Android系统的Binder机制(3)

上文《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象(1)》我们学习了进程的C/C++层面的服务代理对象BpBinder,和Binder底层处理方式。本文我们将深入分析一下在进程的Java层面服务代理对象的创建和使用。 Android进程的C/C++层面和Java层

Android中程序大部分都是java开发,底层通过JNI调用C/C++的代码。这样一个程序就分为了两个层面C/C++层面和Java层面。运行状态下,我们说它们都在一个进程之中,拥有相同的进程属性(UID,GID等等)。

Binder客户程序的C/C++层面的对象和原理我们在上文《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象(1)》已经学习。下面我们将介绍客户程序怎样在Java层面通过JNI调用底层C/C++代码的创建服务代理。

ServiceManager类型和对象

我在《Android系统的Binder机制之一——Service Manager》中介绍过,客户端要想获得服务代理,首先要向ServiceManager查询Service。在Java层面也是这样,所以我们首先分析Java层面ServiceManager类。

我们通过查看ServiceManager的源码我们发现,ServiceManager类型也是一个Singleton类型。所有的方法都是静态方法,所有静态方法都是访问它的IServiceManager类型的静态变量sServiceManager,定义如下:

1: private static IServiceManager sServiceManager;

所以可以理解ServiceManager就是IServiceManager对象的一个代理。为创建和访问这个变量都是通过ServiceManager的getIServiceManager方法,定义如下:

1: private static IServiceManager getIServiceManager() { 2: if (sServiceManager != null) { 3: return sServiceManager; 4: } 5:  6: // Find the service manager 7: sServiceManager = ServiceManagerNative.asInterface(BinderInternal.getContextObject()); 8: return sServiceManager; 9: }

通过上面的代码,非常清晰的告诉我们ServiceManager类型是一个Singleton类型。现在我们主要研究sServiceManager对象怎样创建的。如下代码创建IServiceManager对象:

1: sServiceManager = ServiceManagerNative.asInterface(BinderInternal.getContextObject());

我们首先查看BinderInternal类的getContextObject方法的代码,发现是Native代码(哈哈!有终于到达C/C++层面了,我们已经熟悉了),对应的代码为android_util_binder.cpp中的android_os_BinderInternal_getContextObject函数,代码如下:

1: static jobject android_os_BinderInternal_getContextObject(JNIEnv* env, jobject clazz) 2: { 3: sp<IBinder> b = ProcessState::self()->getContextObject(NULL); 4: return javaObjectForIBinder(env, b); 5: }

终于看到我们上文《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象(1)》介绍过的ProcessState对象了,我们再去查看ProcessState对象的getContextObject方法,代码如下:

1: sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller) 2: { 3: if (supportsProcesses()) { 4: return getStrongProxyForHandle(0); 5: } else { 6: return getContextObject(String16("default"), caller); 7: } 8: }

我们看到在当前进程的ProcessState对象其实是调用getStrongProxyForHandle方法来创建binder句柄为0的服务代理对象——BpBinder对象,我们在《Android系统的Binder机制之一——Service Manager》提到过ServiceManager的binder句柄是一个闻名句柄0。上文《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象(1)》已经介绍过ProcessState对象的getStrongProxyForHandle方法,这里就不多说了。

我们可以看出Java调用C/C++,创建一个服务代理对象BpBinder,在查看BpBinder的定义我们发现继承自IBinder接口,然后在android_util_binder.cpp中的方法android_os_BinderInternal_getContextObject中,把C/C++层面的IBinder对象封装成Java层面的IBinder对象。具体实现可以查看上文的android_os_BinderInternal_getContextObject方法。

至此我们已经清楚BinderInternal.getContextObject(),返回的是ServiceManager的服务代理对象——BpBinder对象。那么ServiceManagerNative类的静态方法asInterface做什么用呢?我们还是通过代码来分析,在ServiceManagerNative.java中,asInterface的代码如下:

1: static public IServiceManager asInterface(IBinder obj) 2: { 3: if (obj == null) { 4: return null; 5: } 6: IServiceManager in = 7: (IServiceManager)obj.queryLocalInterface(descriptor); 8: if (in != null) { 9: return in; 10: } 11: 12: return new ServiceManagerProxy(obj); 13: }

将会用IBinder对象创建一个ServiceManagerProxy对象,ServiceManagerProxy类型继承了IServiceManager接口,所以asInterface方法最终目的是用一个IBinder对象创建一个IServiceManager对象。

为什么要用IBinder对象创建一个IServiceManager对象呢?通过ServiceManager的代理对象——IBinder对象(BpBinder对象)应该可以直接请求ServiceManager中的服务了啊?我们在前文《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象(1)》简单介绍了一下IBinder类型,客户端通过transact方法向Service发送请求,客户端的onTransact被调用处理客户端的请求,请求通过请求代码来区分。具体请参考Android手册。如果客户端直接用调用ServiceManager的代理对象的IBinder接口,那么客户端必须要记住所有请求的请求代码,对客户端来说不太友好。所以在ServiceManagerNative类中就把ServiceManager的代理对象——IBinder对象(BpBinder对象)封装成ServiceManagerProxy对象,暴露给客户程序一个IServiceManager接口,这样IServiceManager对象将会代理客户程序发往ServiceManager的代理对象的请求。并且是调用IServiceManager对象的方法来给ServiceManager发送请求,这样对客户程序来讲和本地的函数调用是一致的,接口非常友好。比如我们客户程序需要调用IServiceManager的getService方法来查询一个Service,ServiceManagerProxy实现代码如下:

1: public IBinder getService(String name) throws RemoteException { 2: Parcel data = Parcel.obtain(); 3: Parcel reply = Parcel.obtain(); 4: data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor); 5: data.writeString(name); 6: mRemote.transact(GET_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0); 7: IBinder binder = reply.readStrongBinder(); 8: reply.recycle(); 9: data.recycle(); 10: return binder; 11: }

我们可以非常清晰的看到ServiceManagerProxy对象将客户程序的请求转换成对ServiceManager代理对象——IBinder对象(BpBinder对象)的调用。后文我们将会详细介绍怎样通过IServiceManager查询和获得一个系统Service代理对象。

到这里我们已经分析完了,ServiceManager的Singleton对象——sServiceManager的创建。如果有不清楚的地方请查看代码。

查询和获得Service代理对象

客户程序通过调用ServiceManager类型的静态方法asInterface获得了IServiceManager对象,但是最终目的一般都是要查询和获得其他的Service,一般都是要调用IServiceManager的getService方法,向ServiceManager获得其他的Service。比如:

1: IBinder b = ServiceManager.getService(Context.NETWORKMANAGEMENT_SERVICE);

上面的代码中就是调用ServiceManager的静态方法获得网络管理服务代理对象。我们顺藤摸瓜,看看系统是怎样生成这个Service代理对象的。这里只是简单说明一下调用顺序,详细过程请查看源码。

1、调用ServiceManager.java中的ServiceManager静态方法getService。

2、调用ServiceManagerNative.java中的ServiceManagerProxy方法getService。代码如下:

1: public IBinder getService(String name) throws RemoteException { 2: Parcel data = Parcel.obtain(); 3: Parcel reply = Parcel.obtain(); 4: data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor); 5: data.writeString(name); 6: mRemote.transact(GET_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0); 7: IBinder binder = reply.readStrongBinder(); 8: reply.recycle(); 9: data.recycle(); 10: return binder; 11: }

请注意IBinder的transact方法是同步方法(本例中ServiceManager处理完成请求之后才会返回),我们可以看出调用transact之后,调用reply.readStrongBinder()来读取IBinder对象。

3、查看Parcel.java中的readStrongBinder方法,发现是Native方法,将会调用到C/C++的代码。

4、查看android_util_binder.cpp中的android_os_Parcel_readStrongBinder函数。代码如下:

1: static jobject android_os_Parcel_readStrongBinder(JNIEnv* env, jobject clazz) 2: { 3: Parcel* parcel = parcelForJavaObject(env, clazz); 4: if (parcel != NULL) { 5: return javaObjectForIBinder(env, parcel->readStrongBinder()); 6: } 7: return NULL; 8: }

parcel->readStrongBinder()将会产生一个IBinder对象。

5、查看Parcel.cpp中,Parcel的方法readStrongBinder。代码如下:

1: sp<IBinder> Parcel::readStrongBinder() const 2: { 3: sp<IBinder> val; 4: unflatten_binder(ProcessState::self(), *this, &val); 5: return val; 6: }

6、查看Parcel.cpp中,Parcel的方法unflatten_binder。代码如下:

1: status_t unflatten_binder(const sp<ProcessState>& proc, 2: const Parcel& in, sp<IBinder>* out) 3: { 4: const flat_binder_object* flat = in.readObject(false); 5: 6: if (flat) { 7: switch (flat->type) { 8: case BINDER_TYPE_BINDER: 9: *out = static_cast<IBinder*>(flat->cookie); 10: return finish_unflatten_binder(NULL, *flat, in); 11: case BINDER_TYPE_HANDLE: 12: *out = proc->getStrongProxyForHandle(flat->handle); 13: return finish_unflatten_binder( 14: static_cast<BpBinder*>(out->get()), *flat, in); 15: } 16: } 17: return BAD_TYPE; 18: }

终于看到调用我们的老朋友ProcessState对象的getStrongProxyForHandle方法了,这样将会创建一个BpBinder对象,然后该BpBinder对象将会被转换成IBinder对象返回给Java层。

7、Java层为了用使用Service方便,可以把Service代理对象——BpBinder对象(IBinder对象)封装成一个对客户程序友好的代理对象,就如前面ServiceManagerProxy所示那样。

8、用户程序就可以通过该代理对象访问相应Service了。

通过所述,我们了解了Service代理对象在Java层的创建和使用。Android系统的Binder机制博大精深,我在本文中很多方面都是蜻蜓点水,如果想深入学习请参阅Android的源码。

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