Binder机制——Android（保姆级核心版）全部都要记住

程序媛Kitty

于 2025-04-21 17:00:06 发布

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文章标签： binder android 开源 linux

本文链接：https://blog.csdn.net/princesscode666/article/details/147357665

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阅读前言：欢迎评论、一起交流学习，如有错误及不足，望海涵，如这篇文章对您有用，麻烦帮忙点点小蛋糕，谢谢您的喜欢~

明确：Android是基于Linux实现的

明确：在Android中使用Activity、Service等组件需要和AMS（ActivityManagerServer）进行通信，这种跨进程的通信都是通过Binder完成的

明确：Activity、Service等组件和AMS不是同一个进程，所以为多进程通信

1.为什么Android要采用Binder？

因为Linux的通信机制不适用于Android，Android需要高效、安全、一对多的通信设计模式

解释：为什么Linux不满足呢？
我们由此需要了解Linux进程通信有哪些，并逐一分析它们的缺点

进程的本质：占据内存的资源

进程通信的本质：内存拷贝

首先： Linux通信包含（管道通信、共享内存、socket、File）

（1）管道通信

性能：需要拷贝2次

安全：正常、一般

通信设计模式：1对1 （这一点特别重要，根本上就不能成为Android通信机制）

（2）内存共享

性能：不需要拷贝

安全：不安全 (大家都可以互相访问的话......那...太简单粗暴了)(pass关键）

通信设计模式：n对n（也被pass,不能成为Android通信机制）

（3）socket

性能：需要拷贝2次，效率低

安全：不安全 (pass关键)

通信设计模式：1对n （优点:和Binder一样）

（4）File：和管道通信差不多，不在此介绍了

而Binder机制（优势）

性能：需要拷贝1次，效率高

安全：由Binder内核展开，很安全，为每个APP分配UID

通信设计模式：1对n

特点：基于C/S架构，易用性高

2.Binder是如何做到一次拷贝的？

需要明确：用户空间与内核空间

需要明确：物理地址与虚拟地址

（1）MMU：内存管理单元功能：进行虚拟地址到物理地址的转换

传统设备：CPU与内存芯片直接相连

现代设备：CPU与内存芯片之间相连要经过MMU

（2）现代设备以来MMU之前的为虚拟地址，之后的为物理地址

（3）MMU调节活跃代码与不活跃代码，活跃代码放入内存，不活跃代码放入磁盘

（4）MMU同时维护一个页表，将虚拟地址与物理地址建立联系

举个例子执行代码：1.int a；2.a = 10

第一步：CPU执行代码int a；判断内存是否开辟a空间

第二步：没有 MMU就去磁盘读取int a代码

第三步：MMU拿到磁盘读出的int a代码

第四步：去物理内存开辟a的空间

第五步：同时创建a的物理地址

第六步：页表保存开辟出来的a的地址

第七步：根据a的物理地址随机创建一个虚拟地址

第八步：CPU拿到虚拟地址

第九步：执行代码a = 10

第十步：根据a找到其虚拟地址

第十一步：在找到其物理地址

第十二步：在物理内存中赋值10

需要明确：虚拟地址不能存数据，只能在物理内存中存

那么如何去开辟物理内存存数据呢？

举例：A、B进程间要进行通信，进程B是service端需要开辟物理内存空间(如图)

开辟物理空间时序图如下：

第一步：所有APP从zygote启动，zygote进程启动时调用app_main.cpp(入口)

第二步：在app_main.cpp中调用onzygoteinit()方法中的self()方法进入ProcessState.cpp中

第三步：在ProcessState.cpp中调用self()方法中的new方法，构造对象new ProcessState()

第四步：进入ProcessState的构造方法中打开驱动（返回磁盘Binder路径fd），赋值给mDriverFD

第五步：如果打开成功(mDriver>=0)，说明文件路径存在，调用mmap函数，将文件映射到内存(物理内存)，开辟物理空间返回虚拟地址mVMStart

以上五步为开辟物理内存流程

下面详细介绍mmap()函数参数：

mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);

0：物理内存开始的地址—— 0即为随机系统进行分配

BINDER_VM_SIZE：开辟物理内存的大小，最大为1M-8K，不足一页(4K)，按一页处理

PROT_READ：协议可读/可写

MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE：映射类型能否共享，即进程A开辟物理空间后，进程B、C、D能否读取使用

mDriverFD：Binder的系统文件路径，将物理内存和磁盘数据连接了

用来将活跃代码写入内存，将不活跃代码写入磁盘而且通过此地址可以找到物理地址之前映射的区域

0：偏移量 0即为不偏移

引申：Activity传递的参数受到什么的限制？最大传输量是？

收到mmap开辟物理空间的大小限制，最大传输1M-8K，即Activity进行进程通信一次最多拷贝1M-8K数据

Binder是用来通信的，不适合用来传输文件（更不适用于传bitmap），通信数据量本身就很小，所以是1M

返回的虚拟地址有什么用呢？

虚拟地址mVMstart存储在内核空间当中，进程A需要使用copy_from_user将数据从客户端通过内核空间中的虚拟地址mVMstart在页表找到物理地址从而复制数据到物理内存，而这里的物理内存就是进程B通过mmap函数开辟的，所以B进程可以在物理内存中拿到数据啦 (反复看，去理解)

这里是Binder进行一次拷贝的本质

总结Binder如何做到一次拷贝的：

（1）进程A、B开始通信传数据啦

（2）进程B通过mmap函数开辟物理内存空间

（3）mmap返回一个叫mVMstart的虚拟地址放到内核进程（内核空间）中

（4）进程A通过虚拟地址找到物理地址把数据复制到物理内存

（5）进程B直接拿取物理内存空间的数据

（6）传输数据成功！奖励一块小蛋糕！

3.Binder机制是如何跨进程的？

假设你（Client 进程）想要去图书馆（Server 进程）借书。但是图书馆不能随便进，有一个图书馆管理员（Service Manager）专门负责管理这件事

1. Server 端注册：
图书馆（Server 进程）在图书馆管理员（Service Manager）那里登记了自己的信息，比如图书馆的名字（唯一的服务标识），并且告诉管理员这里有很多书（创建了 Binder 对象，代表图书馆提供的服务）。这样，图书馆管理员就知道有这么一个图书馆可以提供借书服务了

2. Client 端获取服务代理：
你（Client 进程）想去借书，就跑到图书馆管理员（Service Manager）那里，跟管理员说你要去那个特定名字的图书馆借书。管理员就给你一张 “借书通行证”（Binder 代理对象）。这张通行证看起来就像你自己的东西（在 Client 进程中看起来像本地对象），但实际上它是用来让你进入图书馆借书的凭证，代表着图书馆那边的服务

3. 跨进程通信：

第一步：封装数据 你拿着 “借书通行证” 准备去借书，你得先想好你要借什么书（方法名），书的作者、出版社等信息（参数）。然后你把这些信息写在一张纸条上（封装成 Parcel 对象），这张纸条就包含了你借书的所有要求

第二步：发送请求 你把这张纸条交给门口的保安（Binder 驱动），保安会把纸条从你手里（Client 进程的地址空间）拿到他那里（内核空间），然后再把纸条送到图书馆里面（Server 进程的地址空间）

第三步：Server 端接收请求并处理 图书馆里面有很多工作人员（Binder 线程池中的线程），他们收到了保安送过来的纸条，打开一看（解析请求），知道你要借什么书了。然后他们就去书架上找你要的书（调用实际 Binder 对象的相应方法，执行具体业务逻辑）

第四步：返回结果 工作人员找到书后，把书的相关信息（处理结果）也写在一张纸条上（封装成 Parcel 对象），再交给保安。保安又把这张纸条从图书馆里面（Server 进程）拿出来，送到你手里（Client 进程）。你拿到纸条后，一看就知道你要借的书找到了，或者没找到等具体情况（代理对象解析并返回给调用者）

补充内容：

服务端重写onBind()方法，此方法内实例化aidl，生成接口，该接口中有两个内部类Stub、Proxy，Stub用来接受数据，Proxy用来发送数据

调用端调用函数，进入proxy()函数发送参数，再序列化参数（字符串、字节），以序列化的形式写入，再调用transact()方法，直接走到驱动层的binder_transaction()方法，此方法的代码都运行在内核空间中，在此方法内内核空间调用copy_from_user()方法

binder在调用端拷贝几次？1次

binder在调用端传递参数实际拷贝几次？2次 两次copy_from_user，两次都必须会执行，第一次调用传递数据，第二次调用传递请求头。请求头大小为8K。请求头包含信息：哪个类、目标进程，目的是为了可以确定传递方向以及回调数据方向