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了,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。
我們這里將以MediaService的例子來分析Binder的使用:
ServiceManager,這是Android OS的整個服務的管理程序
MediaService,這個程序里邊注冊了提供媒體播放的服務程序MediaPlayerService,我們最后只分析這個
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搞了七七八八的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,也還沒有牛到什么應用程序都是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么玩意兒!
int main(int argc, char** argv){//FT,就這么簡單??//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,我們只分析MediaPlayerService。
這么多疑問,看來我們只有一個個函數深入分析了。不過,這里先簡單介紹下sp這個東西。
sp,究竟是smart pointer還是strong pointer呢?其實我后來發現不用太關注這個,就把它當做一個普通的指針看待,即sp<IServiceManager>======》IServiceManager*吧。sp是google搞出來的為了方便C/C++程序員管理指針的分配和釋放的一套方法,類似JAVA的什么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。
好了,以后的分析中,sp<XXX>就看成是XXX*就可以了。
2.1 ProcessState
第一個調用的函數是ProcessState::self(),然后賦值給了proc變量,程序運行完,proc會自動delete內部的內容,所以就自動釋放了先前分配的資源。
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 = new ProcessState;--->創建一個ProcessState對象return gProcess;--->看見沒,這里返回的是指針,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很多代碼都是這么寫的,稍不留神就沒看見這里調用了一個很重要的函數 , 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的用法了,不過大概意思就是//將fd映射為內存,這樣內存的memcpy等操作就相當于write/read(fd)了 } ...} //最討厭這種在構造list中添加函數的寫法了,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于完成//進程間通訊而設置的一個虛擬的設備。BTW,說白了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 int open_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); }return fd;好了,到這里Process::self就分析完了,到底干什么了呢?
l 打開/dev/binder設備,這樣的話就相當于和內核binder機制有了交互的通道
l 映射fd到內存,設備的fd傳進去后,估計這塊內存是和binder設備共享的
接下來,就到調用defaultServiceManager()地方了。
2.2 defaultServiceManager
defaultServiceManager位置在framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp中
sp<IServiceManager> defaultServiceManager(){ if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager; //又是一個單例,設計模式中叫 singleton。 { AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock); if (gDefaultServiceManager == NULL) {//真正的gDefaultServiceManager是在這里創建的喔 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,然后調用它的getContextObject,注意,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);//注意,這里傳入0 }}----》進入到getStrongProxyForHandle,函數名字怪怪的,經常嚴重阻礙大腦運轉//注意這個參數的命名,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,其實說白了就是某個數據結構,保存在數組中,然后handle是它在這個數組中的索引。--->就是這么一個玩意兒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這個就不說了,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;-->不知道是什么,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); --->看見了吧,創建了一個新的BpBinder e->binder = b; result = b; }.... } return result; 返回剛才創建的BpBinder。}//到這里,是不是有點亂了?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又是個什么玩意兒?Android名字起得太眼花繚亂了。
因為還沒介紹Binder機制的大架構,所以這里介紹BpBinder不合適,但是又講到BpBinder了,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_t handle) : mHandle(handle) //注意,接上述內容,這里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()}這里一塊說說吧,IPCThreadState::self估計怎么著又是一個singleton吧?//該文件位置在framework/base/libs/binder/IPCThreadState.cppIPCThreadState* IPCThreadState::self(){ if (gHaveTLS) {//第一次進來為falserestart: 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。這里只需要//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?我就不用去搞什么//同步了。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了。//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,只有pthread_getspecific,那么肯定有地方調用// 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);goto restart; //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。}//這里是構造函數,在構造函數里邊pthread_setspecificIPCThreadState::IPCThreadState() : mProcess(ProcessState::self()), mMyThreadId(androidGetTid()){ pthread_setspecific(gTLS, this); clearCaller();mIn.setDataCapacity(256);//mIn,mOut是兩個Parcel,干嘛用的啊?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);}出來了,終于出來了....,恩,回到BpBinder那。
BpBinder::BpBinder(int32_t handle) : mHandle(handle) //注意,接上述內容,這里調用的時候傳入的是0 , mAlive(1) , mObitsSent(0) , mObituaries(NULL){......IPCThreadState::self()->incWeakHandle(handle);什么incWeakHandle,不講了..}喔,new BpBinder就算完了。到這里,我們創建了些什么呢?
l ProcessState有了。
l IPCThreadState有了,而且是主線程的。
l BpBinder有了,內部handle值為0
gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(new BpBinder(0));
終于回到原點了,大家是不是快瘋掉了?
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,然后死活也搞不明白 BpBinder*指針怎么能強轉為IServiceManager*,花了n多時間查看BpBinder是否和IServiceManager繼承還是咋的....。
終于,我用ctrl+鼠標(source insight)跟蹤進入了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,上面等價于:inline sp<IServiceManager> interface_cast(const sp<IBinder>& obj){ return IServiceManager::asInterface(obj);}看來,只能跟到IServiceManager了。IServiceManager.h---》framework/base/include/binder/IServiceManager.h看看它是如何定義的:2.4 IServiceManager
class IServiceManager : public IInterface{//ServiceManager,字面上理解就是Service管理類,管理什么?增加服務,查詢服務等//這里僅列出增加服務addService函數public: DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager); virtual status_t addService( const String16& name, const sp<IBinder>& service) = 0;};DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager)??怎么和MFC這么類似?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(); 我們把它兌現到IServiceManager就是:static const android::String16 descriptor; -->喔,增加一個描述字符串static android::sp< IServiceManager > asInterface(const android::sp<android::IBinder>&obj) ---》增加一個asInterface函數virtual const android::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。位于framework/base/libs/binder/IServiceManager.cpp
IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager");下面是這個宏的定義#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() { } /很麻煩吧?尤其是宏看著頭疼。趕緊兌現下吧。constandroid::String16 IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);const android::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const { return IServiceManager::descriptor;//返回上面那個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是這么搞的啊,趕緊分析下吧,還是不知道interface_cast怎么把BpBinder*轉成了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( const android::sp<android::IBinder>& obj) { android::sp<IServiceManager> intr; if (obj != NULL) { .... intr = new BpServiceManager(obj);//神吶,終于看到和IServiceManager相關的東西了,看來//實際返回的是BpServiceManager(new BpBinder(0)); } } return intr; } BpServiceManager是個什么玩意兒?p是什么個意思?
2.5 BpServiceManager
終于可以講解點架構上的東西了。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,那肯定希望對用戶是透明的,那就是說頭文件里邊不會有這個Bp的定義。是嗎?
果然,BpServiceManager就在剛才的IServiceManager.cpp中定義。
class BpServiceManager : 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://注意構造函數參數的命名 impl,難道這里使用了Bridge模式?真正完成操作的是impl對象?//這里傳入的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) { 待會再說..}基類BpInterface的構造函數(經過兌現后)//這里的參數又叫remote,唉,真是害人不淺啊。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(),這個是sp類的獲取實際數據指針的一個方法,你只要知道//它返回的是sp<xxxx>中xxx* 指針就行{//mRemote就是剛才的BpBinder(0) ...}好了,到這里,我們知道了:
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();//上面的講解已經完了MediaPlayerService::instantiate();//實例化MediaPlayerservice//看來這里有名堂! ProcessState::self()->startThreadPool(); IPCThreadState::self()->joinThreadPool();}到這里,我們把binder設備打開了,得到一個BpServiceManager對象,這表明我們可以和SM打交道了,但是好像沒干什么有意義的事情吧?
2.6 MediaPlayerService
那下面我們看看后續又干了什么?以MediaPlayerService為例。
它位于framework/base/media/libmediaplayerservice/libMediaPlayerService.cpp
void MediaPlayerService::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("MediaPlayerService created");//太簡單了 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
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
FT,MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生,BnXXX,BpXXX,快暈了。
Bn 是Binder Native的含義,是和Bp相對的,Bp的p是proxy代理的意思,那么另一端一定有一個和代理打交道的東西,這個就是Bn。
講到這里會有點亂喔。先分析下,到目前為止都構造出來了什么。
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。
我們現在在哪里?對了,我們現在是創建了BnMediaPlayerService,想把它加入到系統的中去。
喔,明白了。我創建一個新的Service―BnMediaPlayerService,想把它告訴ServiceManager。
那我怎么和ServiceManager通訊呢?恩,利用BpServiceManager。所以嘛,我調用了BpServiceManager的addService函數!
為什么要搞個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。同時也方便了Client來查詢系統存在哪些Service,沒看見我們傳入了字符串嗎?這樣就可以通過Human Readable的字符串來查找Service了。
---》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_t addService(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,也就是什么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()返回的是什么?
remote(){ return mRemote; }-->啊?找不到對應的實際對象了???
還記得我們剛才初始化時候說的:
“這里的參數又叫remote,唉,真是害人不淺啊“
原來,這里的mRemote就是最初創建的BpBinder..
好吧,到那里去看看:
BpBinder的位置在framework/base/libs/binder/BpBinder.cppstatus_t BpBinder::transact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){//又繞回去了,調用IPCThreadState的transact。//注意啊,這里的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_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) { //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_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(); }....上面把命令數據封裝成binder_transaction_data,然后寫到mOut中,mOut是命令的緩沖區,也是一個Parcel mOut.writeInt32(cmd); mOut.write(&tr, sizeof(tr));//僅僅寫到了Parcel中,Parcel好像沒和/dev/binder設備有什么關聯啊?恩,那只能在另外一個地方寫到binder設備中去了。難道是在? return NO_ERROR;}//說對了,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,應該是這里了 if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break; err = mIn.errorCheck(); if (err < NO_ERROR) break; if (mIn.dataAvail() == 0) continue; //看見沒?這里開始操作mIn了,看來talkWithDriver中//把mOut發出去,然后從driver中讀到數據放到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; //中間東西太復雜了,不就是把mOut數據和mIn接收數據的處理后賦值給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);//到這里,回復數據就在bwr中了,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); }return NO_ERROR;}好了,到這里,我們發送addService的流程就徹底走完了。
BpServiceManager發送了一個addService命令到BnServiceManager,然后收到回復。
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();}這里有個容易搞暈的地方:
MediaPlayerService是一個BnMediaPlayerService,那么它是不是應該等著
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
上面說了,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。那么,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了BnServiceManager的工作,那就是service.exe(如果在windows上一定有exe后綴,叫service的名字太多了,這里加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_managerint binder_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,寫回復的這么一個循環吧?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,收到請求了,解析命令 res = binder_parse(bs, 0, readbuf, bwr.read_consumed, func); } 這個...后面還要說嗎??恩,最后有一個類似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,保存了當前注冊到ServiceManager中的信息 } binder_acquire(bs, ptr);//這個嗎。當這個Service退出后,我希望系統通知我一下,好釋放上面malloc出來的資源。大概就是干這個事情的。 binder_link_to_death(bs, ptr, &si->death); return 0;}喔,對于addService來說,看來ServiceManager把信息加入到自己維護的一個服務列表中了。
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,然后通過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,客戶的代碼就麻煩了,就不知道后續新生的MediaPlayerService的信息了,所以只能這樣:
l MediaPlayerService向SM注冊
l MediaPlayerClient查詢當前注冊在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,所以只要往handle是0的服務發送消息了,最終都會被傳遞到ServiceManager中去。
三 MediaService的運行
上一節的知識,我們知道了:
l defaultServiceManager得到了BpServiceManager,然后MediaPlayerService 實例化后,調用BpServiceManager的addService函數
l 這個過程中,是service_manager收到addService的請求,然后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,但是它肯定完成了BnServiceManager的功能。
同樣,我們創建了MediaPlayerService即BnMediaPlayerService,那它也應該:
l 打開binder設備
l 也搞一個looper循環,然后坐等請求
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,那么我們看看它的父類即BnXXX又到底干了些什么呢?
3.1 MediaPlayerService打開binder
class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService// MediaPlayerService從BnMediaPlayerService派生//而BnMediaPlayerService從BnInterface和IMediaPlayerService同時派生class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>{public: virtual status_t onTransact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0);};看起來,BnInterface似乎更加和打開設備相關啊。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();};兌現后變成class BnInterface : public IMediaPlayerService, public BBinderBBinder?BpBinder?是不是和BnXXX以及BpXXX對應的呢?如果是,為什么又叫BBinder呢?BBinder::BBinder() : mExtras(NULL){//沒有打開設備的地方啊?}完了?難道我們走錯方向了嗎?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,有哪里打開過binder嗎?
int main(int argc, char** argv){//對啊,我在ProcessState中不是打開過binder了嗎? 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了。那么,我在哪里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void ProcessState::startThreadPool(){ ... spawnPooledThread(true);}void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain){ sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);isMain是TRUE//創建線程池,然后run起來,和java的Thread何其像也。 t->run(buf); }PoolThread從Thread類中派生,那么此時會產生一個線程嗎?看看PoolThread和Thread的構造吧PoolThread::PoolThread(bool isMain) : mIsMain(isMain) { }Thread::Thread(bool canCallJava)//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。然后調用PoolThread::run,實際調用了基類的run。status_t Thread::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); }//終于,在run函數中,創建線程了。從此主線程執行IPCThreadState::self()->joinThreadPool();新開的線程執行_threadLoop我們先看看_threadLoopint 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,調用自己的threadLoop } }我們是PoolThread對象,所以調用PoolThread的threadLoop函數virtual bool PoolThread ::threadLoop() {//mIsMain為true。//而且注意,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),然后 IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain); return false; }主線程和工作線程都調用了joinThreadPool,看看這個干嘛了!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);}看到沒?有loop了,但是好像是有兩個線程都執行了這個啊!這里有兩個消息循環?下面看看executeCommandstatus_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));//來了一個命令,解析成BR_TRANSACTION,然后讀取后續的信息 Parcel reply; if (tr.target.ptr) {//這里用的是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函數干嘛了status_t BBinder::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
終于水落石出了,讓我們看看BnMediaPlayerServcice的onTransact函數。
status_t BnMediaPlayerService::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,到這里,我們就明白了。BnXXX的onTransact函數收取命令,然后派發到派生類的函數,由他們完成實際的工作。
說明:
這里有點特殊,startThreadPool和joinThreadPool完后確實有兩個線程,主線程和工作線程,而且都在做消息循環。為什么要這么做呢?他們參數isMain都是true。不知道google搞什么。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后一句屏蔽掉,也能正常工作。但是難道主線程提出了,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了。
四 MediaPlayerClient
這節講講MediaPlayerClient怎么和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//注意,這個binder只是用來和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;}為什么反復強調這個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只不過把它當做一個類似socket使用罷了。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。但是有一點請注意:
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++的程序該怎么辦?
int main(){ getMediaPlayerService();直接調用這個函數能獲得BpMediaPlayerService嗎?不能,為什么?因為我還沒打開binder驅動吶!但是你在JAVA應用程序里邊卻有google已經替你封裝好了。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,你怎么接受得到呢?ProcessState::self()->startThreadPool();//至于主線程是否也需要調用消息循環,就看個人而定了。不過一般是等著接收其他來源的消息,例如socket發來的命令,然后控制MediaPlayerService就可以了。}五 實現自己的Service
好了,我們學習了這么多Binder的東西,那么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怎么定義呢?我們需要一個Bn,需要一個Bp,而且Bp不用暴露出來。那么就在BnXXX.cpp中一起實現好了。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: public IInterface{public:DECLARE_META_INTERFACE(XXX);申明宏virtual getXXX() = 0;virtual setXXX() = 0;}這是一個接口。5.2 定義BnXXX和BpXXX
為了把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只不過是把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: public BnInterface<IXXX>{public: virtual status_t onTransact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0);//由于IXXX是個純虛類,而BnXXX只實現了onTransact函數,所以BnXXX依然是一個純虛類};有了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也在這里實現吧。
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類似至此,Binder就算分析完了,大家看完后,應該能做到以下幾點:
l 如果需要寫自己的Service的話,總得知道系統是怎么個調用你的函數,恩。對。有2個線程在那不停得從binder設備中收取命令,然后調用你的函數呢。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,是怎么最終傳到到遠端的Service。這樣,對于一些函數調用,Client端跟蹤完了,我就知道轉到Service去看對應函數調用了。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。
以上就是對 Android Binder機制的詳細介紹,后續繼續補充相關資料,謝謝大家對本站的支持!
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