命题
当service经常被远程调用时,我们常常用到aidl来定一个接口供service和client来使用,这个其实就是使用Binder机制的IPC 通信。当client bind service成功之后,系统AM会调用回调函数onServiceConnected将service的IBinder传递给client, client再通过调用aidl生成的asInterface()方法获得service的调用接口,此时一个bind过程结束了,我们在client端 就可以远程调用service的方法了。例如
1.public void onServiceConnected(ComponentName className,
2.IBinder service) {
3.mSecondaryService = ISecondary.Stub.asInterface(service);
4.}
我们再看aidl生成的asInterface()的定义
1.public static com.example.Android.apis.app.ISecondary asInterface(android.os.IBinder obj)
2.{
3.if ((obj==null)) {
4.return null;
5.}
6.android.os.IInterface iin = (android.os.IInterface)obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
7.if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.example.android.apis.app.ISecondary))) {
8.return ((com.example.android.apis.app.ISecondary)iin);
9.}
10.return new com.example.android.apis.app.ISecondary.Stub.Proxy(obj);
11.}
首先,asInterface()会去query传入的IBinder对象是否有LocalInterface,这里的LocalInterface是指传入的IBinder是service本身的引用还是代理。
1.当asInterface的输入的IBinder为server的引用(Binder类型)时,则直接返回该引用,那么此时调用server的方法不为IPC通信,而是直接的函数调用;
2.当asInterface的输入的IBinder为server的代理(BinderProxy类型)时,则需要创建该server的代理并返回,此时调用server的方法为IPC通信。
那么以上两种情况发生的条件是什么呢?这里我们先给出答案,然后再深入到代码中去研究2种不同的情况。
1.当client和service处在相同进程中的话,asInterface的输入的IBinder为server的引用时;
2.当client和service处在不同进程中的话,asInterface的输入的IBinder为server的代理。
在研究上述实现代码之前,我们先介绍一下IBinder作为参数使用IPC进程间传递时的状态变化,其实这个就是我们本篇文章的核心内容,理解了这个机制,我们就会很容易理解我们上述的那个命题的原理了。
模型
IBinder作为参数在IPC通信中进行传递,可能会使某些人困惑,IBinder不就是IPC通信的媒介吗?怎么还会被作为参数来传递呢,这样理解就 有点狭隘了,拿native层的IPC来说,client从SM(service manager)中获取service端的Interface,这个Interface同时也是IBinder类型,当C/S两端需要双工通信时,即所谓 的Service端需要反过来调用Client端的方法时,就需要client通过前述的那个Interface将Client端的IBinder传递给 Service。
拿Java应用层的Service来说更是如此,如本文的这个命题,下面我们会分析,首先来介绍原理性的知识。
Binder IPC通信中,Binder是通信的媒介,Parcel是通信的内容。方法远程调用过程中,其参数都被打包成Parcel的形式来传递的。IBinder 对象也不例外,我们看一下Parcel类中的writeStrongBinder()(由于java层和native层的方法是相对应的,java层只是 native的封装,因此我们只需要看native的即可),
1.status_t Parcel::writeStrongBinder(const sp<IBinder>& val)
2.{
3.return flatten_binder(ProcessState::self(), val, this);
4.}
1.status_t flatten_binder(const sp<ProcessState>& proc,
2.const sp<IBinder>& binder, Parcel* out)
3.{
4.flat_binder_object obj;
5.
6.obj.flags = 0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS;
7.if (binder != NULL) {
8.IBinder *local = binder->localBinder();
9.if (!local) {
10.BpBinder *proxy = binder->remoteBinder();
11.if (proxy == NULL) {
12.LOGE("null proxy");
13.}
14.const int32_t handle = proxy ? proxy->handle() : 0;
15.obj.type = BINDER_TYPE_HANDLE;
16.obj.handle = handle;
17.obj.cookie = NULL;
18.} else {
19.obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
20.obj.binder = local->getWeakRefs();
21.obj.cookie = local;
22.}
23.} else {
24.obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
25.obj.binder = NULL;
26.obj.cookie = NULL;
27.}
28.
29.return finish_flatten_binder(binder, obj, out);
30.}
上面代码分下面2种情况
1. 如果传递的IBinder为service的本地IBinder对象,那么该IBinder对象为BBinder类型的,因此上面的local不为NULL,故binder type为BINDER_TYPE_BINDER。
2. 如果传递的IBinder对象代理IBinder对象,那么binder type则为BINDER_TYPE_HANDLE。
client端将方法调用参数打包成Parcel之后,会发送到内核的Binder模块,因此下面我们将分析一下内核的Binder模块的处理。
kernel/drivers/staging/android/Binder.c中的函数binder_transaction()
1.switch (fp->type) {
2.case BINDER_TYPE_BINDER:
3.case BINDER_TYPE_WEAK_BINDER: {
4.struct binder_ref *ref;
5.struct binder_node *node = binder_get_node(proc, fp->binder);
6.if (node == NULL) {
7.node = binder_new_node(proc, fp->binder, fp->cookie);
8.if (node == NULL) {
9.return_error = BR_FAILED_REPLY;
10.goto err_binder_new_node_failed;
11.}
12.node->min_priority = fp->flags & FLAT_BINDER_FLAG_PRIORITY_MASK;
13.node->accept_fds = !!(fp->flags & FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS);
14.}
15.if (fp->cookie != node->cookie) {
16.binder_user_error("binder: %d:%d sending u%p "
17."node %d, cookie mismatch %p != %p\n",
18.proc->pid, thread->pid,
19.fp->binder, node->debug_id,
20.fp->cookie, node->cookie);
21.goto err_binder_get_ref_for_node_failed;
22.}
23.ref = binder_get_ref_for_node(target_proc, node);
24.if (ref == NULL) {
25.return_error = BR_FAILED_REPLY;
26.goto err_binder_get_ref_for_node_failed;
27.}
28.if (fp->type == BINDER_TYPE_BINDER)
29.fp->type = BINDER_TYPE_HANDLE;
30.else
31.fp->type = BINDER_TYPE_WEAK_HANDLE;
32.fp->handle = ref->desc;
33.binder_inc_ref(ref, fp->type == BINDER_TYPE_HANDLE,
34.&thread->todo);
35.
36.binder_debug(BINDER_DEBUG_TRANSACTION,
37."node %d u%p -> ref %d desc %d\n",
38.node->debug_id, node->ptr, ref->debug_id,
39.ref->desc);
40.} break;
41.case BINDER_TYPE_HANDLE:
42.case BINDER_TYPE_WEAK_HANDLE: {
43.struct binder_ref *ref = binder_get_ref(proc, fp->handle);
44.if (ref == NULL) {
45.binder_user_error("binder: %d:%d got "
46."transaction with invalid "
47."handle, %ld\n", proc->pid,
48.thread->pid, fp->handle);
49.return_error = BR_FAILED_REPLY;
50.goto err_binder_get_ref_failed;
51.}
52.if (ref->node->proc == target_proc) {
53.if (fp->type == BINDER_TYPE_HANDLE)
54.fp->type = BINDER_TYPE_BINDER;
55.else
56.fp->type = BINDER_TYPE_WEAK_BINDER;
57.fp->binder = ref->node->ptr;
58.fp->cookie = ref->node->cookie;
59.binder_inc_node(ref->node, fp->type == BINDER_TYPE_BINDER, 0, NULL);
60.binder_debug(BINDER_DEBUG_TRANSACTION,
61."ref %d desc %d -> node %d u%p\n",
62.ref->debug_id, ref->desc, ref->node->debug_id,
63.ref->node->ptr);
64.} else {
65.struct binder_ref *new_ref;
66.new_ref = binder_get_ref_for_node(target_proc, ref->node);
67.if (new_ref == NULL) {
68.return_error = BR_FAILED_REPLY;
69.goto err_binder_get_ref_for_node_failed;
70.}
71.fp->handle = new_ref->desc;
72.binder_inc_ref(new_ref, fp->type == BINDER_TYPE_HANDLE, NULL);
73.binder_debug(BINDER_DEBUG_TRANSACTION,
74."ref %d desc %d -> ref %d desc %d (node %d)\n",
75.ref->debug_id, ref->desc, new_ref->debug_id,
76.new_ref->desc, ref->node->debug_id);
77.}
78.} break;
上面代码也分为了2种不同的分支:
1. 传来的IBinder类型为BINDER_TYPE_BINDER时,会将binder type值为BINDER_TYPE_HANDLE;
2. 传来的IBinder类型为BINDER_TYPE_HANDLE时,会判断该IBinder的实体被定义的进程(也就是该IBinder代表的 server被定义的进程)与目标进程(也即IBinder被传递的目标进程)是否相同,如果相同,则将该IBinder type转化为BINDER_TYPE_BINDER,同时使其变为IBinder本地对象的引用。