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Android深入浅出之Binder机制
一 说明
Android系统最常见也是初学者最难搞明白的就是Binder了，很多很多的Service就是通过Binder机制来和客户端通讯交互的。所以搞明白Binder的话，在很大程度上就能理解程序运行的流程。
我们这里将以MediaService的例子来分析Binder的使用：
l ServiceManager，这是Android OS的整个服务的管理程序
l MediaService，这个程序里边注册了提供媒体播放的服务程序MediaPlayerService，我们最后只分析这个
l MediaPlayerClient，这个是与MediaPlayerService交互的客户端程序
下面先讲讲MediaService应用程序。
二 MediaService的诞生
MediaService是一个应用程序，虽然Android搞了七七八八的JAVA之类的东西，但是在本质上，它还是一个完整的Linux操作系统，也还没有牛到什么应用程序都是JAVA写。所以，MS(MediaService)就是一个和普通的C++应用程序一样的东西。
MediaService的源码文件在：framework\base\Media\MediaServer\Main_mediaserver.cpp中。让我们看看到底是个什么玩意儿！
int main(int argc, char** argv)
{
//FT，就这么简单？？
//获得一个ProcessState实例
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
//得到一个ServiceManager对象
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();//初始化MediaPlayerService服务
ProcessState::self()->startThreadPool();//看名字，启动Process的线程池？
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//将自己加入到刚才的线程池？
}
其中，我们只分析MediaPlayerService。
这么多疑问，看来我们只有一个个函数深入分析了。不过，这里先简单介绍下sp这个东西。
sp，究竟是smart pointer还是strong pointer呢？其实我后来发现不用太关注这个，就把它当做一个普通的指针看待，即sp<IServiceManager>======》IServiceManager*吧。sp是google搞出来的为了方便C/C++程序员管理指针的分配和释放的一套方法，类似JAVA的什么WeakReference之类的。我个人觉得，要是自己写程序的话，不用这个东西也成。
好了，以后的分析中，sp<XXX>就看成是XXX*就可以了。
第一个调用的函数是ProcessState::self()，然后赋值给了proc变量，程序运行完，proc会自动delete内部的内容，所以就自动释放了先前分配的资源。
ProcessState位置在framework\base\libs\binder\ProcessState.cpp
sp<ProcessState> ProcessState::self()
{
if (gProcess != NULL) return gProcess;---->第一次进来肯定不走这儿
AutoMutex _l(gProcessMutex);--->锁保护
if (gProcess == NULL) gProcess = new ProcessState;--->创建一个ProcessState对象
return gProcess;--->看见没，这里返回的是指针，但是函数返回的是sp<xxx>，所以
//把sp<xxx>看成是XXX*是可以的
}
再来看看ProcessState构造函数
//这个构造函数看来很重要
ProcessState::ProcessState()
: mDriverFD(open_driver())----->Android很多代码都是这么写的,稍不留神就没看见这里调用了一个很重要的函数
, mVMStart(MAP_FAILED)//映射内存的起始地址
, mManagesContexts(false)
, mBinderContextCheckFunc(NULL)
, mBinderContextUserData(NULL)
, mThreadPoolStarted(false)
, mThreadPoolSeq(1)
{
if (mDriverFD >= 0) {
//BIDNER_VM_SIZE定义为(1*1024*1024) - (4096 *2) 1M-8K
mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE,
mDriverFD, 0);//这个需要你自己去man mmap的用法了，不过大概意思就是
//将fd映射为内存，这样内存的memcpy等操作就相当于write/read(fd)了
}
...
}
最讨厌这种在构造list中添加函数的写法了，常常疏忽某个变量的初始化是一个函数调用的结果。
open_driver，就是打开/dev/binder这个设备，这个是android在内核中搞的一个专门用于完成
进程间通讯而设置的一个虚拟的设备。BTW，说白了就是内核的提供的一个机制，这个和我们用socket加NET_LINK方式和内核通讯是一个道理。
static int open_driver()
{
int fd = open("/dev/binder", O_RDWR);//打开/dev/binder
if (fd >= 0) {
....
size_t maxThreads = 15;
//通过ioctl方式告诉内核，这个fd支持最大线程数是15个。
result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads); }
return fd;
好了，到这里Process::self就分析完了，到底干什么了呢？
l 打开/dev/binder设备，这样的话就相当于和内核binder机制有了交互的通道
l 映射fd到内存，设备的fd传进去后，估计这块内存是和binder设备共享的
接下来，就到调用defaultServiceManager()地方了。
defaultServiceManager位置在framework\base\libs\binder\IServiceManager.cpp中
sp<IServiceManager> defaultServiceManager()
{
if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;
//又是一个单例，设计模式中叫 singleton。
{
AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);
if (gDefaultServiceManager == NULL) {
//真正的gDefaultServiceManager是在这里创建的喔
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
}
}
return gDefaultServiceManager;
}
-----》
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
ProcessState::self，肯定返回的是刚才创建的gProcess，然后调用它的getContextObject，注意，传进去的是NULL，即0
//回到ProcessState类，
sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)
{
if (supportsProcesses()) {//该函数根据打开设备是否成功来判断是否支持process，
//在真机上肯定走这个
return getStrongProxyForHandle(0);//注意，这里传入0
}
}
----》进入到getStrongProxyForHandle，函数名字怪怪的，经常严重阻碍大脑运转
//注意这个参数的命名，handle。搞过windows的应该比较熟悉这个名字，这是对
//资源的一种标示，其实说白了就是某个数据结构，保存在数组中，然后handle是它在这个数组中的索引。--->就是这么一个玩意儿
sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)
{
sp<IBinder> result;
AutoMutex _l(mLock);
handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);--》哈哈，果然，从数组中查找对应
索引的资源，lookupHandleLocked这个就不说了，内部会返回一个handle_entry
下面是 handle_entry 的结构
/*
struct handle_entry {
IBinder* binder;--->Binder
RefBase::weakref_type* refs;-->不知道是什么，不影响.
};
*/
if (e != NULL) {
IBinder* b = e->binder; -->第一次进来，肯定为空
if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) {
b = new BpBinder(handle); --->看见了吧，创建了一个新的BpBinder
e->binder = b;
result = b;
}....
}
return result; 返回刚才创建的BpBinder。
}
//到这里，是不是有点乱了？对，当人脑分析的函数调用太深的时候，就容易忘记。
我们是从gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(
ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
开始搞的，现在，这个函数调用将变成
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
BpBinder又是个什么玩意儿？Android名字起得太眼花缭乱了。
因为还没介绍Binder机制的大架构，所以这里介绍BpBinder不合适，但是又讲到BpBinder了，不介绍Binder架构似乎又说不清楚....，sigh！
恩，还是继续把层层深入的函数调用栈化繁为简吧，至少大脑还可以工作。先看看BpBinder的构造函数把。
BpBinder位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp中。
BpBinder::BpBinder(int32_t handle)
: mHandle(handle) //注意，接上述内容，这里调用的时候传入的是0
, mAlive(1)
, mObitsSent(0)
, mObituaries(NULL)
{
IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);//FT，竟然到IPCThreadState::self()
}
这里一块说说吧，IPCThreadState::self估计怎么着又是一个singleton吧？
//该文件位置在framework\base\libs\binder\IPCThreadState.cpp
IPCThreadState* IPCThreadState::self()
{
if (gHaveTLS) {//第一次进来为false
restart:
const pthread_key_t k = gTLS;
//TLS是Thread Local Storage的意思，不懂得自己去google下它的作用吧。这里只需要
//知道这种空间每个线程有一个，而且线程间不共享这些空间，好处是？我就不用去搞什么
//同步了。在这个线程，我就用这个线程的东西，反正别的线程获取不到其他线程TLS中的数据。===》这句话有漏洞，钻牛角尖的明白大概意思就可以了。
//从线程本地存储空间中获得保存在其中的IPCThreadState对象
//这段代码写法很晦涩，看见没，只有pthread_getspecific,那么肯定有地方调用
// pthread_setspecific。
IPCThreadState* st = (IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);
if (st) return st;
return new IPCThreadState;//new一个对象，
}
if (gShutdown) return NULL;
pthread_mutex_lock(&gTLSMutex);
if (!gHaveTLS) {
if (pthread_key_create(&gTLS, threadDestructor) != 0) {
pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
return NULL;
}
gHaveTLS = true;
}
pthread_mutex_unlock(&gTLSMutex);
goto restart; //我FT，其实goto没有我们说得那样卑鄙，汇编代码很多跳转语句的。
//关键是要用好。
}
//这里是构造函数，在构造函数里边pthread_setspecific
IPCThreadState::IPCThreadState()
: mProcess(ProcessState::self()), mMyThreadId(androidGetTid())
{
pthread_setspecific(gTLS, this);
clearCaller();
mIn.setDataCapacity(256);
//mIn,mOut是两个Parcel，干嘛用的啊？把它看成是命令的buffer吧。再深入解释，又会大脑停摆的。
mOut.setDataCapacity(256);
}
出来了，终于出来了....，恩，回到BpBinder那。
BpBinder::BpBinder(int32_t handle)
: mHandle(handle) //注意，接上述内容，这里调用的时候传入的是0
, mAlive(1)
, mObitsSent(0)
, mObituaries(NULL)
{
......
IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);
什么incWeakHandle，不讲了..
}
喔，new BpBinder就算完了。到这里，我们创建了些什么呢？
l ProcessState有了。
l IPCThreadState有了，而且是主线程的。
l BpBinder有了，内部handle值为0
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
终于回到原点了，大家是不是快疯掉了？
interface_cast，我第一次接触的时候，把它看做类似的static_cast一样的东西，然后死活也搞不明白 BpBinder*指针怎么能强转为IServiceManager*，花了n多时间查看BpBinder是否和IServiceManager继承还是咋的....。
终于，我用ctrl+鼠标(source insight)跟踪进入了interface_cast
IInterface.h位于framework/base/include/binder/IInterface.h
template<typename INTERFACE>
inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
return INTERFACE::asInterface(obj);
}
所以，上面等价于：
inline sp<IServiceManager> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
return IServiceManager::asInterface(obj);
}
看来，只能跟到IServiceManager了。
IServiceManager.h---》framework/base/include/binder/IServiceManager.h
看看它是如何定义的:
class IServiceManager : public IInterface
{
//ServiceManager,字面上理解就是Service管理类，管理什么？增加服务，查询服务等
//这里仅列出增加服务addService函数
public:
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);
virtual status_t addService( const String16& name,
const sp<IBinder>& service) = 0;
};
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager)？？
怎么和MFC这么类似？微软的影响很大啊！知道MFC的，有DELCARE肯定有IMPLEMENT
果然，这两个宏DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)都在
刚才的IInterface.h中定义。我们先看看DECLARE_META_INTERFACE这个宏往IServiceManager加了什么？
下面是DECLARE宏
#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE) \
static const android::String16 descriptor; \
static android::sp<I##INTERFACE> asInterface( \
const android::sp<android::IBinder>& obj); \
virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; \
I##INTERFACE(); \
virtual ~I##INTERFACE();
我们把它兑现到IServiceManager就是：
static const android::String16 descriptor; -->喔，增加一个描述字符串
static android::sp< IServiceManager > asInterface(const android::sp<android::IBinder>&
obj) ---》增加一个asInterface函数
virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; ---》增加一个get函数
估计其返回值就是descriptor这个字符串
IServiceManager (); \
virtual ~IServiceManager();增加构造和虚析购函数...
那IMPLEMENT宏在哪定义的呢？
见IServiceManager.cpp。位于framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp
IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager");
下面是这个宏的定义
#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME) \
const android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME); \
const android::String16& \
I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const { \
return I##INTERFACE::descriptor; \
} \
android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface( \
const android::sp<android::IBinder>& obj) \
{ \
android::sp<I##INTERFACE> intr; \
if (obj != NULL) { \
intr = static_cast<I##INTERFACE*>( \
obj->queryLocalInterface( \
I##INTERFACE::descriptor).get()); \
if (intr == NULL) { \
intr = new Bp##INTERFACE(obj); \
} \
} \
return intr; \
} \
I##INTERFACE::I##INTERFACE() { } \
I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { } \
很麻烦吧？尤其是宏看着头疼。赶紧兑现下吧。
const
android::String16 IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);
const android::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const
{ return IServiceManager::descriptor;//返回上面那个android.os.IServiceManager
} android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(
const android::sp<android::IBinder>& obj)
{
android::sp<IServiceManager> intr;
if (obj != NULL) {
intr = static_cast<IServiceManager *>(
obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get());
if (intr == NULL) {
intr = new BpServiceManager(obj);
}
}
return intr;
}
IServiceManager::IServiceManager () { }
IServiceManager::~ IServiceManager() { }
哇塞，asInterface是这么搞的啊，赶紧分析下吧，还是不知道interface_cast怎么把BpBinder*转成了IServiceManager
我们刚才解析过的interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)),
原来就是调用asInterface(new BpBinder(0))
android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(
const android::sp<android::IBinder>& obj)
{
android::sp<IServiceManager> intr;
if (obj != NULL) {
....
intr = new BpServiceManager(obj);
//神呐，终于看到和IServiceManager相关的东西了，看来
//实际返回的是BpServiceManager(new BpBinder(0))；
}
}
return intr;
}
BpServiceManager是个什么玩意儿？p是什么个意思？
终于可以讲解点架构上的东西了。p是proxy即代理的意思，Bp就是BinderProxy，BpServiceManager，就是SM的Binder代理。既然是代理，那肯定希望对用户是透明的，那就是说头文件里边不会有这个Bp的定义。是吗？
果然，BpServiceManager就在刚才的IServiceManager.cpp中定义。
class BpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager>
//这种继承方式，表示同时继承BpInterface和IServiceManager，这样IServiceManger的
addService必然在这个类中实现
{
public:
//注意构造函数参数的命名 impl，难道这里使用了Bridge模式？真正完成操作的是impl对象？
//这里传入的impl就是new BpBinder(0)
BpServiceManager(const sp<IBinder>& impl)
: BpInterface<IServiceManager>(impl)
{
}
virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
{
待会再说..
}
基类BpInterface的构造函数（经过兑现后）
//这里的参数又叫remote，唉，真是害人不浅啊。
inline BpInterface< IServiceManager >::BpInterface(const sp<IBinder>& remote)
: BpRefBase(remote)
{
}
BpRefBase::BpRefBase(const sp<IBinder>& o)
: mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)
//o.get()，这个是sp类的获取实际数据指针的一个方法，你只要知道
//它返回的是sp<xxxx>中xxx* 指针就行
{
//mRemote就是刚才的BpBinder(0)
...
}
好了，到这里，我们知道了：
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); 返回的实际是BpServiceManager，它的remote对象是BpBinder，传入的那个handle参数是0。
现在重新回到MediaService。
int main(int argc, char** argv)
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
//上面的讲解已经完了
MediaPlayerService::instantiate();//实例化MediaPlayerservice
//看来这里有名堂！
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
到这里，我们把binder设备打开了，得到一个BpServiceManager对象，这表明我们可以和SM打交道了，但是好像没干什么有意义的事情吧？
那下面我们看看后续又干了什么？以MediaPlayerService为例。
它位于framework\base\media\libmediaplayerservice\libMediaPlayerService.cpp
void MediaPlayerService::instantiate() {
defaultServiceManager()->addService(
//传进去服务的名字，传进去new出来的对象
String16("media.player"), new MediaPlayerService());
}
MediaPlayerService::MediaPlayerService()
{
LOGV("MediaPlayerService created");//太简单了
mNextConnId = 1;
}
defaultServiceManager返回的是刚才创建的BpServiceManager
调用它的addService函数。
MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
FT，MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生，BnXXX,BpXXX，快晕了。
Bn 是Binder Native的含义，是和Bp相对的，Bp的p是proxy代理的意思，那么另一端一定有一个和代理打交道的东西，这个就是Bn。
讲到这里会有点乱喔。先分析下，到目前为止都构造出来了什么。
l BpServiceManager
l BnMediaPlayerService
这两个东西不是相对的两端，从BnXXX就可以判断，BpServiceManager对应的应该是BnServiceManager，BnMediaPlayerService对应的应该是BpMediaPlayerService。
我们现在在哪里?对了，我们现在是创建了BnMediaPlayerService，想把它加入到系统的中去。
喔，明白了。我创建一个新的Service—BnMediaPlayerService，想把它告诉ServiceManager。
那我怎么和ServiceManager通讯呢？恩，利用BpServiceManager。所以嘛，我调用了BpServiceManager的addService函数！
为什么要搞个ServiceManager来呢？这个和Android机制有关系。所有Service都需要加入到ServiceManager来管理。同时也方便了Client来查询系统存在哪些Service，没看见我们传入了字符串吗？这样就可以通过Human Readable的字符串来查找Service了。
---》感觉没说清楚...饶恕我吧。
addService是调用的BpServiceManager的函数。前面略去没讲，现在我们看看。
virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
{
Parcel data, reply;
//data是发送到BnServiceManager的命令包
//看见没？先把Interface名字写进去，也就是什么android.os.IServiceManager
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
//再把新service的名字写进去 叫media.player
data.writeString16(name);
//把新服务service—>就是MediaPlayerService写到命令中
data.writeStrongBinder(service);
//调用remote的transact函数
status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
return err == NO_ERROR ? reply.readInt32() : err;
}
我的天，remote()返回的是什么？
remote(){ return mRemote; }-->啊？找不到对应的实际对象了？？？
还记得我们刚才初始化时候说的：
“这里的参数又叫remote，唉，真是害人不浅啊“
原来，这里的mRemote就是最初创建的BpBinder..
好吧，到那里去看看：
BpBinder的位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp
status_t BpBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
//又绕回去了，调用IPCThreadState的transact。
//注意啊，这里的mHandle为0,code是ADD_SERVICE_TRANSACTION,data是命令包
//reply是回复包，flags=0
status_t status = IPCThreadState::self()->transact(
mHandle, code, data, reply, flags);
if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;
return status;
}
...
}
再看看IPCThreadState的transact函数把
status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle,
uint32_t code, const Parcel& data,
Parcel* reply, uint32_t flags)
{
status_t err = data.errorCheck();
flags |= TF_ACCEPT_FDS;
if (err == NO_ERROR) {
//调用writeTransactionData 发送数据
err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL);
}
if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) {
if (reply) {
err = waitForResponse(reply);
} else {
Parcel fakeReply;
err = waitForResponse(&fakeReply);
}
....等回复
err = waitForResponse(NULL, NULL);
....
return err;
}
再进一步，瞧瞧这个...
status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,
int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer)
{
binder_transaction_data tr;
tr.target.handle = handle;
tr.code = code;
tr.flags = binderFlags;
const status_t err = data.errorCheck();
if (err == NO_ERROR) {
tr.data_size = data.ipcDataSize();
tr.data.ptr.buffer = data.ipcData();
tr.offsets_size = data.ipcObjectsCount()*sizeof(size_t);
tr.data.ptr.offsets = data.ipcObjects();
}
....
上面把命令数据封装成binder_transaction_data，然后
写到mOut中，mOut是命令的缓冲区，也是一个Parcel
mOut.writeInt32(cmd);
mOut.write(&tr, sizeof(tr));
//仅仅写到了Parcel中，Parcel好像没和/dev/binder设备有什么关联啊？
恩，那只能在另外一个地方写到binder设备中去了。难道是在？
return NO_ERROR;
}
//说对了，就是在waitForResponse中
status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
int32_t cmd;
int32_t err;
while (1) {
//talkWithDriver，哈哈，应该是这里了
if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break;
err = mIn.errorCheck();
if (err < NO_ERROR) break;
if (mIn.dataAvail() == 0) continue;
//看见没？这里开始操作mIn了，看来talkWithDriver中
//把mOut发出去，然后从driver中读到数据放到mIn中了。
cmd = mIn.readInt32();
switch (cmd) {
case BR_TRANSACTION_COMPLETE:
if (!reply && !acquireResult) goto finish;
break;
.....
return err;
}
status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)
{
binder_write_read bwr;
//中间东西太复杂了，不就是把mOut数据和mIn接收数据的处理后赋值给bwr吗？
status_t err;
do {
//用ioctl来读写
if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)
err = NO_ERROR;
else
err = -errno;
} while (err == -EINTR);
//到这里，回复数据就在bwr中了，bmr接收回复数据的buffer就是mIn提供的
if (bwr.read_consumed > 0) {
mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);
mIn.setDataPosition(0);
}
return NO_ERROR;
}
好了，到这里，我们发送addService的流程就彻底走完了。
BpServiceManager发送了一个addService命令到BnServiceManager，然后收到回复。
先继续我们的main函数。
int main(int argc, char** argv)
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();
---》该函数内部调用addService，把MediaPlayerService信息 add到ServiceManager中
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
这里有个容易搞晕的地方：
MediaPlayerService是一个BnMediaPlayerService,那么它是不是应该等着
BpMediaPlayerService来和他交互呢?但是我们没看见MediaPlayerService有打开binder设备的操作啊！
这个嘛，到底是继续addService操作的另一端BnServiceManager还是先说
BnMediaPlayerService呢？
还是先说BnServiceManager吧。顺便把系统的Binder架构说说。
上面说了，defaultServiceManager返回的是一个BpServiceManager，通过它可以把命令请求发送到binder设备，而且handle的值为0。那么，系统的另外一端肯定有个接收命令的，那又是谁呢？
很可惜啊，BnServiceManager不存在，但确实有一个程序完成了BnServiceManager的工作，那就是service.exe(如果在windows上一定有exe后缀，叫service的名字太多了，这里加exe就表明它是一个程序)
位置在framework/base/cmds/servicemanger.c中。
int main(int argc, char **argv)
{
struct binder_state *bs;
void *svcmgr = BINDER_SERVICE_MANAGER;
bs = binder_open(128*1024);//应该是打开binder设备吧？
binder_become_context_manager(bs) //成为manager
svcmgr_handle = svcmgr;
binder_loop(bs, svcmgr_handler);//处理BpServiceManager发过来的命令
}
看看binder_open是不是和我们猜得一样？
struct binder_state *binder_open(unsigned mapsize)
{
struct binder_state *bs;
bs = malloc(sizeof(*bs));
....
bs->fd = open("/dev/binder", O_RDWR);//果然如此
....
bs->mapsize = mapsize;
bs->mapped = mmap(NULL, mapsize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, bs->fd, 0);
}
再看看binder_become_context_manager
int binder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
return ioctl(bs->fd, BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);//把自己设为MANAGER
}
binder_loop 肯定是从binder设备中读请求，写回复的这么一个循环吧？
void binder_loop(struct binder_state *bs, binder_handler func)
{
int res;
struct binder_write_read bwr;
readbuf[0] = BC_ENTER_LOOPER;
binder_write(bs, readbuf, sizeof(unsigned));
for (;;) {//果然是循环
bwr.read_size = sizeof(readbuf);
bwr.read_consumed = 0;
bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;
res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
//哈哈，收到请求了，解析命令
res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func);
}
这个...后面还要说吗？？
恩，最后有一个类似handleMessage的地方处理各种各样的命令。这个就是
svcmgr_handler,就在ServiceManager.c中
int svcmgr_handler(struct binder_state *bs,
struct binder_txn *txn,
struct binder_io *msg,
struct binder_io *reply)
{
struct svcinfo *si;
uint16_t *s;
unsigned len;
void *ptr;
s = bio_get_string16(msg, &len);
switch(txn->code) {
case SVC_MGR_ADD_SERVICE:
s = bio_get_string16(msg, &len);
ptr = bio_get_ref(msg);
if (do_add_service(bs, s, len, ptr, txn->sender_euid))
return -1;
break;
...
其中，do_add_service真正添加BnMediaService信息
int do_add_service(struct binder_state *bs,
uint16_t *s, unsigned len,
void *ptr, unsigned uid)
{
struct svcinfo *si;
si = find_svc(s, len);s是一个list
si = malloc(sizeof(*si) + (len + 1) * sizeof(uint16_t));
si->ptr = ptr;
si->len = len;
memcpy(si->name, s, (len + 1) * sizeof(uint16_t));
si->name[len] = ‘\0‘;
si->death.func = svcinfo_death;
si->death.ptr = si;
si->next = svclist;
svclist = si; //看见没，这个svclist是一个列表，保存了当前注册到ServiceManager
中的信息
}
binder_acquire(bs, ptr);//这个吗。当这个Service退出后，我希望系统通知我一下，好释放上面malloc出来的资源。大概就是干这个事情的。
binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death);
return 0;
}
喔，对于addService来说，看来ServiceManager把信息加入到自己维护的一个服务列表中了。
为何需要一个这样的东西呢？
原来，Android系统中Service信息都是先add到ServiceManager中，由ServiceManager来集中管理，这样就可以查询当前系统有哪些服务。而且,Android系统中某个服务例如MediaPlayerService的客户端想要和MediaPlayerService通讯的话，必须先向ServiceManager查询MediaPlayerService的信息，然后通过ServiceManager返回的东西再来和MediaPlayerService交互。
毕竟，要是MediaPlayerService身体不好，老是挂掉的话，客户的代码就麻烦了，就不知道后续新生的MediaPlayerService的信息了，所以只能这样：
l MediaPlayerService向SM注册
l MediaPlayerClient查询当前注册在SM中的MediaPlayerService的信息
l 根据这个信息，MediaPlayerClient和MediaPlayerService交互
另外，ServiceManager的handle标示是0，所以只要往handle是0的服务发送消息了，最终都会被传递到ServiceManager中去。
三 MediaService的运行
上一节的知识，我们知道了：
l defaultServiceManager得到了BpServiceManager，然后MediaPlayerService 实例化后，调用BpServiceManager的addService函数
l 这个过程中，是service_manager收到addService的请求，然后把对应信息放到自己保存的一个服务list中
到这儿，我们可看到，service_manager有一个binder_looper函数，专门等着从binder中接收请求。虽然service_manager没有从BnServiceManager中派生，但是它肯定完成了BnServiceManager的功能。
同样，我们创建了MediaPlayerService即BnMediaPlayerService，那它也应该：
l 打开binder设备
l 也搞一个looper循环，然后坐等请求
service，service，这个和网络编程中的监听socket的工作很像嘛！
好吧，既然MediaPlayerService的构造函数没有看到显示的打开binder设备，那么我们看看它的父类即BnXXX又到底干了些什么呢？
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
// MediaPlayerService从BnMediaPlayerService派生
//而BnMediaPlayerService从BnInterface和IMediaPlayerService同时派生
class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
};
看起来，BnInterface似乎更加和打开设备相关啊。
template<typename INTERFACE>
class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder
{
public:
virtual sp<IInterface> queryLocalInterface(const String16& _descriptor);
virtual const String16& getInterfaceDescriptor() const;
protected:
virtual IBinder* onAsBinder();
};
兑现后变成
class BnInterface : public IMediaPlayerService, public BBinder
BBinder?BpBinder？是不是和BnXXX以及BpXXX对应的呢？如果是，为什么又叫BBinder呢？
BBinder::BBinder()
: mExtras(NULL)
{
//没有打开设备的地方啊？
}
完了？难道我们走错方向了吗？难道不是每个Service都有对应的binder设备fd吗？
.......
回想下，我们的Main_MediaService程序，有哪里打开过binder吗？
int main(int argc, char** argv)
{
//对啊，我在ProcessState中不是打开过binder了吗？
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();
......
啊?原来打开binder设备的地方是和进程相关的啊？一个进程打开一个就可以了。那么，我在哪里进行类似的消息循环looper操作呢？
...
//难道是下面两个？
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
看看startThreadPool吧
void ProcessState::startThreadPool()
{
...
spawnPooledThread(true);
}
void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)
{
sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);isMain是TRUE
//创建线程池，然后run起来，和java的Thread何其像也。
t->run(buf);
}
PoolThread从Thread类中派生，那么此时会产生一个线程吗？看看PoolThread和Thread的构造吧
PoolThread::PoolThread(bool isMain)
: mIsMain(isMain)
{
}
Thread::Thread(bool canCallJava)//canCallJava默认值是true
: mCanCallJava(canCallJava),
mThread(thread_id_t(-1)),
mLock("Thread::mLock"),
mStatus(NO_ERROR),
mExitPending(false), mRunning(false)
{
}
喔，这个时候还没有创建线程呢。然后调用PoolThread::run，实际调用了基类的run。
status_t Thread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)
{
bool res;
if (mCanCallJava) {
res = createThreadEtc(_threadLoop,//线程函数是_threadLoop
this, name, priority, stack, &mThread);
}
//终于，在run函数中，创建线程了。从此
主线程执行
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
新开的线程执行_threadLoop
我们先看看_threadLoop
int Thread::_threadLoop(void* user)
{
Thread* const self = static_cast<Thread*>(user);
sp<Thread> strong(self->mHoldSelf);
wp<Thread> weak(strong);
self->mHoldSelf.clear();
do {
...
if (result && !self->mExitPending) {
result = self->threadLoop();哇塞，调用自己的threadLoop
}
}
我们是PoolThread对象，所以调用PoolThread的threadLoop函数
virtual bool PoolThread ::threadLoop()
{
//mIsMain为true。
//而且注意，这是一个新的线程，所以必然会创建一个
新的IPCThreadState对象（记得线程本地存储吗？TLS），然后
IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
return false;
}
主线程和工作线程都调用了joinThreadPool，看看这个干嘛了！
void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
{
mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);
status_t result;
do {
int32_t cmd;
result = talkWithDriver();
result = executeCommand(cmd);
}
} while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);
mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);
talkWithDriver(false);
}
看到没？有loop了，但是好像是有两个线程都执行了这个啊！这里有两个消息循环？
下面看看executeCommand
status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)
{
BBinder* obj;
RefBase::weakref_type* refs;
status_t result = NO_ERROR;
case BR_TRANSACTION:
{
binder_transaction_data tr;
result = mIn.read(&tr, sizeof(tr));
//来了一个命令，解析成BR_TRANSACTION,然后读取后续的信息
Parcel reply;
if (tr.target.ptr) {
//这里用的是BBinder。
sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);
const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);
}
让我们看看BBinder的transact函数干嘛了
status_t BBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
就是调用自己的onTransact函数嘛
err = onTransact(code, data, reply, flags);
return err;
}
BnMediaPlayerService从BBinder派生，所以会调用到它的onTransact函数
终于水落石出了，让我们看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函数。
status_t BnMediaPlayerService::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
// BnMediaPlayerService从BBinder和IMediaPlayerService派生，所有IMediaPlayerService
//看到下面的switch没？所有IMediaPlayerService提供的函数都通过命令类型来区分
//
switch(code) {
case CREATE_URL: {
CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);
create是一个虚函数，由MediaPlayerService来实现！！
sp<IMediaPlayer> player = create(
pid, client, url, numHeaders > 0 ? &headers : NULL);
reply->writeStrongBinder(player->asBinder());
return NO_ERROR;
} break;
其实，到这里，我们就明白了。BnXXX的onTransact函数收取命令，然后派发到派生类的函数，由他们完成实际的工作。
说明：
这里有点特殊，startThreadPool和joinThreadPool完后确实有两个线程，主线程和工作线程，而且都在做消息循环。为什么要这么做呢？他们参数isMain都是true。不知道google搞什么。难道是怕一个线程工作量太多，所以搞两个线程来工作？这种解释应该也是合理的。
网上有人测试过把最后一句屏蔽掉，也能正常工作。但是难道主线程提出了，程序还能不退出吗？这个...管它的，反正知道有两个线程在那处理就行了。
四 MediaPlayerClient
这节讲讲MediaPlayerClient怎么和MediaPlayerService交互。
使用MediaPlayerService的时候，先要创建它的BpMediaPlayerService。我们看看一个例子
IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()
{
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
sp<IBinder> binder;
do {
//向SM查询对应服务的信息，返回binder
binder = sm->getService(String16("media.player"));
if (binder != 0) {
break;
}
usleep(500000); // 0.5 s
} while(true);
//通过interface_cast，将这个binder转化成BpMediaPlayerService
//注意，这个binder只是用来和binder设备通讯用的，实际
//上和IMediaPlayerService的功能一点关系都没有。
//还记得我说的Bridge模式吗?BpMediaPlayerService用这个binder和BnMediaPlayerService
//通讯。
sMediaPlayerService = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);
}
return sMediaPlayerService;
}
为什么反复强调这个Bridge？其实也不一定是Bridge模式，但是我真正想说明的是：
Binder其实就是一个和binder设备打交道的接口，而上层IMediaPlayerService只不过把它当做一个类似socket使用罢了。我以前经常把binder和上层类IMediaPlayerService的功能混到一起去。
当然，你们不一定会犯这个错误。但是有一点请注意：
刚才那个getMediaPlayerService代码是C++层的，但是整个使用的例子确实JAVA->JNI层的调用。如果我要写一个纯C++的程序该怎么办？
int main()
{
getMediaPlayerService();直接调用这个函数能获得BpMediaPlayerService吗？
不能，为什么？因为我还没打开binder驱动呐！但是你在JAVA应用程序里边却有google已经替你
封装好了。
所以，纯native层的代码，必须也得像下面这样处理：
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());//这个其实不是必须的，因为
//好多地方都需要这个，所以自动也会创建.
getMediaPlayerService();
还得起消息循环呐，否则如果Bn那边有消息通知你，你怎么接受得到呢？
ProcessState::self()->startThreadPool();
//至于主线程是否也需要调用消息循环，就看个人而定了。不过一般是等着接收其他来源的消息，例如socket发来的命令，然后控制MediaPlayerService就可以了。
}
五 实现自己的Service
好了，我们学习了这么多Binder的东西，那么想要实现一个自己的Service该咋办呢？
如果是纯C++程序的话，肯定得类似main_MediaService那样干了。
int main()
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
sm->addService(“service.name”,new XXXService());
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
看看XXXService怎么定义呢？
我们需要一个Bn，需要一个Bp，而且Bp不用暴露出来。那么就在BnXXX.cpp中一起实现好了。
另外，XXXService提供自己的功能，例如getXXX调用
XXX接口是和XXX服务相关的，例如提供getXXX，setXXX函数，和应用逻辑相关。
需要从IInterface派生
class IXXX: public IInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏
virtual getXXX() = 0;
virtual setXXX() = 0;
}这是一个接口。
为了把IXXX加入到Binder结构，需要定义BnXXX和对客户端透明的BpXXX。
其中BnXXX是需要有头文件的。BnXXX只不过是把IXXX接口加入到Binder架构中来，而不参与实际的getXXX和setXXX应用层逻辑。
这个BnXXX定义可以和上面的IXXX定义放在一块。分开也行。
class BnXXX: public BnInterface<IXXX>
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
//由于IXXX是个纯虚类，而BnXXX只实现了onTransact函数，所以BnXXX依然是
一个纯虚类
};
有了DECLARE，那我们在某个CPP中IMPLEMNT它吧。那就在IXXX.cpp中吧。
IMPLEMENT_META_INTERFACE(XXX, "android.xxx.IXXX");//IMPLEMENT宏
status_t BnXXX::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch(code) {
case GET_XXX: {
CHECK_INTERFACE(IXXX, data, reply);
读请求参数
调用虚函数getXXX()
return NO_ERROR;
} break; //SET_XXX类似
BpXXX也在这里实现吧。
class BpXXX: public BpInterface<IXXX>
{
public:
BpXXX (const sp<IBinder>& impl)
: BpInterface< IXXX >(impl)
{
}
vitural getXXX()
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor());
data.writeInt32(pid);
remote()->transact(GET_XXX, data, &reply);
return;
}
//setXXX类似
至此，Binder就算分析完了，大家看完后，应该能做到以下几点：
l 如果需要写自己的Service的话，总得知道系统是怎么个调用你的函数，恩。对。有2个线程在那不停得从binder设备中收取命令，然后调用你的函数呢。恩，这是个多线程问题。
l 如果需要跟踪bug的话，得知道从Client端调用的函数，是怎么最终传到到远端的Service。这样，对于一些函数调用，Client端跟踪完了，我就知道转到Service去看对应函数调用了。反正是同步方式。也就是Client一个函数调用会一直等待到Service返回为止。
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