浅谈Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路
在阅读本文之前,希望读者先阅读Android进程间通信(IPC)机制Binder简要介绍和学习计划一文提到的参考资料Android深入浅出之Binder机制,这样可以加深对本文的理解。
我们知道,Service Manager在Binder机制中既充当守护进程的角色,同时它也充当着Server角色,然而它又与一般的Server不一样。对于普通的Server来说,Client如果想要获得Server的远程接口,那么必须通过Service Manager远程接口提供的getService接口来获得,这本身就是一个使用Binder机制来进行进程间通信的过程。而对于Service Manager这个Server来说,Client如果想要获得Service Manager远程接口,却不必通过进程间通信机制来获得,因为Service Manager远程接口是一个特殊的Binder引用,它的引用句柄一定是0。
获取Service Manager远程接口的函数是defaultServiceManager,这个函数声明在frameworks/base/include/binder/IServiceManager.h文件中:
[cpp] view plain copy- sp
defaultServiceManager();
实现在frameworks/base/libs/binder/IServiceManager.cpp文件中:
[cpp] view plain copy- sp
defaultServiceManager() - {
- if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;
- {
- AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);
- if (gDefaultServiceManager == NULL) {
- gDefaultServiceManager = interface_cast
( - ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
- }
- }
- return gDefaultServiceManager;
- }
[cpp] view plain copy
- Mutex gDefaultServiceManagerLock;
- sp
gDefaultServiceManager;
在继续介绍interface_cast
参考资料Android深入浅出之Binder机制一文的读者,应该会比较容易理解这个图。这个图表明了,BpServiceManager类继承了BpInterface
- template<typename INTERFACE>
- class BpInterface : public INTERFACE, public BpRefBase
- {
- public:
- BpInterface(const sp
& remote); - protected:
- virtual IBinder* onAsBinder();
- };
理解了这些概念之后,就可以继续分析创建Service Manager远程接口的过程了,最终目的是要创建一个BpServiceManager实例,并且返回它的IServiceManager接口。创建Service Manager远程接口主要是下面语句:
- gDefaultServiceManager = interface_cast
( - ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
首先是调用ProcessState::self函数,self函数是ProcessState的静态成员函数,它的作用是返回一个全局唯一的ProcessState实例变量,就是单例模式了,这个变量名为gProcess。如果gProcess尚未创建,就会执行创建操作,在ProcessState的构造函数中,会通过open文件操作函数打开设备文件/dev/binder,并且返回来的设备文件描述符保存在成员变量mDriverFD中。
接着调用gProcess->getContextObject函数来获得一个句柄值为0的Binder引用,即BpBinder了,于是创建Service Manager远程接口的语句可以简化为:
[cpp] view plain copy- gDefaultServiceManager = interface_cast
( new BpBinder(0));
- template<typename INTERFACE>
- inline sp
interface_cast( const sp& obj) - {
- return INTERFACE::asInterface(obj);
- }
- DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);
展开即为:
[cpp] view plain copy- #define DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager) \
- static const android::String16 descriptor; \
- static android::sp
asInterface( \ - const android::sp& obj); \
- virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; \
- IServiceManager(); \
- virtual ~IServiceManager();
IServiceManager::asInterface的实现是通过IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "Android.os.IServiceManager")宏定义的,它位于framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp文件中:
[cpp] view plain copy- IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager");
- #define IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager") \
- const android::String16 IServiceManager::descriptor("android.os.IServiceManager"); \
- const android::String16& \
- IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const { \
- return IServiceManager::descriptor; \
- } \
- android::sp
IServiceManager::asInterface( \ - const android::sp& obj) \
- { \
- android::sp
intr; \ - if (obj != NULL) { \
- intr = static_cast
( \ - obj->queryLocalInterface( \
- IServiceManager::descriptor).get()); \
- if (intr == NULL) { \
- intr = new BpServiceManager(obj); \
- } \
- } \
- return intr; \
- } \
- IServiceManager::IServiceManager() { } \
- IServiceManager::~IServiceManager() { }
- android::sp
IServiceManager::asInterface( const android::sp& obj) - {
- android::sp
intr; - if (obj != NULL) {
- intr = static_cast
( - obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get());
- if (intr == NULL) {
- intr = new BpServiceManager(obj);
- }
- }
- return intr;
- }
- sp
IBinder::queryLocalInterface( const String16& descriptor) - {
- return NULL;
- }
- intr = new BpServiceManager(obj);
- intr = new BpServiceManager(new BpBinder(0));
- gDefaultServiceManager = new BpServiceManager(new BpBinder(0));
在Android系统的Binder机制中,Server和Client拿到这个Service Manager远程接口之后怎么用呢?
对Server来说,就是调用IServiceManager::addService这个接口来和Binder驱动程序交互了,即调用BpServiceManager::addService 。而BpServiceManager::addService又会调用通过其基类BpRefBase的成员函数remote获得原先创建的BpBinder实例,接着调用BpBinder::transact成员函数。在BpBinder::transact函数中,又会调用IPCThreadState::transact成员函数,这里就是最终与Binder驱动程序交互的地方了。回忆一下前面的类图,IPCThreadState有一个PorcessState类型的成中变量mProcess,而mProcess有一个成员变量mDriverFD,它是设备文件/dev/binder的打开文件描述符,因此,IPCThreadState就相当于间接在拥有了设备文件/dev/binder的打开文件描述符,于是,便可以与Binder驱动程序交互了。
对Client来说,就是调用IServiceManager::getService这个接口来和Binder驱动程序交互了。具体过程上述Server使用Service Manager的方法是一样的,这里就不再累述了。
IServiceManager::addService和IServiceManager::getService这两个函数的具体实现,在下面两篇文章中,会深入到Binder驱动程序这一层,进行详细的源代码分析,以便更好地理解Binder进程间通信机制,敬请关注。
老罗的新浪微博:http://weibo.com/shengyangluo,欢迎关注!
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- 24楼 qq_23565697 前天 14:17发表 [回复]
- 罗老师,这个群130112760加不了了啊。
- 23楼 默默9518 2015-07-29 17:30发表 [回复]
- 这是哪个安卓版本呢,文件位置貌似不对吧。
frameworks/native/libs/binder/IServiceManager.cpp
- 22楼 小桥流水__人家 2015-05-25 10:48发表 [回复]
- 在这里,请教一个问题,罗老师说"Client如果想要获得Service Manager远程接口,却不必通过进程间通信机制来获得,因为Service Manager远程接口是一个特殊的Binder引用,它的引用句柄一定是0",问题是: 按道理,client和Service Manager都分别是一个独立的进程,他们要实现数据传递,也应该要实现数据共享哈,或者要遵循进程间通信,才能够把数据传到另一个进程中去,为什么说
"一个特殊的Binder引用,它的引用句柄为0“,就可以实现进程间数据的传递了?
举个例子:
在调用defaultServiceManager()函数获得gDefaultServiceManager变量时,Client和Service Manager两个进程都应该有一个自己独立的gDefaultServiceManager变量吧,为什么在这里,感觉这个变量就在两个进程中共享了呢?
非常感谢哪位大虾能帮我解答一下这个疑问,谢谢!- Re: 罗升阳 2015-05-25 11:17发表 [回复]
- 回复小桥流水__人家:这里说的只是Service Manager远程接口(代理接口)的获取方式,IPC是获得了远程接口之后的事情,这个是当然是跨进程的。
- Re: 小桥流水__人家 2015-05-26 11:25发表 [回复]
- 回复罗升阳:回复Luoshengyang:非常感谢罗老师的回答,多个client进程会共享gDefaultServiceManager变量吗? 假设有多个client端来调用defaultServiceManager()函数,它里面的gDefaultServiceManager变量是同一个吗?如果不是同一个,那每一个client进程都会调用interface_cast
(new BpBinder(0))一次; 按道理,每一个进程都会有自己独立的变量,也就是每一个client,都会有一个变量gDefaultServiceManager?谢谢!
- 21楼 _Caij 2015-05-12 18:32发表 [回复]
- Bp和Bn之间通信是通过发送数据 这个通信也是Binder吗?
- 20楼 xingfeng2010 2014-12-19 10:10发表 [回复]
- 学习了
- 19楼 ctsiuser 2014-08-11 22:00发表 [回复]
- 有段时间没看android了,回头看看,还真有点忘了
- 18楼 plgg0814 2014-06-26 15:17发表 [回复]
- 为什么BINDER_VM_SIZE是1*1024*1024 - 4096*2, 为什么要减去8k?
- 17楼 jltxgcy 2014-05-25 19:54发表 [回复]
- 罗老师,我想了很久,为什么BpBinder(0)不会被析构呢?sp
也是局部变量,出了作用域就会被析构。 - Re: mandagod 2015-08-11 14:10发表 [回复]
- 回复jltxgcy:请研究只能智能指针,其中包括弱指针和强指针。
- Re: 罗升阳 2014-05-26 09:54发表 [回复]
- 回复jltxgcy:在你拿到这个BpBinder之前,很多地方引用了它,所以不会被析构。
- Re: jltxgcy 2014-05-26 20:47发表 [回复]
- 回复罗升阳:终于明白了,是在构造BpRefBase时,if (mRemote) { mRemote->incStrong(this); mRefs = mRemote->createWeak(this); } 所以不会被析构。
- Re: jltxgcy 2014-05-26 16:22发表 [回复]
- 回复罗升阳:但是,在FregServer.cpp中defaultServiceManager()只调用了一次getStrongProxyForHandle(0),在这个进程中没有其他地方调用getStrongProxyForHandle(0),也就是BpBinder只在这个位置引用了。你回答,在你拿到这个BpBinder之前,很多地方引用了它,是其他进程调用了这个函数么,但与这个进程无关啊?想不明白,请指教。
- 16楼 test_impeller 2014-04-11 09:36发表 [回复]
- 罗老师,请教一个问题。你这篇文章讲的是C++层获取Server Manager接口的方法。如果在JAVA层获取Server Manager接口,那么就是另一套机制了,对吧?
- 15楼 ccnuxieshuo 2014-01-03 11:44发表 [回复]
- 由此可见,在IServiceManager::asInterface函数中,最终会调用下面语句:
能帮忙讲下这个由此可见是从什么地方来的? 因为我一直在追同一进程内的Process Binder IPC是否要走Binder Driver- Re: 罗升阳 2014-01-03 13:58发表 [回复]
- 回复ccnuxieshuo:不走
- Re: ccnuxieshuo 2014-01-03 14:25发表 [回复]
- 回复罗升阳:大概想结论肯定是这样,但这件事情是怎么做到的?
- Re: 罗升阳 2014-01-03 14:29发表 [回复]
- 回复ccnuxieshuo:很简单,Client透过Binder驱动向Server请求一个Binder代理对象时,Binder驱动发现它们是同一个进程,就向Client进程返回一个Binder本地对象,而不是Binder代理对象。
- Re: ccnuxieshuo 2014-01-03 19:59发表 [回复]
- 回复罗升阳:后来看了下Driver,然后Userspace应该是在unflatten_binder用type做了区分,但是就IMPLEMENT_META_INTERFACE这个Macro来说,obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor)这个东西如果说是对Bp来说,那应该一定是NULL,后面的.get() 怎么跑为好,还是说我什么地方看漏了,Orz...
- 14楼 rickystudio 2013-05-07 17:25发表 [回复]
- 罗老师,是不是每个进程都有唯一个defaultServiceManager?
- Re: 罗升阳 2013-05-08 09:27发表 [回复]
- 回复rickystudio:是的,调用defaultServiceManager获得的是Service Manager的代理对象,用来访问Service Manager。
- 13楼 yyfei3212 2013-03-08 10:53发表 [回复]
- hi, laoluo, 您知不知道binder的ProcessState对象是在哪儿delete的?我找了半天没找到,有点疑惑,望能帮助。
- Re: 罗升阳 2013-03-08 11:46发表 [回复]
- 回复yyfei3212:ProcessState是在进程内全局唯一的,进程在它就会在,没有必要delete。
- Re: yyfei3212 2013-03-09 16:28发表 [回复]
- 回复罗升阳:但是我看log,ProcessState会构造很多次,这个是什么原因呢?比如像mediaserver进程里构造的ProcessState应该不会被delete才对吧?可能我基础不太好,不是很理解
- Re: 罗升阳 2013-03-09 17:39发表 [回复]
- 回复yyfei3212:每次新建一个应用程序进程,都会创建一个ProcessState,所以ProcessState的构造函数被调用多次是正常的。
- 12楼 woluzhi 2013-01-20 15:31发表 [回复]
- 当进程调用函数open打开设备文件/dev/binder之后,内核就会返回一个文件描述符给进程,看到这个一直有个疑问,是不是不同的进程打开/dev/binder都会得到不同的文件描述符?如果是,那为什么打开的是同一个设备,会得到不同的描述符呢?
- Re: 罗升阳 2013-01-20 23:04发表 [回复]
- 回复woluzhi:文件描述符是在进程内有效的,换句话说,在不同进程中的数值相等的文件描述符指向的文件是可以不同的。
- 11楼 woluzhi 2013-01-17 22:52发表 [回复]
- 还有一个问题:IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager");
展开后是
const android::String16 IServiceManager::descriptor("android.os.IServiceManager");
…………
IServiceManager::IServiceManager() { }
展开这段代码 没有位于某个函数体内,这样这个宏是怎么起作用的? 即是说怎么被调用的?- Re: 罗升阳 2013-01-18 10:12发表 [回复]
- 回复woluzhi:连同前一个问题,你得先去学学C++的语法。。。
- Re: woluzhi 2013-01-20 15:17发表 [回复]
- 回复罗升阳:呵呵,C++确实不过关,为了看你的这个文章 用了一个星期看的,还好多不懂。看来只能再去看看了,顺便问一下,这个是跟C的区别么?
- 10楼 woluzhi 2013-01-17 22:05发表 [回复]
- 罗哥,android::sp
intr;
这个spintr; 我能理解,前面这个android::是什么意思啊? 是不是有android这个类?
- 9楼 hongbog_cd 2012-10-29 11:35发表 [回复]
- 这个图画得不错。
精辟
- 8楼 qinpengtaiyuan 2012-07-23 16:05发表 [回复]
- 向大神鞠躬!
- 7楼 zhenhaiyoulong 2012-07-23 13:59发表 [回复]
- 罗老师,想请教一个问题,我刚刚接触android framework层,想问一下,需要什么基础知识,比方说,罗老师是先把linux内核看一遍才研究的framework层的哈?我应该从什么方面入手,推荐两本书之类的,我现在基础比较薄弱,想先把基础夯实一些,然后等十月份再看罗老师的书,哈,谢谢了
- Re: 罗升阳 2012-07-23 17:05发表 [回复]
- 回复zhenhaiyoulong:对的,在看Android系统代码之前,我先看了Linux内核相关的书,可以参考一下这篇文章:http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6557518
- 6楼 hqd_2008 2012-07-22 21:27发表 [回复]
- 老罗的书是哪一本?有空去看看,牛人啊。
- Re: 罗升阳 2012-07-23 13:16发表 [回复]
- 回复hqd_2008:还没出来,估计要10月底的样子。
- 5楼 Ocean2006 2012-03-27 12:08发表 [回复]
- 请教一个问题:Android中ServiceManager管理的服务都在同一进程中还是不同的进程中,比如telephony service、media service等,
- Re: zhongyuanceshi 2012-07-11 14:51发表 [回复]
- 回复Ocean2006:telephony service、media service等应该是不同的进程吧,不同服务,不同进程,不知道是不是这样?
- Re: 罗升阳 2012-07-11 16:51发表 [回复]
- 回复zhongyuanceshi:系统的关键服务一般都是运行在System进程中,不过有些会运行在一个独立的线程中。
- Re: zhongyuanceshi 2012-07-15 10:47发表 [回复]
- 回复罗升阳:哦,学习了,老罗新书讲些进程操作系统的知道呗,打算买你的书作为第一本android书籍,现在还没买书呢
- Re: 罗升阳 2012-07-15 11:03发表 [回复]
- 回复zhongyuanceshi:书还没有出来,大概10月底吧
- 4楼 最后一个菜鸟 2011-12-19 18:08发表 [回复]
- 软件设计真是博大精深阿
- 3楼 yang105 2011-09-29 11:24发表 [回复] [引用] [举报]
- 好文章啊,虽然我没有c c++,语言的功能 我还是能大概看懂你所说的,建议给java学习者把c++,c代码的换成大概意思描述就可以了
- Re: 罗升阳 2011-09-29 12:52发表 [回复] [引用] [举报]
- 回复yang105:后面有一篇文章是针对Java层的Binder机制的,参考《Android系统进程间通信Binder机制在应用程序框架层的Java接口源代码分析》,不过Java层的Binder接口最终还是通过C++这一层来实现的
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