Android应用程序是由Activity、Service、Broadcast Receiver和Content Provider四种类型的组件构成的,它们有可能运行在同一个进程中,也有可能运行在不同的进程中。此外,各种系统组件也运行在独立的进程中,例如,Activity管理服务ActivityManagerService和Package管理服务PackageManagerService都运行在系统进程System中。那么,这些运行在不同进程中的应用程序组件和系统组件是如何通信的呢?
我们知道,Android系统是基于Linux内核开发的。Linux内核提供了丰富的进程间通信机制,如管道(Pipe)、信号(Signal)、消息队列(Message)、共享内存(Share Memory)和插口(Socket)等。然而,Android系统并没有采用这些传统的进程间通信机制,而是开发了一套新的进程间通信机制——Binder。与传统的进程间通信机制相比,Binder进程间通信机制在进程间传输数据时,只需要执行一次拷贝操作,因此,它不仅提高了效率,而且节省了内存空间1。
Binder进程间通信机制是在OpenBinder的基础上实现的2,它采用CS通信方式,其中,提供服务的进程称为Server进程,而访问服务的进程称为Client进程。同一个Server进程可以同时运行多个组件来向Client进程提供服务,这些组件称为Service组件3。同时,同一个Client进程也可以同时向多个Service组件请求服务,每一个请求都对应有一个Client组件,或者称为Service代理对象。Binder进程间通信机制的每一个Server进程和Client进程都维护一个Binder线程池来处理进程间的通信请求,因此,Server进程和Client进程可以并发地提供和访问服务。Server进程和Client进程的通信要依靠运行在内核空间的Binder驱动程序来进行。Binder驱动程序向用户空间暴露了一个设备文件/dev/binder,使得应用程序进程可以间接地通过它来建立通信通道。Service组件在启动时,会将自己注册到一个Service Manager组件中,以便Client组件可以通过Service Manager组件找到它。因此,我们将Service Manager组件称为Binder进程间通信机制的上下文管理者,同时由于它也需要与普通的Server进程和Client进程通信,我们也将它看作是一个Service组件,只不过它是一个特殊的Service组件。
以上描述的Binder进程间通信机制中涉及了Client、Service、Service Manager和Binder驱动程序四个角色,它们的关系如图5-1所示。
![Binder进程间通信机制](https://box.kancloud.cn/7f468ce59812ace3c121bb2ab116f476_787x464.jpg =787x464)
从图5-1可以看出,Client、Service和Service Manager运行在用户空间,而Binder驱动程序运行在内核空间,其中,Service Manager和Binder驱动程序由系统负责提供,而Client和Service组件由应用程序来实现。Client、Service和Service Manager均是通过系统调用open、mmap和ioctl来访问设备文件/dev/binder,从而实现与Binder驱动程序的交互,而交互的目的就是为了能够间接地执行进程间通信。
在本章内容中,我们首先分析Binder驱动程序的基础知识,然后介绍它在用户空间中的一个Binder进程间通信库。了解了这些知识点之后,再通过一个实例说明应用程序进程是如何使用Binder进程间通信库来通信的。接着我们再继续进一步分析Binder驱动程序的实现原理,包括Binder对象的引用计数技术和死亡通知机制。
在Android系统中,Binder进程间通信机制的使用是相当广泛的,因此,掌握Binder进程间通信机制,对理解整个Android系统的实现是有非常大的帮助的。为了进一步加深对Binder进程间通信机制的理解,我们分析了Binder进程间通信机制的四个使用情景,分别是:
(1)Service Manager的启动过程。
(2)Service Manager代理对象的获取过程。
(3)Service组件的启动过程。
(4)Service代理对象的获取过程。
上述四个使用情景都是基于Binder进程间通信机制的C/C++实现来分析的。由于Android应用程序是使用Java语言开发的,因此,在本章的最后一节中,我们将详细介绍Binder进程间通信机制的Java调用接口。
> 注:
> 1. 使用共享内存在进程间传输数据,虽然也只需要执行一次拷贝操作,但是它一般要结合其他的进程间通信机制来同步信息。
> 2. OpenBinder是一种进程间通信机制,它最初是由Be公司开发的,后来由Palm公司接手开发和维护,最后Google对其进行改造,并且应用在Android系统中,具体可以参考http://en.wikipedia.org/wiki/OpenBinder。
> 3. 注意:Binder进程间通信机制中的Service组件与Android应用程序中的Service组件是两个不同的概念,在后面的第8章中,我们再详细分析Android应用程序组件Service的实现原理。
- 文章概述
- 下载Android源码以及查看源码
- win10 平台通过VMware Workstation安装Ubuntu
- Linux系统安装Ubuntu编译Android源码
- Eclipse快捷键大全
- 前言
- 第一篇 初识Android系统
- 第一章 准备知识
- 1.1 Linux内核参考书籍
- 1.2 Android应用程序参考书籍
- 1.3 下载、编译和运行Android源代码
- 1.3.1 下载Android源代码
- 1.3.2 编译Android源代码
- 1.3.3 运行Android模拟器
- 1.4 下载、编译和运行Android内核源代码
- 1.4.1 下载Android内核源代码
- 1.4.2 编译Android内核源代码
- 1.4.3 运行Android模拟器
- 1.5 开发第一个Android应用程序
- 1.6 单独编译和打包Android应用程序模块
- 1.6.1 导入单独编译模块的mmm命令
- 1.6.2 单独编译Android应用程序模块
- 1.6.3 重新打包Android系统镜像文件
- 第二章 硬件抽象层
- 2.1 开发Android硬件驱动程序
- 2.1.1 实现内核驱动程序模块
- 2.1.2 修改内核Kconfig文件
- 2.1.3 修改内核Makefile文件
- 2.1.4 编译内核驱动程序模块
- 2.1.5 验证内核驱动程序模块
- 2.2 开发C可执行程序验证Android硬件驱动程序
- 2.3 开发Android硬件抽象层模块
- 2.3.1 硬件抽象层模块编写规范
- 2.3.1.1 硬件抽象层模块文件命名规范
- 2.3.1.2 硬件抽象层模块结构体定义规范
- 2.3.2 编写硬件抽象层模块接口
- 2.3.3 硬件抽象层模块的加载过程
- 2.3.4 处理硬件设备访问权限问题
- 2.4 开发Android硬件访问服务
- 2.4.1 定义硬件访问服务接口
- 2.4.2 实现硬件访问服务
- 2.4.3 实现硬件访问服务的JNI方法
- 2.4.4 启动硬件访问服务
- 2.5 开发Android应用程序来使用硬件访问服务
- 第三章 智能指针
- 3.1 轻量级指针
- 3.1.1 实现原理分析
- 3.1.2 使用实例分析
- 3.2 强指针和弱指针
- 3.2.1 强指针的实现原理分析
- 3.2.2 弱指针的实现原理分析
- 3.2.3 应用实例分析
- 第二篇 Android专用驱动系统
- 第四章 Logger日志系统
- 4.1 Logger日志格式
- 4.2 Logger日志驱动程序
- 4.2.1 基础数据结构
- 4.2.2 日志设备的初始化过程
- 4.2.3 日志设备文件的打开过程
- 4.2.4 日志记录的读取过程
- 4.2.5 日志记录的写入过程
- 4.3 运行时库层日志库
- 4.4 C/C++日志写入接口
- 4.5 Java日志写入接口
- 4.6 Logcat工具分析
- 4.6.1 基础数据结构
- 4.6.2 初始化过程
- 4.6.3 日志记录的读取过程
- 4.6.4 日志记录的输出过程
- 第五章 Binder进程间通信系统
- 5.1 Binder驱动程序
- 5.1.1 基础数据结构
- 5.1.2 Binder设备的初始化过程
- 5.1.3 Binder设备文件的打开过程
- 5.1.4 设备文件内存映射过程
- 5.1.5 内核缓冲区管理
- 5.1.5.1 分配内核缓冲区
- 5.1.5.2 释放内核缓冲区
- 5.1.5.3 查询内核缓冲区
- 5.2 Binder进程间通信库
- 5.3 Binder进程间通信应用实例
- 5.4 Binder对象引用计数技术
- 5.4.1 Binder本地对象的生命周期
- 5.4.2 Binder实体对象的生命周期
- 5.4.3 Binder引用对象的生命周期
- 5.4.4 Binder代理对象的生命周期
- 5.5 Binder对象死亡通知机制
- 5.5.1 注册死亡接收通知
- 5.5.2 发送死亡接收通知
- 5.5.3 注销死亡接收通知
- 5.6 Service Manager的启动过程
- 5.6.1 打开和映射Binder设备文件
- 5.6.2 注册成为Binder上下文管理者
- 5.6.3 循环等待Client进程请求
- 5.7 Service Manager代理对象接口的获取过程
- 5.8 Service的启动过程
- 5.8.1 注册Service组件
- 5.8.1.1 封装通信数据为Parcel对象
- 5.8.1.2 发送和处理BC_TRANSACTION命令协议
- 5.8.1.3 发送和处理BR_TRANSACTION返回协议
- 5.8.1.4 发送和处理BC_REPLY命令协议
- 5.8.1.5 发送和处理BR_REPLY返回协议
- 5.8.2 循环等待Client进程请求
- 5.9 Service代理对象接口的获取过程
- 5.10 Binder进程间通信机制的Java实现接口
- 5.10.1 获取Service Manager的Java代理对象接口
- 5.10.2 AIDL服务接口解析
- 5.10.3 Java服务的启动过程
- 5.10.4 获取Java服务的代理对象接口
- 5.10.5 Java服务的调用过程
- 第六章 Ashmem匿名共享内存系统
- 6.1 Ashmem驱动程序
- 6.1.1 相关数据结构
- 6.1.2 设备初始化过程
- 6.1.3 设备文件打开过程
- 6.1.4 设备文件内存映射过程
- 6.1.5 内存块的锁定和解锁过程
- 6.1.6 解锁状态内存块的回收过程
- 6.2 运行时库cutils的匿名共享内存接口
- 6.3 匿名共享内存的C++访问接口
- 6.3.1 MemoryHeapBase
- 6.3.1.1 Server端的实现
- 6.3.1.2 Client端的实现
- 6.3.2 MemoryBase
- 6.3.2.1 Server端的实现
- 6.3.2.2 Client端的实现
- 6.3.3 应用实例
- 6.4 匿名共享内存的Java访问接口
- 6.4.1 MemoryFile
- 6.4.2 应用实例
- 6.5 匿名共享内存的共享原理分析
- 第三篇 Android应用程序框架篇
- 第七章 Activity组件的启动过程
- 7.1 Activity组件应用实例
- 7.2 根Activity的启动过程
- 7.3 Activity在进程内的启动过程
- 7.4 Activity在新进程中的启动过程
- 第八章 Service组件的启动过程
- 8.1 Service组件应用实例
- 8.2 Service在新进程中的启动过程
- 8.3 Service在进程内的绑定过程
- 第九章 Android系统广播机制
- 9.1 广播应用实例
- 9.2 广播接收者的注册过程
- 9.3 广播的发送过程
- 第十章 Content Provider组件的实现原理
- 10.1 Content Provider组件应用实例
- 10.1.1 ArticlesProvider
- 10.1.2 Article
- 10.2 Content Provider组件的启动过程
- 10.3 Content Provider组件的数据共享原理
- 10.4 Content Provider组件的数据更新通知机制
- 10.4.1 内容观察者的注册过程
- 10.4.2 数据更新的通知过程
- 第十一章 Zygote和System进程的启动过程
- 11.1 Zygote进程的启动脚本
- 11.2 Zygote进程的启动过程
- 11.3 System进程的启动过程
- 第十二章 Android应用程序进程的启动过程
- 12.1 应用程序进程的创建过程
- 12.2 Binder线程池的启动过程
- 12.3 消息循环的创建过程
- 第十三章 Android应用程序的消息处理机制
- 13.1 创建线程消息队列
- 13.2 线程消息循环过程
- 13.3 线程消息发送过程
- 13.4 线程消息处理过程
- 第十四章 Android应用程序的键盘消息处理机制
- 14.1 InputManager的启动过程
- 14.1.1 创建InputManager
- 14.1.2 启动InputManager
- 14.1.3 启动InputDispatcher
- 14.1.4 启动InputReader
- 14.2 InputChannel的注册过程
- 14.2.1 创建InputChannel
- 14.2.2 注册Server端InputChannel
- 14.2.3 注册当前激活窗口
- 14.2.4 注册Client端InputChannel
- 14.3 键盘消息的分发过程
- 14.3.1 InputReader处理键盘事件
- 14.3.2 InputDispatcher分发键盘事件
- 14.3.3 当前激活的窗口获得键盘消息
- 14.3.4 InputDispatcher获得键盘事件处理完成通知
- 14.4 InputChannel的注销过程
- 14.4.1 销毁应用程序窗口
- 14.4.2 注销Client端InputChannel
- 14.4.3 注销Server端InputChannel
- 第十五章 Android应用程序线程的消息循环模型
- 15.1 应用程序主线程消息循环模型
- 15.2 界面无关的应用程序子线程消息循环模型
- 15.3 界面相关的应用程序子线程消息循环模型
- 第十六章 Android应用程序的安装和显示过程
- 16.1 应用程序的安装过程
- 16.2 应用程序的显示过程