Binder是一種基于內(nèi)核的輕量級(jí)IPC機(jī)制，相比其他IPC機(jī)制（如Socket、管道等），Binder具有更高的性能和更低的資源消耗。它通過(guò)共享內(nèi)存和零拷貝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高效的進(jìn)程間通信。
Android系統(tǒng)提供了多種進(jìn)程間通信（IPC）的機(jī)制，用于不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和通信。以下是Android系統(tǒng)中常用的幾種IPC機(jī)制：
- Intent：Intent是Android系統(tǒng)中常用的一種進(jìn)程間通信方式。通過(guò)發(fā)送Intent，可以在不同的應(yīng)用程序組件之間傳遞數(shù)據(jù)和觸發(fā)操作。Intent可以用于啟動(dòng)Activity、Service、BroadcastReceiver等組件，并且可以攜帶數(shù)據(jù)進(jìn)行通信。
- Binder：Binder是Android系統(tǒng)中的一種跨進(jìn)程通信（IPC）機(jī)制，它基于C/S（Client/Server）模型。通過(guò)Binder，一個(gè)進(jìn)程可以將自己的服務(wù)暴露給其他進(jìn)程，其他進(jìn)程可以通過(guò)Binder進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用。Binder提供了跨進(jìn)程的方法調(diào)用、數(shù)據(jù)傳輸和線程同步等功能。
- ContentProvider：ContentProvider是Android系統(tǒng)中的一種進(jìn)程間通信機(jī)制，用于在不同應(yīng)用程序之間共享數(shù)據(jù)。通過(guò)ContentProvider，一個(gè)應(yīng)用程序可以將自己的數(shù)據(jù)暴露給其他應(yīng)用程序，并提供對(duì)數(shù)據(jù)的增刪改查操作。
- Messenger：Messenger是Android系統(tǒng)中基于Binder的一種進(jìn)程間通信機(jī)制。它通過(guò)Handler和Message來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。一個(gè)進(jìn)程可以通過(guò)Messenger將自己的Handler對(duì)象傳遞給其他進(jìn)程，其他進(jìn)程可以通過(guò)該Handler向該進(jìn)程發(fā)送消息。
- AIDL（Android Interface Definition Language）：AIDL是Android系統(tǒng)中的一種進(jìn)程間通信機(jī)制，用于定義跨進(jìn)程通信的接口。通過(guò)AIDL，一個(gè)應(yīng)用程序可以定義自己的接口，并將接口暴露給其他應(yīng)用程序，其他應(yīng)用程序可以通過(guò)AIDL進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用。
IPC機(jī)制
IPC（Inter-Process Communication，進(jìn)程間通信）是指操作系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間數(shù)據(jù)傳輸和共享的機(jī)制。它允許不同的進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中相互交換信息，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。
常見(jiàn)的IPC機(jī)制包括以下幾種：
- 管道（Pipe）：管道是一種半雙工的通信方式，它可以在父進(jìn)程和子進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)。管道可以是匿名的，也可以是有名字的。
- 信號(hào)量（Semaphore）：信號(hào)量是一種用于進(jìn)程間同步和互斥的機(jī)制。它可以用來(lái)解決進(jìn)程之間的競(jìng)爭(zhēng)條件和死鎖等問(wèn)題。
- 消息隊(duì)列（Message Queue）：消息隊(duì)列是一種可以在進(jìn)程之間傳遞消息的機(jī)制。它允許發(fā)送者將消息放入隊(duì)列中，接收者可以從隊(duì)列中取出消息。
- 共享內(nèi)存（Shared Memory）：共享內(nèi)存是一種允許多個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)同一塊內(nèi)存的機(jī)制。通過(guò)共享內(nèi)存，進(jìn)程可以直接讀寫(xiě)共享的內(nèi)存區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交換。
- 套接字（Socket）：套接字是一種用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的機(jī)制。它可以在不同的主機(jī)之間傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。
linux IPC原理
Linux IPC（Inter-Process Communication，進(jìn)程間通信）是指在Linux操作系統(tǒng)中，不同進(jìn)程之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信的機(jī)制。它允許進(jìn)程之間共享信息、同步操作和互相通知。
圖片
Linux提供了多種IPC機(jī)制，包括管道（pipe）、命名管道（named pipe）、信號(hào)（signal）、消息隊(duì)列（message queue）、共享內(nèi)存（shared memory）和套接字（socket）等。
- 管道（pipe）是一種半雙工的通信方式，用于在父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)。它是一種基于文件描述符的通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動(dòng)。
- 命名管道（named pipe）是一種特殊的文件，可以在不相關(guān)的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。它與管道類(lèi)似，但可以通過(guò)文件系統(tǒng)進(jìn)行命名，從而允許不相關(guān)的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。
- 信號(hào)（signal）是一種異步通信機(jī)制，用于在進(jìn)程之間傳遞簡(jiǎn)單的消息。進(jìn)程可以發(fā)送信號(hào)給其他進(jìn)程，接收信號(hào)的進(jìn)程可以根據(jù)信號(hào)的類(lèi)型執(zhí)行相應(yīng)的操作。
- 消息隊(duì)列（message queue）是一種通過(guò)內(nèi)核提供的緩沖區(qū)進(jìn)行通信的機(jī)制。進(jìn)程可以將消息發(fā)送到消息隊(duì)列中，其他進(jìn)程可以從隊(duì)列中讀取消息。
- 共享內(nèi)存（shared memory）是一種將內(nèi)存區(qū)域映射到多個(gè)進(jìn)程地址空間的機(jī)制。多個(gè)進(jìn)程可以直接訪問(wèn)共享內(nèi)存，從而實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交換。
- 套接字（socket）是一種網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，用于在不同主機(jī)之間進(jìn)行進(jìn)程間通信。套接字可以用于本地進(jìn)程間通信（Unix域套接字）或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程間通信（網(wǎng)絡(luò)套接字）。
IPC通信的一般過(guò)程：
- 創(chuàng)建IPC對(duì)象：首先，進(jìn)程需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)IPC對(duì)象，如管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存或信號(hào)量。這可以通過(guò)調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)來(lái)完成，如pipe()創(chuàng)建管道，msgget()創(chuàng)建消息隊(duì)列，shmget()創(chuàng)建共享內(nèi)存，semget()創(chuàng)建信號(hào)量。
- 連接IPC對(duì)象：創(chuàng)建IPC對(duì)象后，進(jìn)程需要連接到該對(duì)象。對(duì)于管道，可以使用dup()或dup2()函數(shù)將標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出或錯(cuò)誤重定向到管道的讀端或?qū)懚?。?duì)于消息隊(duì)列、共享內(nèi)存和信號(hào)量，可以使用相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)來(lái)連接到對(duì)象，如msgrcv()和msgsnd()用于消息隊(duì)列，shmat()用于共享內(nèi)存，semop()用于信號(hào)量。
- 數(shù)據(jù)交換和共享：連接到IPC對(duì)象后，進(jìn)程可以通過(guò)讀寫(xiě)管道、發(fā)送接收消息、讀寫(xiě)共享內(nèi)存或操作信號(hào)量來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。具體的操作方式取決于所使用的IPC方式。
- 斷開(kāi)連接和刪除IPC對(duì)象：當(dāng)進(jìn)程不再需要使用IPC對(duì)象時(shí)，應(yīng)該斷開(kāi)與該對(duì)象的連接，并刪除該對(duì)象以釋放資源。對(duì)于管道，可以關(guān)閉相應(yīng)的文件描述符；對(duì)于消息隊(duì)列，可以使用msgctl()函數(shù)刪除隊(duì)列；對(duì)于共享內(nèi)存，可以使用shmdt()函數(shù)斷開(kāi)連接，使用shmctl()函數(shù)刪除共享內(nèi)存；對(duì)于信號(hào)量，可以使用semctl()函數(shù)刪除信號(hào)量。
Linux IPC通信的一些缺點(diǎn)：
- 復(fù)雜性：IPC通信涉及多個(gè)進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)傳輸和同步，需要使用特定的API和機(jī)制。這些API和機(jī)制可能比較復(fù)雜，需要開(kāi)發(fā)人員具備一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。
- 性能開(kāi)銷(xiāo)：IPC通信需要在不同進(jìn)程之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和同步，這會(huì)引入一定的性能開(kāi)銷(xiāo)。例如，使用管道或消息隊(duì)列時(shí)，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的復(fù)制和緩沖，這可能會(huì)增加系統(tǒng)的負(fù)載和延遲。
- 安全性：IPC通信可能存在安全性問(wèn)題。例如，如果不正確地配置權(quán)限或驗(yàn)證機(jī)制，可能會(huì)導(dǎo)致未經(jīng)授權(quán)的進(jìn)程訪問(wèn)共享資源或篡改通信數(shù)據(jù)。
- 可靠性：IPC通信可能面臨可靠性問(wèn)題。例如，如果一個(gè)進(jìn)程崩潰或意外終止，可能會(huì)導(dǎo)致通信中斷或數(shù)據(jù)丟失。
- 跨平臺(tái)兼容性：不同的操作系統(tǒng)可能有不同的IPC機(jī)制和API，這可能導(dǎo)致在跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)時(shí)需要進(jìn)行額外的工作來(lái)確保兼容性。
Binder IPC原理
在Android系統(tǒng)中，為了滿足移動(dòng)設(shè)備的特殊需求，為了彌補(bǔ)Linux IPC的不足，對(duì)Linux的IPC機(jī)制進(jìn)行了一些修改和優(yōu)化。
一方面，Android引入了Binder機(jī)制作為進(jìn)程間通信的核心機(jī)制。Binder機(jī)制是一種高效的、基于消息傳遞的IPC機(jī)制，它能夠提供更好的性能和安全性。相比于Linux的傳統(tǒng)IPC機(jī)制（如管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存等），Binder機(jī)制具有更低的延遲和更高的吞吐量，能夠更好地滿足移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求。
另一方面，Android還引入了一些特定的IPC機(jī)制，如Intent和Broadcast。Intent是一種用于在不同組件之間傳遞消息和數(shù)據(jù)的機(jī)制，它可以實(shí)現(xiàn)跨進(jìn)程通信。Broadcast是一種廣播機(jī)制，可以讓?xiě)?yīng)用程序中的不同組件之間進(jìn)行通信。這些機(jī)制在Android系統(tǒng)中被廣泛使用，可以方便地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序之間的交互和數(shù)據(jù)共享。
雖然Android使用了Linux的IPC機(jī)制，但在移動(dòng)設(shè)備的特殊需求下，對(duì)IPC機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化和擴(kuò)展，以提供更好的性能和更方便的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。
Binder機(jī)制通過(guò)Binder驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信，通過(guò)Binder對(duì)象進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換。它提供了方便、高效的IPC機(jī)制，是Android系統(tǒng)中重要的組件之一。它允許不同的進(jìn)程之間進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換。Binder的IPC原理如下：
- Binder驅(qū)動(dòng)：Binder驅(qū)動(dòng)是Binder機(jī)制的核心組件，它負(fù)責(zé)進(jìn)程間通信的底層實(shí)現(xiàn)。每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)Binder驅(qū)動(dòng)實(shí)例，用于管理該進(jìn)程中的Binder對(duì)象。
- Binder對(duì)象：每個(gè)進(jìn)程中的Binder對(duì)象都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符，稱(chēng)為Binder引用。Binder對(duì)象可以是服務(wù)端或客戶端。服務(wù)端提供服務(wù)，客戶端通過(guò)Binder引用與服務(wù)端進(jìn)行通信。
- Binder通信流程：當(dāng)客戶端需要與服務(wù)端通信時(shí)，它會(huì)通過(guò)Binder引用向Binder驅(qū)動(dòng)發(fā)送請(qǐng)求。Binder驅(qū)動(dòng)根據(jù)Binder引用找到對(duì)應(yīng)的服務(wù)端Binder對(duì)象，并將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)端。
- 進(jìn)程間數(shù)據(jù)傳輸：Binder機(jī)制支持進(jìn)程間的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)客戶端發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，可以附帶數(shù)據(jù)。服務(wù)端在接收到請(qǐng)求后，可以讀取請(qǐng)求中的數(shù)據(jù)，并返回響應(yīng)數(shù)據(jù)給客戶端。
- 異步通信：Binder機(jī)制支持異步通信。客戶端可以通過(guò)異步方式發(fā)送請(qǐng)求，而不需要等待服務(wù)端的響應(yīng)。服務(wù)端在處理完請(qǐng)求后，可以通過(guò)回調(diào)方式將響應(yīng)發(fā)送給客戶端。
Binder通信過(guò)程如下：
- 創(chuàng)建Binder對(duì)象：在服務(wù)端進(jìn)程中，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)繼承自Binder類(lèi)的對(duì)象，該對(duì)象用于提供服務(wù)。
- 注冊(cè)Binder對(duì)象：服務(wù)端進(jìn)程將Binder對(duì)象注冊(cè)到系統(tǒng)的Binder驅(qū)動(dòng)中，以便客戶端進(jìn)程可以通過(guò)Binder驅(qū)動(dòng)與服務(wù)端進(jìn)程通信。
- 獲取Binder對(duì)象引用：客戶端進(jìn)程通過(guò)Binder驅(qū)動(dòng)獲取服務(wù)端進(jìn)程的Binder對(duì)象引用。
- 調(diào)用遠(yuǎn)程方法：客戶端進(jìn)程通過(guò)Binder對(duì)象引用調(diào)用服務(wù)端進(jìn)程的方法，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。
- 參數(shù)傳遞和返回值：客戶端進(jìn)程可以通過(guò)參數(shù)傳遞將數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)端進(jìn)程的方法，服務(wù)端進(jìn)程可以通過(guò)返回值將結(jié)果返回給客戶端進(jìn)程。
- 銷(xiāo)毀Binder對(duì)象：當(dāng)通信結(jié)束后，客戶端進(jìn)程可以釋放Binder對(duì)象引用，服務(wù)端進(jìn)程可以注銷(xiāo)Binder對(duì)象。
Binder通信過(guò)程中，數(shù)據(jù)的傳遞是通過(guò)序列化和反序列化來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？蛻舳诉M(jìn)程將數(shù)據(jù)序列化后傳遞給服務(wù)端進(jìn)程，服務(wù)端進(jìn)程接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行反序列化處理。這樣可以保證數(shù)據(jù)在不同進(jìn)程間的正確傳遞。
圖片
Binder通信是一種高效可靠的進(jìn)程間通信機(jī)制，它在Android系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景，如跨進(jìn)程調(diào)用、遠(yuǎn)程服務(wù)等。
總結(jié)
Android采用Binder作為IPC進(jìn)程間通信機(jī)制有以下幾個(gè)原因：
- 高效性：Binder是一種基于內(nèi)核的輕量級(jí)IPC機(jī)制，相比其他IPC機(jī)制（如Socket、管道等），Binder具有更高的性能和更低的資源消耗。它通過(guò)共享內(nèi)存和零拷貝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高效的進(jìn)程間通信。
- 安全性：Binder提供了安全的IPC機(jī)制，可以確保不同進(jìn)程間的數(shù)據(jù)傳輸是可信的。它通過(guò)權(quán)限驗(yàn)證和沙箱機(jī)制，防止惡意進(jìn)程對(duì)系統(tǒng)造成危害。
- 支持跨進(jìn)程調(diào)用：Binder支持跨進(jìn)程調(diào)用（Remote Procedure Call，RPC），使得應(yīng)用程序可以在不同的進(jìn)程間調(diào)用遠(yuǎn)程對(duì)象的方法。這種跨進(jìn)程調(diào)用的能力為Android的組件化架構(gòu)提供了便利，使得不同應(yīng)用程序之間可以進(jìn)行交互和共享資源。
- 支持多線程并發(fā)：Binder支持多線程并發(fā)訪問(wèn)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)遠(yuǎn)程對(duì)象。這對(duì)于Android應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)锳ndroid應(yīng)用程序通常是多線程的。
