android binder机制详解

摘要

Binder是android中一个很重要且很复杂的概念，它在系统的整体运作中发挥着极其重要的作用，不过本文并不打算从深层次分析Binder机制，有两点原因：1是目前网上已经有2篇很好的文章了，2是对Binder机制进行深入底层乃至驱动的分析这一过程相当困难且相当耗时，因此并不适合重复造轮子。本文的角度是对Android的Binder机制从整体和概念上进行分析，能够让大家很快明白到底什么是Binder，Binder是干什么的，Binder和应用开发的关系是什么，总之，这篇文章还是很值得去看一看的。

什么是Binder

1. 直观来说，Binder是Android中的一个类，它继承了IBinder接口

2. 从IPC角度来说，Binder是Android中的一种跨进程通信方式，Binder还可以理解为一种虚拟的物理设备，它的设备驱动是/dev/binder，该通信方式在linux中没有

3. 从Android Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager（ActivityManager、WindowManager，etc）和相应ManagerService的桥梁

4. 从Android应用层来说，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当你bindService的时候，服务端会返回一个包含了服务端业务调用的Binder对象，通过这个Binder对象，客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据，这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务

为什么Android内核要使用Binder

Android中有大量的CS（Client-Server）应用方式，这就要求Android内部提供IPC方法，而linux所支持的进程通信方式有两个问题：性能和安全性。

目前linux支持的IPC包括传统的管道，System V IPC(消息队列/共享内存/信号量)，以及socket，但只有socket支持Client-Server的通信方式，由于socket是一套通用的网络通信方式，其传输效率低下切有很大的开销，比如socket的连接建立过程和中断连接过程都是有一定开销的。消息队列和管道采用存储-转发方式，即数据先从发送方缓存区拷贝到内核开辟的缓存区中，然后再从内核缓存区拷贝到接收方缓存区，至少有两次拷贝过程。共享内存虽然无需拷贝，但控制复杂，难以使用。

在安全性方面，Android作为一个开放式，拥有众多开发者的的平台，应用程序的来源广泛，确保智能终端的安全是非常重要的。终端用户不希望从网上下载的程序在不知情的情况下偷窥隐私数据，连接无线网络，长期操作底层设备导致电池很快耗尽等等。传统IPC没有任何安全措施，完全依赖上层协议来确保。首先传统IPC的接收方无法获得对方进程可靠的UID/PID（用户ID/进程ID），从而无法鉴别对方身份。Android为每个安装好的应用程序分配了自己的UID，故进程的UID是鉴别进程身份的重要标志。使用传统IPC只能由用户在数据包里填入UID/PID，但这样不可靠，容易被恶意程序利用。可靠的身份标记只有由IPC机制本身在内核中添加。其次传统IPC访问接入点是开放的，无法建立私有通道。比如命名管道的名称，system
V的键值，socket的ip地址或文件名都是开放的，只要知道这些接入点的程序都可以和对端建立连接，不管怎样都无法阻止恶意程序通过猜测接收方地址获得连接。

基于以上原因，Android需要建立一套新的IPC机制来满足系统对通信方式，传输性能和安全性的要求，这就是Binder。Binder基于 Client-Server通信模式，传输过程只需一次拷贝，为发送发添加UID/PID身份，既支持实名Binder也支持匿名Binder，安全性高。下图为Binder通信过程示例：

参考：

1. http://www.cnblogs.com/innost/archive/2011/01/09/1931456.html

2. http://blog.csdn.net/universus/article/details/6211589