Binder

這個問題很多文章都有解釋，比如：Binder是Android跨程序通訊方式，它實現了IBinder介面，是ServiceManager連線各種Manager(如WindowManager、ActivityManager等)的橋樑。但是我覺得這些說法還是過於抽象，大部分文章看過後自己心裡還是沒有一個清晰的認識。

那麼應該怎麼去理解Binder呢？我不打算介紹這個概念，而是介紹Binder是怎麼來到Android世界的。我是這樣理解的：Android團隊想要實現程序之間的通訊，需要解決以下幾個問題：

1.如何知道客戶端需要呼叫哪個程序以及該程序中的函式
2.客戶端如何將函式形參傳送給遠端程序中的函式，以及如何將遠端程序函式計算結果返回客戶端
3.如何去遮蔽底層通訊細節，讓實現客戶端呼叫遠端函式就像呼叫本地函式一樣

第一個問題，很容易解決，只要給每個需要遠端通訊的類唯一標識就可以通過包名+類名的字串就可以做到，然後在類裡面給每個函式編號即可對函式唯一編碼。第二個問題，定義一個可打包的介面Parcelable，這個介面提供2個重要函式，分別是將物件中的屬性寫入到陣列和從陣列中的資料還原物件，每個可以傳送到遠端函式作為形參的物件只需實現Parcelable物件即可。Parcelable具體使用不再本文討論範圍。第三個問題，為了遮蔽程序之間的通訊細節，那麼Android團隊肯定在想，定義一個類，由這個類來實現這些細節。這個類應該做哪些事情呢？首先，這個類得幫使用者傳送遠端請求並將拿到返回結果提交給使用者，這是最重要的功能了，有了這個功能，媽媽再也不用擔心我的程序通訊。其次，如果我想實現服務端，什麼時候客戶端呼叫我了，這些細節不用使用者操心。當然，這個類還要幫使用者封裝更多細節。既然打算定義這個類了，那總得取個響噹噹的名稱吧，什麼？你說取名為Binder，好吧，那就叫Binder吧。Binder類既然封裝很多功能，那該怎麼用這個類呢？讓客戶端去繼承還是服務端繼承呢？答案是服務端。接下來有個約定，本文後面所指的Binder類都是指遠端服務端的物件。服務端想要實現被跨程序訪問，就必須繼承Binder類。
首先我們看看我們的程式跨程序呼叫系統服務的簡單示例，實現浮動視窗部分程式碼：

//獲取WindowManager服務引用 
WindowManager wm = (WindowManager)getSystemService(getApplication().WINDOW_SERVICE); 
//佈局引數layoutParams相關設定略... 
View view=LayoutInflater.from(getApplication()).inflate(R.layout.float_layout, null); 
//新增view 
wm.addView(view, layoutParams);

系統服務都是執行在systemServer程序中，因此我們呼叫系統服務都是跨程序的呼叫。第2行程式碼中，得到的wm是WindowManager物件的引用，第6行呼叫WindowManager的addView函式，將觸發遠端呼叫，呼叫的是執行在systemServer程序中的WindowManager的addView函式。是不是很想知道addView發生了什麼？我們先看看Binder機制吧！看完Binder原理，再解釋！

程式碼執行過程

假設你已經建立好服務端類MyService、客戶端類MyClient。在客戶端持有MyService的引用，並且呼叫了MyService的func函式，那麼Android內部呼叫過程如下：

看了這個圖以後，相信你對你的程式碼在呼叫遠端程序函式時有個全域性的認識。這張圖有一點很重要，就是客戶端當前執行緒會被掛起！因此，如果遠端程序是執行長時間的運算，請不要使用主執行緒去呼叫遠端函式，以防止ANR。

Binder的C/S架構

上面一節我們對遠端程序呼叫程式碼執行過程有個初步瞭解，在Android開發中，我們大量使用到了系統Service，比如媒體播放、各種感測器以及WindowManagerService等等等等（太多了~）。那麼Android是怎麼管理這些服務，並且讓使用者跨程序呼叫這些服務呢？首先我們看看呼叫系統服務的過程。在Android開機啟動過程中，Android會初始化系統的各種Service，並將這些Service向ServiceManager註冊（即讓ServiceManager管理）。客戶端想要得到具體的Service直接向ServiceManager要即可。客戶端首先向ServiceManager查詢得到具體的Service引用，然後通過這個引用向具體的服務端傳送請求，服務端執行完成後就返回。

Binder驅動實現原理

一直以來，我有個困惑！！！這個困惑讓我迷茫了很久：客戶端持有遠端程序的某個物件引用，然後呼叫引用類中的函式，遠端程序的函式就執行了。我在想，憑什麼？學過作業系統都知道，不同的程序之間是不共享資源的。也就是說，客戶端持有的這個物件跟遠端程序中的實際物件完全是兩個不同的物件。客戶端呼叫引用的物件跟遠端程序半毛錢關係都沒有，憑啥遠端程序就呼叫了執行了？相信也有一部分人跟我有同樣的困惑！仔細研讀一下下面這張圖，相信你會豁然開朗！

服務端跨程序的類都要繼承Binder類。我們所持有的Binder引用(即服務端的類引用)並不是實際真實的遠端Binder物件，我們的引用在Binder驅動裡還要做一次對映。也就是說，裝置驅動根據我們的引用物件找到對應的遠端程序。客戶端要呼叫遠端物件函式時，只需把資料寫入到Parcel，在呼叫所持有的Binder引用的transact()函式，transact函式執行過程中會把引數、識別符號（標記遠端物件及其函式）等資料放入到Client的共享記憶體，Binder驅動從Client的共享記憶體中讀取資料，根據這些資料找到對應的遠端程序的共享記憶體，把資料拷貝到遠端程序的共享記憶體中，並通知遠端程序執行onTransact()函式，這個函式也是屬於Binder類。遠端程序Binder物件執行完成後，將得到的寫入自己的共享記憶體中，Binder驅動再將遠端程序的共享記憶體資料拷貝到客戶端的共享記憶體，並喚醒客戶端執行緒。

Binder機制運用

好了，現在對Binder機制已經理解了，我們再看看Android是怎麼運用Binder的。再現前面程式碼：

//獲取WindowManager服務引用
WindowManager wm = (WindowManager)getSystemService(getApplication().WINDOW_SERVICE);  
//佈局引數layoutParams相關設定略...
View view=LayoutInflater.from(getApplication()).inflate(R.layout.float_layout, null);  
//新增view
wm.addView(view, layoutParams); 

這段程式碼前面已經出現過。getSystemService(getApplication().WINDOW_SERVICE);函式內部原理就是向ServiceManager查詢識別符號為getApplication().WINDOW_SERVICE的遠端物件的引用。即WindowManager物件的引用，這個引用的真正實現是WindowManager的某個代理。得到這個引用後，在呼叫addView時，真正的實現是在代理裡面，代理把引數打包到Parcel物件中，然後呼叫transact函式（該函式繼承自Binder），再觸發Binder驅動的一系列呼叫過程，在Binder驅動實現原理一節中有具體介紹，忘記了的同學可以返回繼續看。關於Binder的代理物件，可以參考AIDL工具生成的程式碼，這裡不再具體介紹。