Android深入淺出之Binder機制

一說明
 Android系統最常見也是初學者最難搞明白的就是Binder瞭,很多很多的Service就是通過Binder機制來和客戶端通訊交互的。所以搞明白Binder的話,在很大程度上就能理解程序運行的流程。
我們這裡將以MediaService的例子來分析Binder的使用:
l        ServiceManager,這是Android OS的整個服務的管理程序
l        MediaService,這個程序裡邊註冊瞭提供媒體播放的服務程序MediaPlayerService,我們最後隻分析這個
l        MediaPlayerClient,這個是與MediaPlayerService交互的客戶端程序
下面先講講MediaService應用程序。
二 MediaService的誕生
MediaService是一個應用程序,雖然Android搞瞭七七八八的JAVA之類的東西,但是在本質上,它還是一個完整的Linux操作系統,也還沒有牛到什麼應用程序都是JAVA寫。所以,MS(MediaService)就是一個和普通的C++應用程序一樣的東西。
MediaService的源碼文件在:framework\base\Media\MediaServer\Main_mediaserver.cpp中。讓我們看看到底是個什麼玩意兒!
int main(int argc,char** argv)
{
//FT,就這麼簡單??
//獲得一個ProcessState實例
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
//得到一個ServiceManager對象
    sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager();
    MediaPlayerService::instantiate();//初始化MediaPlayerService服務
    ProcessState::self()->startThreadPool();//看名字,啟動Process的線程池?
   IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//將自己加入到剛才的線程池?
}
其中,我們隻分析MediaPlayerService。
這麼多疑問,看來我們隻有一個個函數深入分析瞭。不過,這裡先簡單介紹下sp這個東西。
sp,究竟是smartpointer還是strong pointer呢?其實我後來發現不用太關註這個,就把它當做一個普通的指針看待,即sp<IServiceManager>======》IServiceManager*吧。sp是google搞出來的為瞭方便C/C++程序員管理指針的分配和釋放的一套方法,類似JAVA的什麼WeakReference之類的。我個人覺得,要是自己寫程序的話,不用這個東西也成。
好瞭,以後的分析中,sp<XXX>就看成是XXX*就可以瞭。
2.1 ProcessState
第一個調用的函數是ProcessState::self(),然後賦值給瞭proc變量,程序運行完,proc會自動delete內部的內容,所以就自動釋放瞭先前分配的資源。
ProcessState位置在framework\base\libs\binder\ProcessState.cpp
sp<ProcessState>ProcessState::self()
{
    if (gProcess != NULL) return gProcess;—->第一次進來肯定不走這兒
    AutoMutex _l(gProcessMutex);—>鎖保護
    if (gProcess == NULL) gProcess = newProcessState;—>創建一個ProcessState對象
returngProcess;—>看見沒,這裡返回的是指針,但是函數返回的是sp<xxx>,所以
//把sp<xxx>看成是XXX*是可以的
}
再來看看ProcessState構造函數
//這個構造函數看來很重要
ProcessState::ProcessState()
    : mDriverFD(open_driver())—–>Android很多代碼都是這麼寫的,稍不留神就沒看見這裡調用瞭一個很重要的函數
    , mVMStart(MAP_FAILED)//映射內存的起始地址
    , mManagesContexts(false)
    , mBinderContextCheckFunc(NULL)
    , mBinderContextUserData(NULL)
    , mThreadPoolStarted(false)
    , mThreadPoolSeq(1)
{
if(mDriverFD >= 0) {
//BIDNER_VM_SIZE定義為(1*1024*1024) – (4096 *2) 1M-8K
        mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE,PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE,
 mDriverFD, 0);//這個需要你自己去man mmap的用法瞭,不過大概意思就是
//將fd映射為內存,這樣內存的memcpy等操作就相當於write/read(fd)瞭
    }
    …
}
最討厭這種在構造list中添加函數的寫法瞭,常常疏忽某個變量的初始化是一個函數調用的結果。
open_driver,就是打開/dev/binder這個設備,這個是android在內核中搞的一個專門用於完成
進程間通訊而設置的一個虛擬的設備。BTW,說白瞭就是內核的提供的一個機制,這個和我們用socket加NET_LINK方式和內核通訊是一個道理。
static intopen_driver()
{
    int fd = open("/dev/binder",O_RDWR);//打開/dev/binder
    if (fd >= 0) {
      ….
        size_t maxThreads = 15;
       //通過ioctl方式告訴內核,這個fd支持最大線程數是15個。
        result = ioctl(fd,BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads);   }
returnfd;
好瞭,到這裡Process::self就分析完瞭,到底幹什麼瞭呢?
l        打開/dev/binder設備,這樣的話就相當於和內核binder機制有瞭交互的通道
l        映射fd到內存,設備的fd傳進去後,估計這塊內存是和binder設備共享的
 
接下來,就到調用defaultServiceManager()地方瞭。
2.2 defaultServiceManager
defaultServiceManager位置在framework\base\libs\binder\IServiceManager.cpp中
sp<IServiceManager>defaultServiceManager()
{
    if (gDefaultServiceManager != NULL) returngDefaultServiceManager;
    //又是一個單例,設計模式中叫singleton。
    {
        AutoMutex_l(gDefaultServiceManagerLock);
        if (gDefaultServiceManager == NULL) {
//真正的gDefaultServiceManager是在這裡創建的喔
            gDefaultServiceManager =interface_cast<IServiceManager>(
               ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
        }
    }
   return gDefaultServiceManager;
}
—–》
gDefaultServiceManager= interface_cast<IServiceManager>(
                ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
ProcessState::self,肯定返回的是剛才創建的gProcess,然後調用它的getContextObject,註意,傳進去的是NULL,即0
//回到ProcessState類,
sp<IBinder>ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)
{
if(supportsProcesses()) {//該函數根據打開設備是否成功來判斷是否支持process,
//在真機上肯定走這個
        return getStrongProxyForHandle(0);//註意,這裡傳入0
    }
}
—-》進入到getStrongProxyForHandle,函數名字怪怪的,經常嚴重阻礙大腦運轉
//註意這個參數的命名,handle。搞過windows的應該比較熟悉這個名字,這是對
//資源的一種標示,其實說白瞭就是某個數據結構,保存在數組中,然後handle是它在這個數組中的索引。—>就是這麼一個玩意兒
sp<IBinder>ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)
{
    sp<IBinder> result;
    AutoMutex _l(mLock);
handle_entry*e = lookupHandleLocked(handle);–》哈哈,果然,從數組中查找對應
索引的資源,lookupHandleLocked這個就不說瞭,內部會返回一個handle_entry
 下面是 handle_entry 的結構
/*
struct handle_entry {
                IBinder* binder;—>Binder
                RefBase::weakref_type* refs;–>不知道是什麼,不影響.
            };
*/
    if (e != NULL) {
        IBinder* b = e->binder; –>第一次進來,肯定為空
        if (b == NULL ||!e->refs->attemptIncWeak(this)) {
            b = new BpBinder(handle); —>看見瞭吧,創建瞭一個新的BpBinder
            e->binder = b;
            result = b;
        }….
    }
    return result; 返回剛才創建的BpBinder。
}
//到這裡,是不是有點亂瞭?對,當人腦分析的函數調用太深的時候,就容易忘記。
我們是從gDefaultServiceManager= interface_cast<IServiceManager>(
               ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
開始搞的,現在,這個函數調用將變成
gDefaultServiceManager= interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
BpBinder又是個什麼玩意兒?Android名字起得太眼花繚亂瞭。
因為還沒介紹Binder機制的大架構,所以這裡介紹BpBinder不合適,但是又講到BpBinder瞭,不介紹Binder架構似乎又說不清楚….,sigh!
恩,還是繼續把層層深入的函數調用棧化繁為簡吧,至少大腦還可以工作。先看看BpBinder的構造函數把。
2.3 BpBinder
BpBinder位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp中。
BpBinder::BpBinder(int32_thandle)
    : mHandle(handle) //註意,接上述內容,這裡調用的時候傳入的是0
    , mAlive(1)
    , mObitsSent(0)
    , mObituaries(NULL)
{
  IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);//FT,竟然到IPCThreadState::self()
}
這裡一塊說說吧,IPCThreadState::self估計怎麼著又是一個singleton吧?
//該文件位置在framework\base\libs\binder\IPCThreadState.cpp
IPCThreadState*IPCThreadState::self()
{
    if(gHaveTLS) {//第一次進來為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。這裡隻需要
//知道這種空間每個線程有一個,而且線程間不共享這些空間,好處是?我就不用去搞什麼
//同步瞭。在這個線程,我就用這個線程的東西,反正別的線程獲取不到其他線程TLS中的數據。===》這句話有漏洞,鉆牛角尖的明白大概意思就可以瞭。
//從線程本地存儲空間中獲得保存在其中的IPCThreadState對象
//這段代碼寫法很晦澀,看見沒,隻有pthread_getspecific,那麼肯定有地方調用
//pthread_setspecific。
        IPCThreadState* st =(IPCThreadState*)pthread_getspecific(k);
        if (st) return st;
        return new IPCThreadState;//new一個對象,
    }
  
    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);
gotorestart; //我FT,其實goto沒有我們說得那樣卑鄙,匯編代碼很多跳轉語句的。
//關鍵是要用好。
}
//這裡是構造函數,在構造函數裡邊pthread_setspecific
IPCThreadState::IPCThreadState()
    : mProcess(ProcessState::self()),mMyThreadId(androidGetTid())
{
    pthread_setspecific(gTLS, this);
    clearCaller();
mIn.setDataCapacity(256);
//mIn,mOut是兩個Parcel,幹嘛用的啊?把它看成是命令的buffer吧。再深入解釋,又會大腦停擺的。
    mOut.setDataCapacity(256);
}
出來瞭,終於出來瞭….,恩,回到BpBinder那。
BpBinder::BpBinder(int32_thandle)
    : mHandle(handle) //註意,接上述內容,這裡調用的時候傳入的是0
    , mAlive(1)
    , mObitsSent(0)
    , mObituaries(NULL)
{
……
IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);
什麼incWeakHandle,不講瞭..
}
喔,new BpBinder就算完瞭。到這裡,我們創建瞭些什麼呢?
l        ProcessState有瞭。
l        IPCThreadState有瞭,而且是主線程的。
l        BpBinder有瞭,內部handle值為0
 
gDefaultServiceManager =interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
終於回到原點瞭,大傢是不是快瘋掉瞭?
interface_cast,我第一次接觸的時候,把它看做類似的static_cast一樣的東西,然後死活也搞不明白 BpBinder*指針怎麼能強轉為IServiceManager*,花瞭n多時間查看BpBinder是否和IServiceManager繼承還是咋的….。
終於,我用ctrl+鼠標(source insight)跟蹤進入瞭interface_cast
IInterface.h位於framework/base/include/binder/IInterface.h
template<typenameINTERFACE>
inlinesp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
    return INTERFACE::asInterface(obj);
}
所以,上面等價於:
inline sp<IServiceManager>interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
    return IServiceManager::asInterface(obj);
}
看來,隻能跟到IServiceManager瞭。
IServiceManager.h—》framework/base/include/binder/IServiceManager.h
看看它是如何定義的:
2.4 IServiceManager
classIServiceManager : public IInterface
{
//ServiceManager,字面上理解就是Service管理類,管理什麼?增加服務,查詢服務等
//這裡僅列出增加服務addService函數
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);
     virtual status_t   addService( const String16& name,
                                           const sp<IBinder>& service) = 0;
};
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager)??
怎麼和MFC這麼類似?微軟的影響很大啊!知道MFC的,有DELCARE肯定有IMPLEMENT
果然,這兩個宏DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)都在
剛才的IInterface.h中定義。我們先看看DECLARE_META_INTERFACE這個宏往IServiceManager加瞭什麼?
下面是DECLARE宏
#defineDECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)                               \
    static const android::String16descriptor;                          \
    static android::sp<I##INTERFACE>asInterface(                       \
            constandroid::sp<android::IBinder>& obj);                  \
    virtual const android::String16&getInterfaceDescriptor() const;    \
    I##INTERFACE();                                                    \
    virtual ~I##INTERFACE();   
我們把它兌現到IServiceManager就是:
static constandroid::String16 descriptor;  –>喔,增加一個描述字符串
staticandroid::sp< IServiceManager > asInterface(constandroid::sp<android::IBinder>&
obj) —》增加一個asInterface函數
virtual constandroid::String16& getInterfaceDescriptor() const; —》增加一個get函數
估計其返回值就是descriptor這個字符串
IServiceManager();                                                    \
virtual ~IServiceManager();增加構造和虛析購函數…
那IMPLEMENT宏在哪定義的呢?
見IServiceManager.cpp。位於framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp
IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager,"android.os.IServiceManager");
下面是這個宏的定義
#defineIMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)                       \
    const android::String16I##INTERFACE::descriptor(NAME);            \
    const android::String16&                                            \
           I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const {              \
        return I##INTERFACE::descriptor;                                \
    }                                                                  \
    android::sp<I##INTERFACE>I##INTERFACE::asInterface(               \
            constandroid::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 = newBp##INTERFACE(obj);                         \
            }                                                           \
        }                                                              \
        return intr;                                                   \
    }                                                                  \
    I##INTERFACE::I##INTERFACE() { }                                    \
I##INTERFACE::~I##INTERFACE(){ }                                   \
很麻煩吧?尤其是宏看著頭疼。趕緊兌現下吧。
const
android::String16IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);
constandroid::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const
 { return IServiceManager::descriptor;//返回上面那個android.os.IServiceManager
   }                                                                     android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(
            constandroid::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是這麼搞的啊,趕緊分析下吧,還是不知道interface_cast怎麼把BpBinder*轉成瞭IServiceManager
我們剛才解析過的interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0)),
原來就是調用asInterface(new BpBinder(0))
android::sp<IServiceManager>IServiceManager::asInterface(
            constandroid::sp<android::IBinder>& obj)
    {
        android::sp<IServiceManager>intr;
        if (obj != NULL) {                                            
            ….                                     
                intr = new BpServiceManager(obj);
//神吶,終於看到和IServiceManager相關的東西瞭,看來
//實際返回的是BpServiceManager(new BpBinder(0));                        
            }                                                         
        }                                                             
        return intr;                                                  
}                               
BpServiceManager是個什麼玩意兒?p是什麼個意思?
2.5 BpServiceManager
終於可以講解點架構上的東西瞭。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,那肯定希望對用戶是透明的,那就是說頭文件裡邊不會有這個Bp的定義。是嗎?
果然,BpServiceManager就在剛才的IServiceManager.cpp中定義。
classBpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager>
//這種繼承方式,表示同時繼承BpInterface和IServiceManager,這樣IServiceManger的
addService必然在這個類中實現
{
public:
//註意構造函數參數的命名 impl,難道這裡使用瞭Bridge模式?真正完成操作的是impl對象?
//這裡傳入的impl就是newBpBinder(0)
    BpServiceManager(constsp<IBinder>& impl)
        :BpInterface<IServiceManager>(impl)
    {
    }
     virtual status_t addService(constString16& name, const sp<IBinder>& service)
    {
       待會再說..
}
基類BpInterface的構造函數(經過兌現後)
//這裡的參數又叫remote,唉,真是害人不淺啊。
inlineBpInterface< IServiceManager >::BpInterface(const sp<IBinder>&remote)
    : BpRefBase(remote)
{
}
BpRefBase::BpRefBase(constsp<IBinder>& o)
    : mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)
//o.get(),這個是sp類的獲取實際數據指針的一個方法,你隻要知道
//它返回的是sp<xxxx>中xxx* 指針就行
{
//mRemote就是剛才的BpBinder(0)
   …
}
好瞭,到這裡,我們知道瞭:
sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager(); 返回的實際是BpServiceManager,它的remote對象是BpBinder,傳入的那個handle參數是0。
現在重新回到MediaService。
int main(int argc,char** argv)
{
    sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager>sm = defaultServiceManager();
//上面的講解已經完瞭
MediaPlayerService::instantiate();//實例化MediaPlayerservice
//看來這裡有名堂!
 
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
到這裡,我們把binder設備打開瞭,得到一個BpServiceManager對象,這表明我們可以和SM打交道瞭,但是好像沒幹什麼有意義的事情吧?
2.6 MediaPlayerService
那下面我們看看後續又幹瞭什麼?以MediaPlayerService為例。
它位於framework\base\media\libmediaplayerservice\libMediaPlayerService.cpp
voidMediaPlayerService::instantiate() {
defaultServiceManager()->addService(
//傳進去服務的名字,傳進去new出來的對象
            String16("media.player"),new MediaPlayerService());
}
MediaPlayerService::MediaPlayerService()
{
    LOGV("MediaPlayerServicecreated");//太簡單瞭
    mNextConnId = 1;
}
defaultServiceManager返回的是剛才創建的BpServiceManager
調用它的addService函數。
MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生
classMediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
FT,MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生,BnXXX,BpXXX,快暈瞭。
Bn 是Binder Native的含義,是和Bp相對的,Bp的p是proxy代理的意思,那麼另一端一定有一個和代理打交道的東西,這個就是Bn。
講到這裡會有點亂喔。先分析下,到目前為止都構造出來瞭什麼。
l        BpServiceManager
l        BnMediaPlayerService
這兩個東西不是相對的兩端,從BnXXX就可以判斷,BpServiceManager對應的應該是BnServiceManager,BnMediaPlayerService對應的應該是BpMediaPlayerService。
我們現在在哪裡?對瞭,我們現在是創建瞭BnMediaPlayerService,想把它加入到系統的中去。
喔,明白瞭。我創建一個新的Service—BnMediaPlayerService,想把它告訴ServiceManager。
那我怎麼和ServiceManager通訊呢?恩,利用BpServiceManager。所以嘛,我調用瞭BpServiceManager的addService函數!
為什麼要搞個ServiceManager來呢?這個和Android機制有關系。所有Service都需要加入到ServiceManager來管理。同時也方便瞭Client來查詢系統存在哪些Service,沒看見我們傳入瞭字符串嗎?這樣就可以通過Human Readable的字符串來查找Service瞭。
—》感覺沒說清楚…饒恕我吧。
2.7 addService
addService是調用的BpServiceManager的函數。前面略去沒講,現在我們看看。
virtual status_taddService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
    {
        Parcel data, reply;
//data是發送到BnServiceManager的命令包
//看見沒?先把Interface名字寫進去,也就是什麼android.os.IServiceManager
       data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
//再把新service的名字寫進去 叫media.player
        data.writeString16(name);
//把新服務service—>就是MediaPlayerService寫到命令中
        data.writeStrongBinder(service);
//調用remote的transact函數
        status_t err =remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
        return err == NO_ERROR ?reply.readInt32() : err;
}
我的天,remote()返回的是什麼?
remote(){ return mRemote; }–>啊?找不到對應的實際對象瞭???
還記得我們剛才初始化時候說的:
“這裡的參數又叫remote,唉,真是害人不淺啊“
原來,這裡的mRemote就是最初創建的BpBinder..
好吧,到那裡去看看:
BpBinder的位置在framework\base\libs\binder\BpBinder.cpp
status_tBpBinder::transact(
    uint32_t code, const Parcel& data,Parcel* reply, uint32_t flags)
{
//又繞回去瞭,調用IPCThreadState的transact。
//註意啊,這裡的mHandle為0,code是ADD_SERVICE_TRANSACTION,data是命令包
//reply是回復包,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函數把
status_tIPCThreadState::transact(int32_t handle,
                                  uint32_tcode, const Parcel& data,
                                  Parcel* reply,uint32_t flags)
{
    status_t err = data.errorCheck();
 
    flags |= TF_ACCEPT_FDS;
  
    if (err == NO_ERROR) {
        //調用writeTransactionData 發送數據
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);
        }
      ….等回復
        err = waitForResponse(NULL, NULL);
   ….  
    return err;
}
再進一步,瞧瞧這個…
status_tIPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,
    int32_t handle, uint32_t code, constParcel& 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();
    }
….
上面把命令數據封裝成binder_transaction_data,然後
寫到mOut中,mOut是命令的緩沖區,也是一個Parcel
    mOut.writeInt32(cmd);
    mOut.write(&tr, sizeof(tr));
//僅僅寫到瞭Parcel中,Parcel好像沒和/dev/binder設備有什麼關聯啊?
恩,那隻能在另外一個地方寫到binder設備中去瞭。難道是在?
    return NO_ERROR;
}
//說對瞭,就是在waitForResponse中
status_tIPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
    int32_t cmd;
    int32_t err;
 
while(1) {
//talkWithDriver,哈哈,應該是這裡瞭
        if ((err=talkWithDriver()) <NO_ERROR) break;
        err = mIn.errorCheck();
        if (err < NO_ERROR) break;
        if (mIn.dataAvail() == 0) continue;
        //看見沒?這裡開始操作mIn瞭,看來talkWithDriver中
//把mOut發出去,然後從driver中讀到數據放到mIn中瞭。
        cmd = mIn.readInt32();
 
        switch (cmd) {
        caseBR_TRANSACTION_COMPLETE:
            if (!reply &&!acquireResult) goto finish;
            break;
   …..
    return err;
}
status_tIPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)
{
binder_write_read bwr;
   //中間東西太復雜瞭,不就是把mOut數據和mIn接收數據的處理後賦值給bwr嗎?
    status_t err;
    do {
//用ioctl來讀寫
        if (ioctl(mProcess->mDriverFD,BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)
            err = NO_ERROR;
        else
            err = -errno;
  } while (err == -EINTR);
//到這裡,回復數據就在bwr中瞭,bmr接收回復數據的buffer就是mIn提供的
        if (bwr.read_consumed > 0) {
            mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);
            mIn.setDataPosition(0);
        }
returnNO_ERROR;
}
好瞭,到這裡,我們發送addService的流程就徹底走完瞭。
BpServiceManager發送瞭一個addService命令到BnServiceManager,然後收到回復。
先繼續我們的main函數。
int main(int argc,char** argv)
{
    sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager();  
MediaPlayerService::instantiate();
—》該函數內部調用addService,把MediaPlayerService信息 add到ServiceManager中
    ProcessState::self()->startThreadPool();
   IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
這裡有個容易搞暈的地方:
MediaPlayerService是一個BnMediaPlayerService,那麼它是不是應該等著
BpMediaPlayerService來和他交互呢?但是我們沒看見MediaPlayerService有打開binder設備的操作啊!
這個嘛,到底是繼續addService操作的另一端BnServiceManager還是先說
BnMediaPlayerService呢?
還是先說BnServiceManager吧。順便把系統的Binder架構說說。
2.8 BnServiceManager
上面說瞭,defaultServiceManager返回的是一個BpServiceManager,通過它可以把命令請求發送到binder設備,而且handle的值為0。那麼,系統的另外一端肯定有個接收命令的,那又是誰呢?
很可惜啊,BnServiceManager不存在,但確實有一個程序完成瞭BnServiceManager的工作,那就是service.exe(如果在windows上一定有exe後綴,叫service的名字太多瞭,這裡加exe就表明它是一個程序)
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);//應該是打開binder設備吧?
    binder_become_context_manager(bs) //成為manager
    svcmgr_handle = svcmgr;
    binder_loop(bs, svcmgr_handler);//處理BpServiceManager發過來的命令
}
看看binder_open是不是和我們猜得一樣?
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
intbinder_become_context_manager(struct binder_state *bs)
{
    return ioctl(bs->fd,BINDER_SET_CONTEXT_MGR, 0);//把自己設為MANAGER
}
binder_loop 肯定是從binder設備中讀請求,寫回復的這麼一個循環吧?
voidbinder_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 (;;) {//果然是循環
        bwr.read_size = sizeof(readbuf);
        bwr.read_consumed = 0;
        bwr.read_buffer = (unsigned) readbuf;
 
       res = ioctl(bs->fd, BINDER_WRITE_READ, &bwr);
      //哈哈,收到請求瞭,解析命令
        res = binder_parse(bs, 0, readbuf,bwr.read_consumed, func);
  }
這個…後面還要說嗎??
恩,最後有一個類似handleMessage的地方處理各種各樣的命令。這個就是
svcmgr_handler,就在ServiceManager.c中
intsvcmgr_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
intdo_add_service(struct binder_state *bs,
                   uint16_t *s, unsigned len,
                   void *ptr, unsigned uid)
{
    struct svcinfo *si;
    si = find_svc(s, len);s是一個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; //看見沒,這個svclist是一個列表,保存瞭當前註冊到ServiceManager
中的信息
    }
   binder_acquire(bs, ptr);//這個嗎。當這個Service退出後,我希望系統通知我一下,好釋放上面malloc出來的資源。大概就是幹這個事情的。
    binder_link_to_death(bs, ptr,&si->death);
    return 0;
}
喔,對於addService來說,看來ServiceManager把信息加入到自己維護的一個服務列表中瞭。
2.9 ServiceManager存在的意義
為何需要一個這樣的東西呢?
原來,Android系統中Service信息都是先add到ServiceManager中,由ServiceManager來集中管理,這樣就可以查詢當前系統有哪些服務。而且,Android系統中某個服務例如MediaPlayerService的客戶端想要和MediaPlayerService通訊的話,必須先向ServiceManager查詢MediaPlayerService的信息,然後通過ServiceManager返回的東西再來和MediaPlayerService交互。
畢竟,要是MediaPlayerService身體不好,老是掛掉的話,客戶的代碼就麻煩瞭,就不知道後續新生的MediaPlayerService的信息瞭,所以隻能這樣:
l        MediaPlayerService向SM註冊
l        MediaPlayerClient查詢當前註冊在SM中的MediaPlayerService的信息
l        根據這個信息,MediaPlayerClient和MediaPlayerService交互
另外,ServiceManager的handle標示是0,所以隻要往handle是0的服務發送消息瞭,最終都會被傳遞到ServiceManager中去。
三 MediaService的運行
上一節的知識,我們知道瞭:
l        defaultServiceManager得到瞭BpServiceManager,然後MediaPlayerService 實例化後,調用BpServiceManager的addService函數
l        這個過程中,是service_manager收到addService的請求,然後把對應信息放到自己保存的一個服務list中
到這兒,我們可看到,service_manager有一個binder_looper函數,專門等著從binder中接收請求。雖然service_manager沒有從BnServiceManager中派生,但是它肯定完成瞭BnServiceManager的功能。
同樣,我們創建瞭MediaPlayerService即BnMediaPlayerService,那它也應該:
l        打開binder設備
l        也搞一個looper循環,然後坐等請求
service,service,這個和網絡編程中的監聽socket的工作很像嘛!
好吧,既然MediaPlayerService的構造函數沒有看到顯示的打開binder設備,那麼我們看看它的父類即BnXXX又到底幹瞭些什麼呢?
3.1 MediaPlayerService打開binder
classMediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
//MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生
//而BnMediaPlayerService從BnInterface和IMediaPlayerService同時派生
classBnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>
{
public:
    virtual status_t    onTransact( uint32_t code,
                                    constParcel& data,
                                    Parcel*reply,
                                    uint32_t flags= 0);
};
看起來,BnInterface似乎更加和打開設備相關啊。
template<typenameINTERFACE>
class BnInterface :public INTERFACE, public BBinder
{
public:
    virtual sp<IInterface>      queryLocalInterface(const String16&_descriptor);
    virtual const String16&     getInterfaceDescriptor() const;
 
protected:
    virtual IBinder*            onAsBinder();
};
兌現後變成
class BnInterface :public IMediaPlayerService, public BBinder
BBinder?BpBinder?是不是和BnXXX以及BpXXX對應的呢?如果是,為什麼又叫BBinder呢?
BBinder::BBinder()
    : mExtras(NULL)
{
//沒有打開設備的地方啊?
}
完瞭?難道我們走錯方向瞭嗎?難道不是每個Service都有對應的binder設備fd嗎?
…….
回想下,我們的Main_MediaService程序,有哪裡打開過binder嗎?
int main(int argc,char** argv)
{
//對啊,我在ProcessState中不是打開過binder瞭嗎?
 
    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager();
MediaPlayerService::instantiate();  
  ……
3.2 looper 
啊?原來打開binder設備的地方是和進程相關的啊?一個進程打開一個就可以瞭。那麼,我在哪裡進行類似的消息循環looper操作呢?

//難道是下面兩個?
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
看看startThreadPool吧
voidProcessState::startThreadPool()
{
  …
    spawnPooledThread(true);
}
voidProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)
{
    sp<Thread> t = newPoolThread(isMain);isMain是TRUE
//創建線程池,然後run起來,和java的Thread何其像也。
    t->run(buf);
 }
PoolThread從Thread類中派生,那麼此時會產生一個線程嗎?看看PoolThread和Thread的構造吧
PoolThread::PoolThread(boolisMain)
        : mIsMain(isMain)
    {
    }
Thread::Thread(boolcanCallJava)//canCallJava默認值是true
    :  mCanCallJava(canCallJava),
        mThread(thread_id_t(-1)),
        mLock("Thread::mLock"),
        mStatus(NO_ERROR),
        mExitPending(false), mRunning(false)
{
}
喔,這個時候還沒有創建線程呢。然後調用PoolThread::run,實際調用瞭基類的run。
status_tThread::run(const char* name, int32_t priority, size_t stack)
{
  bool res;
    if (mCanCallJava) {
        res = createThreadEtc(_threadLoop,//線程函數是_threadLoop
                this, name, priority, stack,&mThread);
    }
//終於,在run函數中,創建線程瞭。從此
主線程執行
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
新開的線程執行_threadLoop
我們先看看_threadLoop
intThread::_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,調用自己的threadLoop
            }
        }
我們是PoolThread對象,所以調用PoolThread的threadLoop函數
virtualbool PoolThread ::threadLoop()
    {
//mIsMain為true。
//而且註意,這是一個新的線程,所以必然會創建一個
新的IPCThreadState對象(記得線程本地存儲嗎?TLS),然後     
IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
        return false;
    }
主線程和工作線程都調用瞭joinThreadPool,看看這個幹嘛瞭!
voidIPCThreadState::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);
}
看到沒?有loop瞭,但是好像是有兩個線程都執行瞭這個啊!這裡有兩個消息循環?
下面看看executeCommand
status_tIPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)
{
BBinder*obj;
    RefBase::weakref_type* refs;
    status_t result = NO_ERROR;
caseBR_TRANSACTION:
        {
            binder_transaction_data tr;
            result = mIn.read(&tr,sizeof(tr));
//來瞭一個命令,解析成BR_TRANSACTION,然後讀取後續的信息
       Parcel reply;
             if (tr.target.ptr) {
//這裡用的是BBinder。
                sp<BBinder>b((BBinder*)tr.cookie);
                const status_t error =b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);
}
讓我們看看BBinder的transact函數幹嘛瞭
status_tBBinder::transact(
    uint32_t code, const Parcel& data,Parcel* reply, uint32_t flags)
{
就是調用自己的onTransact函數嘛     
err= onTransact(code, data, reply, flags);
    return err;
}
BnMediaPlayerService從BBinder派生,所以會調用到它的onTransact函數
終於水落石出瞭,讓我們看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函數。
status_tBnMediaPlayerService::onTransact(
    uint32_t code, const Parcel& data,Parcel* reply, uint32_t flags)
{
//BnMediaPlayerService從BBinder和IMediaPlayerService派生,所有IMediaPlayerService
//看到下面的switch沒?所有IMediaPlayerService提供的函數都通過命令類型來區分
//
    switch(code) {
        case CREATE_URL: {
           CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);
            create是一個虛函數,由MediaPlayerService來實現!!
sp<IMediaPlayer> player = create(
                    pid, client, url,numHeaders > 0 ? &headers : NULL);
 
           reply->writeStrongBinder(player->asBinder());
            return NO_ERROR;
        } break;
其實,到這裡,我們就明白瞭。BnXXX的onTransact函數收取命令,然後派發到派生類的函數,由他們完成實際的工作。
說明:
這裡有點特殊,startThreadPool和joinThreadPool完後確實有兩個線程,主線程和工作線程,而且都在做消息循環。為什麼要這麼做呢?他們參數isMain都是true。不知道google搞什麼。難道是怕一個線程工作量太多,所以搞兩個線程來工作?這種解釋應該也是合理的。
網上有人測試過把最後一句屏蔽掉,也能正常工作。但是難道主線程提出瞭,程序還能不退出嗎?這個…管它的,反正知道有兩個線程在那處理就行瞭。
四 MediaPlayerClient
這節講講MediaPlayerClient怎麼和MediaPlayerService交互。
使用MediaPlayerService的時候,先要創建它的BpMediaPlayerService。我們看看一個例子
IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()
{
        sp<IServiceManager> sm =defaultServiceManager();
        sp<IBinder> binder;
        do {
//向SM查詢對應服務的信息,返回binder          
binder =sm->getService(String16("media.player"));
            if (binder != 0) {
                break;
             }
             usleep(500000); // 0.5 s
        } while(true);
 
//通過interface_cast,將這個binder轉化成BpMediaPlayerService
//註意,這個binder隻是用來和binder設備通訊用的,實際
//上和IMediaPlayerService的功能一點關系都沒有。
//還記得我說的Bridge模式嗎?BpMediaPlayerService用這個binder和BnMediaPlayerService
//通訊。
    sMediaPlayerService =interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);
    }
    return sMediaPlayerService;
}
為什麼反復強調這個Bridge?其實也不一定是Bridge模式,但是我真正想說明的是:
Binder其實就是一個和binder設備打交道的接口,而上層IMediaPlayerService隻不過把它當做一個類似socket使用罷瞭。我以前經常把binder和上層類IMediaPlayerService的功能混到一起去。
當然,你們不一定會犯這個錯誤。但是有一點請註意:
4.1 Native層
剛才那個getMediaPlayerService代碼是C++層的,但是整個使用的例子確實JAVA->JNI層的調用。如果我要寫一個純C++的程序該怎麼辦?
int main()
{
  getMediaPlayerService();直接調用這個函數能獲得BpMediaPlayerService嗎?
不能,為什麼?因為我還沒打開binder驅動吶!但是你在JAVA應用程序裡邊卻有google已經替你
封裝好瞭。
所以,純native層的代碼,必須也得像下面這樣處理:
sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());//這個其實不是必須的,因為
//好多地方都需要這個,所以自動也會創建.
getMediaPlayerService();
還得起消息循環吶,否則如果Bn那邊有消息通知你,你怎麼接受得到呢?
ProcessState::self()->startThreadPool();
//至於主線程是否也需要調用消息循環,就看個人而定瞭。不過一般是等著接收其他來源的消息,例如socket發來的命令,然後控制MediaPlayerService就可以瞭。
}
 
五實現自己的Service
好瞭,我們學習瞭這麼多Binder的東西,那麼想要實現一個自己的Service該咋辦呢?
如果是純C++程序的話,肯定得類似main_MediaService那樣幹瞭。
int main()
{
  sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager>sm = defaultServiceManager();
sm->addService(“service.name”,newXXXService());
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
看看XXXService怎麼定義呢?
我們需要一個Bn,需要一個Bp,而且Bp不用暴露出來。那麼就在BnXXX.cpp中一起實現好瞭。
另外,XXXService提供自己的功能,例如getXXX調用
5.1 定義XXX接口
XXX接口是和XXX服務相關的,例如提供getXXX,setXXX函數,和應用邏輯相關。
需要從IInterface派生
class IXXX: publicIInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏
virtualgetXXX() = 0;
virtualsetXXX() = 0;
}這是一個接口。
5.2 定義BnXXX和BpXXX
為瞭把IXXX加入到Binder結構,需要定義BnXXX和對客戶端透明的BpXXX。
其中BnXXX是需要有頭文件的。BnXXX隻不過是把IXXX接口加入到Binder架構中來,而不參與實際的getXXX和setXXX應用層邏輯。
這個BnXXX定義可以和上面的IXXX定義放在一塊。分開也行。
class BnXXX: publicBnInterface<IXXX>
{
public:
    virtual status_t    onTransact( uint32_t code,
                                    constParcel& data,
                                    Parcel*reply,
                                    uint32_tflags = 0);
//由於IXXX是個純虛類,而BnXXX隻實現瞭onTransact函數,所以BnXXX依然是
一個純虛類
};
有瞭DECLARE,那我們在某個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);
           讀請求參數
           調用虛函數getXXX()
            return NO_ERROR;
        } break; //SET_XXX類似
BpXXX也在這裡實現吧。
class BpXXX: publicBpInterface<IXXX>
{
public:
    BpXXX(const sp<IBinder>& impl)
        : BpInterface< IXXX >(impl)
    {
}
vituralgetXXX()
{
  Parcel data, reply;
  data.writeInterfaceToken(IXXX::getInterfaceDescriptor());
   data.writeInt32(pid);
   remote()->transact(GET_XXX, data,&reply);
   return;
}
//setXXX類似
至此,Binder就算分析完瞭,大傢看完後,應該能做到以下幾點:
l        如果需要寫自己的Service的話,總得知道系統是怎麼個調用你的函數,恩。對。有2個線程在那不停得從binder設備中收取命令,然後調用你的函數呢。恩,這是個多線程問題。
l        如果需要跟蹤bug的話,得知道從Client端調用的函數,是怎麼最終傳到到遠端的Service。這樣,對於一些函數調用,Client端跟蹤完瞭,我就知道轉到Service去看對應函數調用瞭。反正是同步方式。也就是Client一個函數調用會一直等待到Service返回為止。

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