Android中怎么利用Binder实现跨进程通信

Android中怎么利用Binder实现跨进程通信,相信很多没有经验的人对此束手无策,为此本文总结了问题出现的原因和解决方法,通过这篇文章希望你能解决这个问题。

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目录

Android中怎么利用Binder实现跨进程通信


  1. Binder到底是什么?

  • 中文即 粘合剂,意思为粘合了两个不同的进程

  • 网上有很多对Binder的定义,但都说不清楚:Binder是跨进程通信方式、它实现了IBinder接口,是连接 ServiceManager的桥梁blabla,估计大家都看晕了,没法很好的理解

  • 我认为:对于Binder的定义,在不同场景下其定义不同

Android中怎么利用Binder实现跨进程通信

在本文的讲解中,按照 大角度 -> 小角度去分析Binder,即:

  • 先从 机制、模型的角度去分析 整个Binder跨进程通信机制的模型

    其中,会详细分析模型组成中的 Binder驱动

  • 再 从源码实现角度,分析 BinderAndroid中的具体实现

从而全方位地介绍 Binder,希望你们会喜欢。


2. 知识储备

在讲解Binder前,我们先了解一些基础知识

2.1 进程空间分配

  • 一个进程空间分为 用户空间 & 内核空间(Kernel),即把进程内 用户 & 内核 隔离开来

  • 二者区别:

    1. 进程间,用户空间的数据不可共享,所以用户空间 = 不可共享空间

    2. 进程间,内核空间的数据可共享,所以内核空间 = 可共享空间

  • 进程内 用户 与 内核 进行交互 称为系统调用

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2.2 进程隔离

为了保证 安全性 & 独立性,一个进程 不能直接操作或者访问另一个进程,即Android的进程是相互独立、隔离的

2.3 跨进程通信(  IPC

  • 隔离后,由于某些需求,进程间 需要合作 / 交互

  • 跨进程间通信的原理

    1. 先通过 进程间 的内核空间进行 数据交互

    2. 再通过 进程内 的用户空间 & 内核空间进行 数据交互,从而实现 进程间的用户空间 的数据交互

Android中怎么利用Binder实现跨进程通信

Binder,就是充当 连接 两个进程(内核空间)的通道。


3. Binder 跨进程通信机制 模型

3.1 模型原理

Binder 跨进程通信机制 模型 基于 Client - Server 模式,模型原理图如下:

相信我,一张图就能解决问题

Android中怎么利用Binder实现跨进程通信

3.2 额外说明

说明1:Client进程、Server进程 & Service Manager 进程之间的交互都必须通过Binder驱动(使用 openioctl文件操作函数),而非直接交互**

原因:

  1. Client进程、Server进程 & Service Manager进程属于进程空间的用户空间,不可进行进程间交互

  2. Binder驱动 属于 进程空间的 内核空间,可进行进程间 & 进程内交互

所以,原理图可表示为以下:

虚线表示并非直接交互

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说明2:  
Binder驱动 & Service Manager进程 属于 Android基础架构(即系统已经实现好了);而Client 进程 和 Server 进程 属于Android应用层(需要开发者自己实现)

所以,在进行跨进程通信时,开发者只需自定义Client  &  Server 进程 并 显式使用上述3个步骤,最终借助 Android的基本架构功能就可完成进程间通信

Android中怎么利用Binder实现跨进程通信

说明3:Binder请求的线程管理
  • Server进程会创建很多线程来处理Binder请求

  • 管理Binder模型的线程是采用Binder驱动的线程池,并由Binder驱动自身进行管理

    而不是由Server进程来管理的

  • 一个进程的Binder线程数默认最大是16,超过的请求会被阻塞等待空闲的Binder线程。

    所以,在进程间通信时处理并发问题时,如使用ContentProvider时,它的CRUD(创建、检索、更新和删除)方法只能同时有16个线程同时工作

  • 至此,我相信大家对Binder 跨进程通信机制 模型 已经有了一个非常清晰的定性认识

  • 下面,我将通过一个实例,分析Binder跨进程通信机制 模型在 Android中的具体代码实现方式

    即分析 上述步骤在Android中具体是用代码如何实现的



4. Binder机制 在Android中的具体实现原理

  • Binder机制在 Android中的实现主要依靠 Binder类,其实现了IBinder 接口

    下面会详细说明

  • 实例说明:Client进程 需要调用 Server进程的加法函数(将整数a和b相加)

    即:

    1. Client进程 需要传两个整数给 Server进程

    2. Server进程 需要把相加后的结果 返回给Client进程

  • 具体步骤
    下面,我会根据Binder 跨进程通信机制 模型的步骤进行分析

步骤1:注册服务

  • 过程描述
    Server进程 通过Binder驱动 向  Service Manager进程 注册服务

  • 代码实现
    Server进程 创建 一个 Binder 对象

    1. Binder 实体是 Server进程 在 Binder 驱动中的存在形式

    2. 该对象保存 ServerServiceManager 的信息(保存在内核空间中)

    3. Binder 驱动通过 内核空间的Binder 实体 找到用户空间的Server对象

注册服务后,Binder驱动持有 Server进程创建的Binder实体

步骤2:获取服务

  • Client进程 使用 某个 service前(此处是 相加函数),须 通过Binder驱动 向 ServiceManager进程 获取相应的Service信息

  • 具体代码实现过程如下:

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此时,Client进程与 Server进程已经建立了连接

步骤3:使用服务

Client进程 根据获取到的 Service信息(Binder代理对象),通过Binder驱动 建立与 该Service所在Server进程通信的链路,并开始使用服务

  • 过程描述

    1. Client进程 将参数(整数a和b)发送到Server进程

    2. Server进程 根据Client进程要求调用 目标方法(即加法函数)

    3. Server进程 将目标方法的结果(即加法后的结果)返回给Client进程

  • 代码实现过程

步骤1: Client进程 将参数(整数a和b)发送到Server进程

步骤2:Server进程根据Client进要求 调用 目标方法(即加法函数)

步骤3:Server进程 将目标方法的结果(即加法后的结果)返回给Client进程

  • 总结
    下面,我用一个原理图 & 流程图来总结步骤3的内容

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原理图

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5. 优点

对比 LinuxAndroid基于Linux)上的其他进程通信方式(管道/消息队列/共享内存/信号量/Socket),Binder 机制的优点有:

  • 高效

    1. Binder数据拷贝只需要一次,而管道、消息队列、Socket都需要2次

    2. 通过驱动在内核空间拷贝数据,不需要额外的同步处理

  • 安全性高
    Binder 机制为每个进程分配了 UID/PID 来作为鉴别身份的标示,并且在 Binder 通信时会根据 UID/PID 进行有效性检测

    1. 传统的进程通信方式对于通信双方的身份并没有做出严格的验证

    2. 如,Socket通信 ip地址是客户端手动填入,容易出现伪造

  • 使用简单

    1. 采用Client/Server 架构

    2. 实现 面向对象的调用方式,即在使用Binder时就和调用一个本地对象实例一样


6. 总结

  • 本文主要详细讲解 跨进程通信模型 Binder机制 ,总结如下:

Android中怎么利用Binder实现跨进程通信

定义

Android中怎么利用Binder实现跨进程通信


看完上述内容,你们掌握Android中怎么利用Binder实现跨进程通信的方法了吗?如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容,欢迎关注创新互联行业资讯频道,感谢各位的阅读!


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