Android面经(13/30)Binder全解析

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本人是2020年毕业于广东工业大学研究生：许乔丹，有国内大厂CVTE和世界500强企业安卓开发经验，该专栏整理本人对常见安卓高频开发面试题的理解;

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正文开始⬇

Binder在日常开发经常会用到，毕竟是Android跨进程方法的不二之选。Binder的源码实现逻辑很复杂，本文主要是介绍Binder在面试时可能被Q到的问题，挖Bidner源码的大神可绕道，面试官可能会问：

请介绍什么是Binder机制⭐⭐⭐⭐⭐
请介绍Binder机制流程 ⭐⭐⭐⭐
Binder机制需要多少次内存拷贝 ⭐⭐⭐
Android有很多跨进程通信方法，为何选择Binder？⭐⭐⭐

看完以下的解析，一定可以让面试官眼前一亮。

1、Android中的跨进程方法（IPC）
- 1.1 Android中的跨进程方法
- 1.2 为何要使用Binder
2、传统的Linux跨进程通讯
3、Binder的通讯原理
4、Binder通信模型
- 4.1 服务端、客户端、ServiceManager、Binder驱动
  - 4.1.1 Binder驱动
  - 4.1.2 ServiceManager
  - 4.1.3 服务端向ServiceManager注册
  - 4.1.4 客户端获取服务端Binder引用
- 4.2 Binder通讯中的代理模式
- 4.3 好多Binder分不清？
- 4.4 Binder通讯流程
- 5、Binder源码分析（外部链接）

1、Android中的跨进程方法（IPC）

Binder是Android中的一种跨进程通信机制，采用服务端/客户端结构，主要包含服务端、客户端、ServiceManager、Binder驱动4大部分。我们先看看Android中都有哪些跨进程的方法。

1.1 Android中的跨进程方法

共享内存：通过共享缓冲区直接映射到各个进程的虚拟地址空间，速度快。但实现比较复杂，进程间的同步问题操作系统无法实现，必须各进程利用同步工具解决；
消息队列：提供了一种从一个进程向另一个进程发送一个数据块的方法，但需要进行2次数据拷贝，不适合频繁或者数据量大的情况；
管道：分为有名/无名管道，在创建时分配一个page大小的内存，缓存区大小比较有限；
信号量：一般作为一种锁机制，用于进程/线程同步；
信号：更适合作为进程中断控制，而非数据交换；
Socket/LocalSocket：允许位于同一主机（计算机）或使用网络连接起来的不同主机上的应用程序之间交换数据；
Binder：Binder是Android中的一种跨进程通信机制；
匿名共享内存：在Android系统中，提供了独特的匿名共享内存子系统Ashmem(Anonymous Shared Memory)，它利用了Linux的 tmpfs文件系统（一种可以基于RAM或是SWAP的高速文件系统）来实现不同进程间的内存共享。有两个特点：
- 能够辅助内存管理系统来有效地管理不再使用的内存块；
- 通过Binder进程间通信机制来实现进程间的内存共享；
File：通过文件进行多进程通信用法简单，但不适合高并发情况；
ContentProvider：Android四大组件之一，常用于进程间数据共享，特别是一对多的情况，不过受限于AIDL；
Bundle：很常见也很常用，但只能传输Bundle支持的数据类型，同样不适合大量数据的传输；

面试官很喜欢问Android中有哪些跨进程方法，如果你可以答出这么多，一定可以加分

1.2 为何要使用Binder

众所周知，Android系统基于Linux系统，因此Linux系统的IPC方法：共享内存、消息队列、管道、信号量，在Android系统都可以使用。1.1小节就列出了10+种方法，那么为何还需要Binder？

使用Binder的理由可以总结为性能、安全、稳定几个方面：

性能：管道、消息队列、Socket都需要2次数据拷贝(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)，而Binder只要1次（可见第3节分析），且Binder相对Socket方法也更加高效，Socket主要用于跨网络的进程间通讯，传输的效率比较低。当然共享内存1次数据拷贝都不需要，因此就性能而言，共享内存高于Binder；
安全：Android系统为每个应用都分配各自的UID以鉴别不同进程。Binder会验证权限，鉴定UID/PID来验证身份，保证了进程通信的安全性；
稳定：共享内存1次数据拷贝都不需要，但实现的方法比较复杂，并且需要做好进程同步，容易出现死锁或者资源竞争，稳定性差。而Binder基于C/S架构，客户端和服务端彼此独立，稳定性强。

因此，在Android系统的IPC方式，一般情况下都推荐使用Binder。当然，在Android源码里，上述其他IPC方法也会使用到。接下来让我们先看看传统的Linux跨进程通讯原理。