务端进程通过AMS的IBinder与AMS通信，发布自己的IBinder给AMS。  
6. AMS与客户端通信，转发服务端的IBinder（代理BinderProxy）。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxNDgwNjA3_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

### [为什么Intent不能传输大数据][Intent] ###

因为Intent启动Activity使用到Binder，Binder传输数据是有大小限制的，限制大小是1M-8K。

异步 （1M-8K）/ 2

Binder通信是无法传递大数据的，一次Binder通信最大可以传输是1MB-8KB（PS：8k是两个pagesize，一个pagesize是申请物理内存的最小单元）。如果传输数据超过这个大小，系统就会报错，因为Binder本身就是为了进程间频繁而灵活的通信所设计的，并不是为了拷贝大数据而使用的。

> 能否不用ProcessState来初始化Binder服务，来突破1M-8KB的限制？  
> 当然可以了，Binder服务的初始化有两步，open打开Binder驱动，mmap在Binder驱动中申请内核空间内存，所以我们只要手写open，mmap就可以轻松突破这个限制。源码中已经给了类似的例子，ServiceManager进程（servicemanager进程的启动比zygote进程要早）为自己申请的Binder内核空间是128K，这个同ServiceManager的用途是分不开的，ServcieManager主要面向系统Service，只是简单的提供一些addServcie，getService的功能，不涉及多大的数据传输，因此不需要申请多大的内存。  
> 其实是我们想多了，在Binder驱动中mmap的具体实现中还有一个4M的限制。

[Link 1]: https://www.bilibili.com/video/BV1Ma411w7jY
[https_www.jianshu.com_p_4878e9834d1b]: https://www.jianshu.com/p/4878e9834d1b
[https_www.jianshu.com_p_adaa1a39a274]: https://www.jianshu.com/p/adaa1a39a274
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[AIDL _java_Stub_Proxy]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fblog.csdn.net%2Fanlian523%2Farticle%2Fdetails%2F98469806
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[20210421173713189.png]: /images/20221022/85571a77fd63482d87e2a96f1c791721.png
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[Intent]: https://blog.csdn.net/yzpbright/article/details/107442889