Android Binder进程间通信-登记Service组件-封装进程间通信数据
本文参考《Android系统源代码情景分析》，作者罗升阳
一、测试代码：
～/Android/external/binder/server
----FregServer.cpp
~/Android/external/binder/common
----IFregService.cpp
----IFregService.h
~/Android/external/binder/client
----FregClient.cpp
Binder库(libbinder)代码：
~/Android/frameworks/base/libs/binder
----BpBinder.cpp
----Parcel.cpp
----ProcessState.cpp
----Binder.cpp
----IInterface.cpp
----IPCThreadState.cpp
----IServiceManager.cpp
----Static.cpp
~/Android/frameworks/base/include/binder
----Binder.h
----BpBinder.h
----IInterface.h
----IPCThreadState.h
----IServiceManager.h
----IBinder.h
----Parcel.h
----ProcessState.h
驱动层代码：
～/Android//kernel/goldfish/drivers/staging/android
----binder.c
----binder.h
二、源码分析
程序首先开始从Service进程FregServer.cpp的main函数开始执行
～/Android/external/binder/server
----FregServer.cpp
class FregService : public BnFregService
{
...........
public:
static void instantiate()
{
defaultServiceManager()->addService(String16(FREG_SERVICE), new FregService());//注册Service
}
...........
};
int main(int argc, char** argv)
{
FregService::instantiate();
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
return 0;
} 在Android Binder进程间通信---ServiceManager代理对象的获取过程http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/25953361，一文中我们已经分析了defaultServiceManager()获取了ServiceManager代理对象。现在调用addService来注册Service组件。～/Android/frameworks/base/libs/binder
----IServiceManager.cpp
class BpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager>
{
public:
.........
virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service)
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());//写入一个Binder进程间通信请求头
data.writeString16(name);//写入将要注册的Service组件的名称
data.writeStrongBinder(service);//将要注册的Service组件封装成一个flat_binder_object结构体，写入data
status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;
}
..........
}; 将进程间通信数据写入到一个Parcel对象data中，然后将Parcel对象data的内容传递给Binder驱动程序。
首先调用Parcel对象data的成员函数writeInterfaceToken写入一个Binder进程间通信请求头，它的实现如下所示：
～/Android/frameworks/base/libs/binder
----Parcel.cpp
status_t Parcel::writeInterfaceToken(const String16& interface)
{
writeInt32(IPCThreadState::self()->getStrictModePolicy() |
STRICT_MODE_PENALTY_GATHER);//整数值，用来描述一个Strict Mode Policy
// currently the interface identification token is just its name as a string
return writeString16(interface);//用来描述所请求服务的接口描述符
} Binder进程间通信请求头由两部分内容组成。第一部分内容是一个整数值，用来描述一个Strict Mode Policy，第二部分内容是一个字符串，用来描述所请求服务的接口描述符。
接着调用Parcel对象data的成员函数writeString16写入将要注册的Service组件的名称。
最后，调用Parcel对象data的成员函数writeStrongBinder将要注册的Service组件封装成一个flat_binder_object结构体，然后传递给Binder驱动程序。将一个Service组件封装成一个flat_binder_object结构体是Binder进程间通信过程的一个重要步骤，接下来我们就着重分析这个过程。
～/Android/frameworks/base/libs/binder
----Parcel.cpp
status_t Parcel::writeStrongBinder(const sp<IBinder>& val)
{
return flatten_binder(ProcessState::self(), val, this);
} 调用flatten_binder。
status_t flatten_binder(const sp<ProcessState>& proc,
const sp<IBinder>& binder, Parcel* out)
{
flat_binder_object obj;
obj.flags = 0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS;
if (binder != NULL) {
IBinder *local = binder->localBinder();//Binder本地对象的
if (!local) {
.........
} else {
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
obj.binder = local->getWeakRefs();//弱引用计数的地址
obj.cookie = local;//binder本地对象指针
}
} else {
.........
}
return finish_flatten_binder(binder, obj, out);//将flat_binder_object结构体obj写入到Parcel对象out中
}
首先定义了一个flat_binder_object结构体obj，然后将它的标志值设置为0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS，其中，0x7f用来描述将要注册的Service组件在处理一个进程间通信请求时，它所使用的Server线程的优先级不能低于0x7f；而FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS表示可以将包含文件描述符的进程间通信数据给将要注册的Service组件处理。
其中flat_binder_object结构体，实现如下：
～/Android/frameworks/base/include/binder
----binder.h
struct flat_binder_object {
unsigned long type;
unsigned long flags;
union {
void *binder;
signed long handle;
};
void *cookie;
};
接下来调用binder->localBinder()，分析此函数前，我们先看一个uml类图。
参数binder指向的是一个FregService组件，它继承了BBinder类，BBinder类是用来描述一个Binder本地对象的，它的成员函数localBinder用来返回一个Binder本地对象接口。对应实现代码如下：
～/Android/frameworks/base/libs/binder
----Binder.cpp
BBinder* BBinder::localBinder()
{
return this;//BBinder对象指针
}
接下来分别设置type为BINDER_TYPE_BINDER，binder为其内部的一个弱引用计数对象的地址值，cookie为上面返回的Binder本地对象指针。
最后调用全局函数finish_flatten_binder将flat_binder_object结构体obj写入到Parcel对象out中，它的实现如下所示：
～/Android/frameworks/base/libs/binder
---- Parcel.cpp
inline static status_t finish_flatten_binder(
const sp<IBinder>& binder, const flat_binder_object& flat, Parcel* out)
{
return out->writeObject(flat, false);//将flat_binder_object结构体flat写入到内部
} 它调用Parcel对象out的成员函数writeObject将flat_binder_object结构体flat写入到内部。Parcel类的成员函数writeObject的实现如下所示：
～/Android/frameworks/base/libs/binder
---- Parcel.cpp
status_t Parcel::writeObject(const flat_binder_object& val, bool nullMetaData)
{
const bool enoughData = (mDataPos+sizeof(val)) <= mDataCapacity;//数据缓冲区如果有足够空间，enoughData为1
const bool enoughObjects = mObjectsSize < mObjectsCapacity;//偏移数组如果有足够空间，enoughObjects为1
if (enoughData && enoughObjects) {
restart_write:
*reinterpret_cast<flat_binder_object*>(mData+mDataPos) = val;//flat_binder_object结构体存入数据缓冲区mData
// Need to write meta-data?
if (nullMetaData || val.binder != NULL) {
mObjects[mObjectsSize] = mDataPos;//flat_binder_object结构体在mData中偏移写入偏移数组mObjects
acquire_object(ProcessState::self(), val, this);
mObjectsSize++;//偏移数组mObjects下一个用于写入数据的位置加一
}
// remember if it's a file descriptor
if (val.type == BINDER_TYPE_FD) {
mHasFds = mFdsKnown = true;
}
return finishWrite(sizeof(flat_binder_object));//调整缓冲区mData下一个用来写入数据的位置
}
if (!enoughData) {//如果没有足够的空间，那么扩展后重新写入
const status_t err = growData(sizeof(val));
if (err != NO_ERROR) return err;
}
if (!enoughObjects) {//如果没有足够的空间，那么扩展后重新写入
size_t newSize = ((mObjectsSize+2)*3)/2;
size_t* objects = (size_t*)realloc(mObjects, newSize*sizeof(size_t));
if (objects == NULL) return NO_MEMORY;
mObjects = objects;
mObjectsCapacity = newSize;
}
goto restart_write;
} Parcel类内部有mData和mObjects两个缓冲区，其中，mData是一个数据缓冲区，它里面的内容可能包含有整数、字符串或者Binder对象，即flat_binder_object结构体；mObjects是一个偏移数组，它保存了数据缓冲区中所有Binder对象的位置。Binder驱动程序就是可以通过这个偏移数组找到进程间通信数据中的Binder对象的，以便对它们进行特殊处理。
Parcel类的成员变量mDataPos记录了数据缓冲区mData下一个用来写入数据的位置，而成员变量mDataCapacity则记录了数据缓冲区mData的总大小。成员变量mObjectSize记录了偏移数组mObjects下一个用于写入数据的位置，mObjectCapacity则记录了偏移数组mObjects的总大小。
如果有足够的缓冲区，那么要将flat_binder_object结构体存入数据缓冲区mData，flat_binder_object结构体在mData中偏移写入偏移数组mObjects。
如果数据缓冲区mData和偏移数组mObjects没有足够的空间来写入一个Binder对象，首先扩展他们的空间，然后再写入。