IBinder对象在进程间传递的形式(一)

命题

当service经常被远程调用时，我们常常用到aidl来定一个接口供service和client来使用，这个其实就是使用Binder机制的IPC通信。当client bind service成功之后，系统AM会调用回调函数onServiceConnected将service的IBinder传递给client， client再通过调用aidl生成的asInterface()方法获得service的调用接口，此时一个bind过程结束了，我们在client端就可以远程调用service的方法了。例如

            public void onServiceConnected(ComponentName className,
IBinder service) {
mSecondaryService = ISecondary.Stub.asInterface(service);
}

我们再看aidl生成的asInterface()的定义

 public static com.example.android.apis.app.ISecondary asInterface(android.os.IBinder obj)
{
if ((obj==null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = (android.os.IInterface)obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.example.android.apis.app.ISecondary))) {
return ((com.example.android.apis.app.ISecondary)iin);
}
return new com.example.android.apis.app.ISecondary.Stub.Proxy(obj);
}

首先，asInterface()会去query传入的IBinder对象是否有LocalInterface,这里的LocalInterface是指传入的IBinder是service本身的引用还是代理。
1.当asInterface的输入的IBinder为server的引用(Binder类型)时，则直接返回该引用，那么此时调用server的方法不为IPC通信，而是直接的函数调用；
2.当asInterface的输入的IBinder为server的代理(BinderProxy类型)时，则需要创建该server的代理并返回，此时调用server的方法为IPC通信。

那么以上两种情况发生的条件是什么呢？这里我们先给出答案，然后再深入到代码中去研究2种不同的情况。
1.当client和service处在相同进程中的话，asInterface的输入的IBinder为server的引用时；
2.当client和service处在不同进程中的话，asInterface的输入的IBinder为server的代理。

在研究上述实现代码之前，我们先介绍一下IBinder作为参数使用IPC进程间传递时的状态变化，其实这个就是我们本篇文章的核心内容，理解了这个机制，我们就会很容易理解我们上述的那个命题的原理了。

模型

IBinder作为参数在IPC通信中进行传递，可能会使某些人困惑，IBinder不就是IPC通信的媒介吗？怎么还会被作为参数来传递呢，这样理解就有点狭隘了，拿native层的IPC来说，client从SM(service manager)中获取service端的Interface，这个Interface同时也是IBinder类型，当C/S两端需要双工通信时，即所谓的Service端需要反过来调用Client端的方法时，就需要client通过前述的那个Interface将Client端的IBinder传递给Service。
拿Java应用层的Service来说更是如此，如本文的这个命题，下面我们会分析，首先来介绍原理性的知识。
Binder IPC通信中，Binder是通信的媒介，Parcel是通信的内容。方法远程调用过程中，其参数都被打包成Parcel的形式来传递的。IBinder对象也不例外，我们看一下Parcel类中的writeStrongBinder()(由于java层和native层的方法是相对应的，java层只是native的封装，因此我们只需要看native的即可),

status_t Parcel::writeStrongBinder(const sp<IBinder>& val)
{
return flatten_binder(ProcessState::self(), val, this);
}

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();
if (!local) {
BpBinder *proxy = binder->remoteBinder();
if (proxy == NULL) {
LOGE("null proxy");
}
const int32_t handle = proxy ? proxy->handle() : 0;
obj.type = BINDER_TYPE_HANDLE;
obj.handle = handle;
obj.cookie = NULL;
} else {
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
obj.binder = local->getWeakRefs();
obj.cookie = local;
}
} else {
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
obj.binder = NULL;
obj.cookie = NULL;
}
return finish_flatten_binder(binder, obj, out);
}

上面代码分下面2种情况
1. 如果传递的IBinder为service的本地IBinder对象，那么该IBinder对象为BBinder类型的，因此上面的local不为NULL，故binder type为BINDER_TYPE_BINDER。
2. 如果传递的IBinder对象代理IBinder对象，那么binder type则为BINDER_TYPE_HANDLE。

client端将方法调用参数打包成Parcel之后，会发送到内核的Binder模块，因此下面我们将分析一下内核的Binder模块的处理。

kernel/drivers/staging/android/Binder.c中的函数binder_transaction()

switch (fp->type) {
case BINDER_TYPE_BINDER:
case BINDER_TYPE_WEAK_BINDER: {
struct binder_ref *ref;
struct binder_node *node = binder_get_node(proc, fp->binder);
if (node == NULL) {
node = binder_new_node(proc, fp->binder, fp->cookie);
if (node == NULL) {
return_error = BR_FAILED_REPLY;
goto err_binder_new_node_failed;
}
node->min_priority = fp->flags & FLAT_BINDER_FLAG_PRIORITY_MASK;
node->accept_fds = !!(fp->flags & FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS);
}
if (fp->cookie != node->cookie) {
binder_user_error("binder: %d:%d sending u%p "
"node %d, cookie mismatch %p != %p\n",
proc->pid, thread->pid,
fp->binder, node->debug_id,
fp->cookie, node->cookie);
goto err_binder_get_ref_for_node_failed;
}
ref = binder_get_ref_for_node(target_proc, node);
if (ref == NULL) {
return_error = BR_FAILED_REPLY;
goto err_binder_get_ref_for_node_failed;
}
if (fp->type == BINDER_TYPE_BINDER)
fp->type = BINDER_TYPE_HANDLE;
else
fp->type = BINDER_TYPE_WEAK_HANDLE;
fp->handle = ref->desc;
binder_inc_ref(ref, fp->type == BINDER_TYPE_HANDLE,
&thread->todo);
binder_debug(BINDER_DEBUG_TRANSACTION,
"        node %d u%p -> ref %d desc %d\n",
node->debug_id, node->ptr, ref->debug_id,
ref->desc);
} break;
case BINDER_TYPE_HANDLE:
case BINDER_TYPE_WEAK_HANDLE: {
struct binder_ref *ref = binder_get_ref(proc, fp->handle);
if (ref == NULL) {
binder_user_error("binder: %d:%d got "
"transaction with invalid "
"handle, %ld\n", proc->pid,
thread->pid, fp->handle);
return_error = BR_FAILED_REPLY;
goto err_binder_get_ref_failed;
}
if (ref->node->proc == target_proc) {
if (fp->type == BINDER_TYPE_HANDLE)
fp->type = BINDER_TYPE_BINDER;
else
fp->type = BINDER_TYPE_WEAK_BINDER;
fp->binder = ref->node->ptr;
fp->cookie = ref->node->cookie;
binder_inc_node(ref->node, fp->type == BINDER_TYPE_BINDER, 0, NULL);
binder_debug(BINDER_DEBUG_TRANSACTION,
"        ref %d desc %d -> node %d u%p\n",
ref->debug_id, ref->desc, ref->node->debug_id,
ref->node->ptr);
} else {
struct binder_ref *new_ref;
new_ref = binder_get_ref_for_node(target_proc, ref->node);
if (new_ref == NULL) {
return_error = BR_FAILED_REPLY;
goto err_binder_get_ref_for_node_failed;
}
fp->handle = new_ref->desc;
binder_inc_ref(new_ref, fp->type == BINDER_TYPE_HANDLE, NULL);
binder_debug(BINDER_DEBUG_TRANSACTION,
"        ref %d desc %d -> ref %d desc %d (node %d)\n",
ref->debug_id, ref->desc, new_ref->debug_id,
new_ref->desc, ref->node->debug_id);
}
} break;

上面代码也分为了2种不同的分支：
   1. 传来的IBinder类型为BINDER_TYPE_BINDER时，会将binder type值为BINDER_TYPE_HANDLE；
   2. 传来的IBinder类型为BINDER_TYPE_HANDLE时，会判断该IBinder的实体被定义的进程(也就是该IBinder代表的server被定义的进程)与目标进程(也即IBinder被传递的目标进程)是否相同，如果相同，则将该IBinder type转化为BINDER_TYPE_BINDER，同时使其变为IBinder本地对象的引用。
   通过上述的处理，我们可以得出下面结论：
   1.不同进程间传递的IBinder本地对象引用(BINDER_TYPE_BINDER类型)，在内核中均会被转化为代理(BINDER_TYPE_HANDLE类型，目前只是改变其类型，在IBinder接收方会根据其类型转化为代理)；
   2.由于只有不同进程间传递才会将IBinder发送到Binder模块，所以IBinder在多级传递的过程中，有下面2种可能进程A-->进程B-->进程A，进程A-->进程B-->进程C；其对应的IBinder类型就是BINDER_TYPE_BINDER-->BINDER_TYPE_HANDLE-->BINDER_TYPE_BINDER,BINDER_TYPE_BINDER-->BINDER_TYPE_HANDLE-->BINDER_TYPE_HANDLE。
   根据上述结论，我们就会明白Binder IPC通信过程中，相同进程间的IBinder本地对象，如果不经过不同进程的传递，那么IBinder就不会传给内核的Binder模块，因此它一直是IBinder的本地对象；如果在进程间传递，即使通过再多的进程间的传递，只要最后的目标是同一个进程的component，那么他得到的IBinder对象就是本地的对象。

套用模型

理解了上面的这个模型，我们再回过头看最开始的那个命题结论就很好理解了
1.当client和service处在相同进程中的话，asInterface的输入的IBinder为server的引用时；
2.当client和service处在不同进程中的话，asInterface的输入的IBinder为server的代理。

假如某一个component(例如一个Acitivity)处在进程A，它需要bind一个service，而该service处在进程B中，我们简单介绍一下bind的过程。
1. 进程A向AM(进程system_server)发出Bind请求，并将回调ServiceConnection提供给AM(传递给AM的也是一个接口(IServiceConnection)，因为AM与A之间是双工通信，所以A需要向AM提供IBinder)；
2. AM启动进程B并创建service，进程B将service的IBinder对象传递给AM，AM再通过IServiceConnection传递给进程A。所以service的IBinder对象的传递路径为：进程B-->进程system_server(AM)-->进程A。

套用上面的模型，就会得出本文最开始命题的结论。

便于理解下图给出里bind 一个service的过程

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