Binder學習筆記（一）

網上看了很多關於binder的文章，但我還是想把自己的心路歷程記錄下來，有些是跟着別人的腳步領略險峻風景，有些則是自己只身探入代碼深處打撈出的收獲。我不確定是否全部融會貫通，更擔心一兩個月后會完全不記得來時的路。最好的驗證和留存的方法是把他們寫成博文，幾個月后回頭再來讀，看是否還能讀得明白。如果可以，說明我兩個擔心已不復存在；如果又回到雲里霧里，剛好可以帶着新問題繼續探索。文章很多地方會引用Android源碼，我的源碼版本是6.0.1_r11。

當靜態代碼走查遭遇多態、依賴外部數據時，常常會陷入困境，眼前多個岔路口，不知該走哪條路。我就順道把gdb也重新撿起來，動態調一把就知道正確答案了。我盡量詳細地記錄下使用步驟，以便未來可以很方便地重新走入這條路。

我覺得讀代碼也應該是“不求甚解”的，不要一竿子插到底，先在一個層面上把問題分析清楚，再逐步深入到下一個層面，逐層攻破。其實跟寫代碼很像，解決復雜問題的兩大利器——分層、分模塊。當然最終是要達到山高月小，水落石出的境界。文章會一點一點放出，發出的文章可能還會不斷回過頭來再修改，希望最終能夠打磨出一篇精致小品，以后就再也不用追究Binder了。

binder的使用（Java代碼）

Binder是Android系統為進程間通信提供的一種方式，在創建Service的時候會經常用到。創建Service的基本步驟如下：

final Intent intent = new Intent(this, BindMyService.class);

private MyServiceConnection conn = new MyServiceConnection();

……

bindService(intent, connection, Service.BIND_AUTO_CREATE);  // 創建Service

當Service創建成功，Service會回調ServiceConnection的onServiceCnnected函數：

public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service);

更神奇的是，Service和Client可以是兩個不同的進程，而且即使跨進程，Client仍然可以把來自Service的binder當做本地對象來使用。Binder對函數調用做了封裝，把函數和參數組裝成數據包發給Service，再由Service調用和執行實際的服務接口，並把執行結果也組裝成數據包返回給客戶端。

Java層的代碼會向下進入native層，通過該層的c++代碼調用frameworks以及更底層的驅動來完成消息的流轉。為了盡快觸摸到Binder的本質，我們現在就潛入到native層，用c++代碼完成Service的編寫和Client端的調用，並以此為起點進入到Binder的實現層。至於從Java到native的橋接，可以留待本質問題水落石出之后再去探究，那只是末枝上的小細節了。

binder的使用（C++代碼）

// Test.h
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
#include <stdio.h>
#include <binder/IInterface.h>
#include <binder/Parcel.h>
#include <binder/IBinder.h>
#include <binder/Binder.h>
#include <binder/ProcessState.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
using namespace android;
namespace android
{
    class ITestService : public IInterface
    {
    public:
        DECLARE_META_INTERFACE(TestService); // declare macro
        virtual void test()=0;
    };

    enum
    {
        TEST = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION,
    };

    class BpTestService: public BpInterface<ITestService> {
    public:
        BpTestService(const sp<IBinder>& impl);
        virtual void test();
    };
}
#endif

 

// ITestService.cpp
#include "Test.h"
namespace android
{
    IMPLEMENT_META_INTERFACE(TestService, "android.TestServer.ITestService");
}

 

// TestClient.cpp
#include "Test.h"
namespace android {
BpTestService::BpTestService(const sp<IBinder>& impl) :
        BpInterface<ITestService>(impl) {
}
void BpTestService::test() {
    printf("BpTestService::test()\n");
    Parcel data, reply;
    data.writeInterfaceToken(ITestService::getInterfaceDescriptor());
    remote()->transact(TEST, data, &reply);
    printf("reply: %d\n", reply.readInt32());
}
}
int main() {
    sp < IServiceManager > sm = defaultServiceManager();
    sp < IBinder > binder = sm->getService(String16("service.testservice"));
    sp<ITestService> cs = interface_cast < ITestService > (binder);
    cs->test();
    return 0;
}

 

// TestServer.cpp
#include "Test.h"
namespace android {
class BnTestService: public BnInterface<ITestService> {
public:
    virtual status_t
    onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply,
            uint32_t flags = 0);
    virtual void test() {
        printf("BnTestService::test()\n");
    }

};
status_t BnTestService::onTransact(uint_t code, const Parcel& data,
        Parcel* reply, uint32_t flags) {
    switch (code) {
    case TEST: {
        printf("BnTestService::onTransact, code: TEST\n");
        CHECK_INTERFACE(ITest, data, reply);
        test();
        reply->writeInt32(100);
        return NO_ERROR;
    }
        break;
    default:
        break;
    }
    return NO_ERROR;
}
}
int main() {
    sp < ProcessState > proc(ProcessState::self());
    sp < IServiceManager > sm = defaultServiceManager();
    sm->addService(String16("service.testservice"), new BnTestService());
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    return 0;
}

 

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

#生成binder service的服務端
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
    libcutils \
    libutils \
    libbinder 
LOCAL_MODULE    := TestServer
LOCAL_SRC_FILES := \
    TestServer.cpp \
    ITestService.cpp
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
include $(BUILD_EXECUTABLE)
 
#生成binder service的測試client端
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
    libcutils \
    libutils \
    libbinder 
LOCAL_MODULE    := TestClient
LOCAL_SRC_FILES := \
    TestClient.cpp \
    ITestService.cpp
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
include $(BUILD_EXECUTABLE)

在Android源碼external目錄下創建文件夾testservice，並將以上五個文件放到該文件夾下。

執行如下命令，完成編譯：

$ mmm external/testservice

我把Android源碼的build/envsetup.sh內的TARGET_BUILD_TYPE默認值全改成了debug，這樣確保執行以上mmm命令的時候，總會生成debug版。

編譯完成后，執行如下命令

$ adb shell mkdir /data/local/tmp/testservice
# 把生成的兩個可執行程序拷貝到模擬器
$ adb push out/debug/target/product/generic/obj/EXECUTABLES/TestServer_intermediates/LINKED/TestServer /data/local/tmp/testservice
$ adb push out/debug/target/product/generic/obj/EXECUTABLES/TestClient_intermediates/LINKED/TestClient /data/local/tmp/testservice
# 添加可執行權限
$ adb shell chmod 755 /data/local/tmp/testservice/*

# 啟動服務端
$ adb shell /data/local/tmp/testservice/TestServer
BnTestService::onTransact, code: TEST
BnTestService::test()

# 在另一個終端下客戶端：
$ adb shell /data/local/tmp/testservice/TestClient
BpTestService::test()
reply 100

OK，前期准備就這么些，接下來就可以測試代碼為入口深入到binder的內部實現了。