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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。2.1 ProcessState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。2.2 defaultServiceManagerdefaultServiceManager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。2.3 BpBinderBpBinder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_castIInterface.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:
2.4 IServiceManager
- 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?2.5 BpServiceManager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?2.6 MediaPlayerService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 BpServiceManagerl 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。2.7 addServiceaddService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。2.8 BnServiceManager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。2.9 ServiceManager存在的意义为 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?3.1 MediaPlayerService打开binder
- 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();
- ......
3.2 looper 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:4.1 Native层刚才那个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
5.1 定义XXX接口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。
5.2 定义BnXXX和BpXXX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。
本文完。