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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。