什么是Binder

要理解binder，先要知道IPC，Inter-process communication ,也就是进程中相互通信，Binder是Android提供的一套进程间相互通信框架。用来多进程间发送消息，同步和共享内存。

Linux中进程通信的方式主要有：

管道：在创建时分配一个page大小的内存，缓存区大小比较有限，速度慢；
消息队列：信息复制两次，额外的CPU消耗；不合适频繁或信息量大的通信；
共享内存：无须复制，共享缓冲区直接付附加到进程虚拟地址空间，速度快；但进程间的同步问题操作系统无法实现，必须各进程利用同步工具解决；
套接字：作为更通用的接口，传输效率低，主要用于不通机器或跨网络的通信；
信号量：常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
信号: 不适用于信息交换，更适用于进程中断控制，比如非法内存访问，杀死某个进程等；统的进程间通信可能会增加进程的开销，而且有进程过载和安全漏洞等方面的风险，Binder

Android系统中的Binder框架图如下：
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拿Activity举例从上图可以看出来：Activity是由ActivityManager来控制的，而ActivityManager其实是通过Binder获取ActivityManagerService服务来控制Activity的，并且ActivityManager是Android系统FrameWork层的，和应用中的activity不是同一个进程。

重点：

Binder是Android提供的一套进程间通信框架。
系统服务ActivityManagerService,LocationManagerService，等都是在单独进程中的，使用binder和应用进行通信。

Binder

一般的IPC原理

发送：首先会将要发送的数据放到内存缓存区，通过系统调用进入内核态，内核空间会开辟一块缓存区，通过copyfromuser()将用户空间的数据拷贝到内核空间的缓存区。
接收：接收方的用户进程里，开辟一块内存缓存区，内核调用copytouser()将数据从内核缓存区拷贝到接收进程开辟的内存缓存区。
以上便完成了一次进程间的通信，但是存在下面的不足：

在性能上，需要两次的数据拷贝：用户->内核、内核->用户
由于接收的用户进程无法知道接收的数据多大，所以它只能开辟尽可能大的内存缓存区来接收数据，这样很可能会造成空间的浪费。

动态内核可加载模块

通过Binder进行进程间通信的低层依赖的是Binder驱动，但是Binder驱动不是Linux内核的一部分，需要通过动态内核可加载模块的机制，将Binder驱动动态添加到内核空间，来实现Binder通信。

内存映射

内存映射是通过mmap()来实现的，内存映射是将用户的内存空间映射到内核空间，当内存空间里有进行修改时，则内核空间映射到内存区域也能直接感知到，当内核空间修改时，用户空间也能够直接感知到。内存映射可以减少数据拷贝到次数，实现用户空间与内核空间的高效交互。

内存映射在一次Binder进程间通信的应用是这样的：

Binder驱动在内核空间创建一个接收缓存区
在内核空间创建一个内核缓存区。然后建立内核接收缓存区与内核缓存区的映射、内核接收缓存区与接收用户进程的空间的映射。
发送方调用compyfromuser()，把数据拷贝到内核缓存区，由于它们彼此都两两存在映射关系，则接收进程也就能够接收到发送进程要发送的数据。

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运行机制

四大角色

Client：使用服务的进程，通过名字向ServiceManager获取对应的Binder
Server：提供服务的进程，将创建的Binder与它的字符形式的名字以数据包的形式通过Binder驱动向ServiceManager注册服务，供其他进程远程调用。
ServiceManager：一个独立的进程，可将字符形式的Binder名字转化成对应的Binder实例，它会维护Binder名字与Binder实体的表。注册与获取服务，都是使用Binder方式的进程间通信，而ServiceManager提供的Binder与其他的不一样，首先进程使用BINDERSETCONTEXT_MGR命令，将其注册成ServiceManager，同时Binder驱动会为它创建一个Binder实体；在其他进程中获取它时都是通过0号引用进行获取，从而与ServiceManager进行通信。
Binder驱动：提供进程之间通信的建立、Binder传递等一些底层操作的支持。

注册服务

Server通过Binder驱动向ServiceManager注册Binder，驱动为这个Binder创建一个在内核中的节点以及将其引用和名字打包传给ServiceManager，ServiceManager就可以把它们填到表中。

使用服务

Client通过Binder驱动，用Binder名字去ServiceManager中获取对应的Binder引用，通过该引用，就可以使用Server提供的服务。
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对象的传递

我们可能还有一个疑问：俩个进程间是没能够直接使用彼此的对象，Binder中是如何实现的呢？

其实Client获取Server的object时，Binder驱动并不会真正地把object传给Client，而是返回一个具有与object一样方法的object代理，它并不具备与object一样真正的能力。当Client调用object代理的A方法时，驱动会查到它对应的是object，就会调用Server中object的A方法，同时将参数也会打包发过去，等待Server中的object的A方法处理好后把结果进行返回，这时Binder驱动会将结果转发给Client，需要注意的是，这一个过程是一个同步的过程，当Server在处理时，Clinet会blok住，所以最好是放在工作线程去调用远程的方法。

Binder通信

client请求service服务，比如说Activity请求Activity ManagerService服务，由于Activity和ActivityManagerService是在两个不同的进程中的，那么下图是一个很直观的请求过程。
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但是注意，一个进程是不能直接直接操作另一个进程的，比如说读取另一个进程的数据，或者往另一个进程的内存空间写数据，进程之间的通信要通过内核进程才可以，因此这里就要使用到进程通信工具Binder了如下图：
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Binder driver通过/dev/binder /dev/binder 提供了 open, release release, poll poll, mmap mmap, flush flush, and ioctl等操作的接口api。这样进程A和进程B就可以通过内核进程进行通信了。进程中大部分的通信都是通过ioctl（binderFd, BINDER_WRITE_READ, &bwd）来进行的。bwd 的定义如下：

struct binder_write_read {  signed long write_size;/* bytes to write */ signed long write_consumed; /* bytes consumed by driver */  unsigned long write_buffer; signed long read_size;  /* bytes to read */ signed long read_consumed;  /* bytes consumed by driver */  unsigned long read_buffer;};

但是上面还有个问题就是client和service要直接和binder driver打交道，但是实际上client和service并不想知道binder相关协议，所以进一步client通过添加proxy代理，service通过添加stub来进一步处理与binder的交互。
在这里插入图片描述
这样的好处是client和service都可以不用直接去和binder打交道。上面的图好像已经很完善了，但是Android系统更进一步封装，不让client知道Binder的存在，Android系统提供了Manager来管理client。如下图：

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这样client只需要交给manager来管理就好了，根本就不用关心进程通信相关的事，关于manager其实是很熟悉的，比如说activity的就是由ActivityManager来控制的，ActivityManager是通过Binder获取ActivityManagerService来控制activity的。这样就不用我们自己来使用Binder来ActivityManagerService通信了。