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Binder 源码阅读指南之 java 层

  • 2022 年 4 月 19 日
  • 本文字数:4642 字

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[android_os_BinderInternal_getContextObject()](()

这里做了两件事情:


  1. 通过调用ProcessState.getContextObject(NULL)获取 sp<IBinder>,注意这里传递的参数 NULL,即要获取的是 IServiceManager 的 Binder,这一步留作 native Binder 解析流程中详细阐述

  2. 调用javaObjectForIBinder()将 IBinder 转为 java 对象,即 BinderProxy 对象,转换的过程就是将 IBinder 的指针(long 类型)存储在 BinderProxy 的 mNativeData 中

[javaO 《一线大厂 Java 面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》开源 bjectForIBinder()](()

  1. 检查是不是 Binder 类型,这一步是判断是不是传入的是JavaBBinder类型

  2. 创建 BinderProxyNativeData 类型的指针,并初始化对应的字段

  3. 将其 IBinder 的智能指针引用放到 BinderProxyNativeData.mObject 当中

  4. 通过CallStaticObjectMethod()调用BinderProxy.getInstance()并传递对应的参数,这里又引出了一个问题,**我们都知道调用一个类的静态方法是会触发类的加载,可以看到这里直接传的是gBinderProxyOffsets.mClass,说明 BinderProxy.class 对象已经加载完成了,那么这个gBinderProxyOffsets又是怎么初始化的呢?**答案是在虚拟机启动的时候就加载完成了,具体的调用栈大致如下


//AndroidRuntime.cpp,这部分是将函数指针进行绑定,使用宏的目的是为了方便 DEBUG,可以定义不同的结构体,进行不同的初始化操作 #define REG_JNI(name) { name }struct RegJNIRec {int (mProc)(JNIEnv);};extern int register_android_os_Binder(JNIEnv* env);//申明函数,使用静态链接链入 static const RegJNIRec gRegJNI[] = {...REG_JNI(register_android_os_Binder),//宏展开就是结构体的初始化操作{register_android_os_Binder}...};//AndroidRuntime.cpp,这部分在进程启动时调用 AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env)static int register_jni_procs(const RegJNIRec array[], size_t count, JNIEnv* env)//android_util_Binder.cppint register_android_os_Binder(JNIEnv* env)static int int_register_android_os_BinderInternal(JNIEnv* env)


  1. 下面的代码没有看懂,但是关系不是很大


如此一来返回的就是BinderProxy的对象实例,它也是实现了IBinder的接口

[BinderProxy.getInstance()](()

方法签名如下private static BinderProxy getInstance(long nativeData, long iBinder),是一个私有的静态方法,返回的是 BinderProxy 的对象实例,再来对比一下CallStaticObjectMethod(gBinderProxyOffsets.mClass, gBinderProxyOffsets.mGetInstance, (jlong) nativeData, (jlong) val.get()),应该会觉得很相似。前面两个参数gBinderProxyOffsets.mClassgBinderProxyOffsets.mGetInstance代表的分别是 BinderProxy.class 对象以及 getInstance 的方法名字,具体的可以看static int int_register_android_os_BinderProxy(JNIEnv* env)函数是怎么初始化 gBinderProxyOffsets 的字段的;后面两个参数就是 getInstance 的两个参数,将指针转成 jlong 类型传入到BinderProxy.getInstance()当中。接下来看一下 getInstance 中的逻辑


  1. 看看有没有缓存的 BinderProxy 对象,有则直接返回,这里可以缓存 BinderProxy 的原因是 BinderProxy<==>Binder 是一一对应的,所以对于一个 Binder 服务来说,只需要要一个 BinderProxy 即可,所以可以是全局的

  2. 如果没有,则创建一个 BinderProxy 实例,并存入到缓存中

  3. 之后的 BinderProxy 的初始化只做了一件事,将传递过来的BinderProxyNativeData的指针对应的 jlong,存入到 mNativeData 中,实现了 BinderProxy 和 native binder 的关联


以上就是获取 IServiceManager 整个过程,需要记住一点就是 IServiceManager 的所有接口,最终都是调用BinderProxy.transact()方法中

[ServiceManager.addService()](()

回到最开始添加服务的位置,方法签名如下


public static void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated,int dumpPriority){try {getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated, dumpPriority);} catch (RemoteException e) {Log.e(TAG, "error in addService", e);}}


在获取到IserviceManager之后的addService()则会调用到 AIDL 生成的方法当中

[IServiceManager.Proxy.addService()](()

这个方法的代码在上面有贴出,逻辑如下


  1. 获取 Parcel 对象,分为两种,传递数据的 data 和获取回复的 reply

  2. 写入两个 String 对象,分别是 token 和服务名称

  3. 写入 Binder 对象,这里我们在下面进行讨论

  4. 调用IBinder.transact()方法,之前获取 IServiceManager 的时候就说过返回的是BinderProxy的对象实例,所以看BinderProxy.transact()方法

[BinderProxy.transact()](()

  1. 判断是不是异步的 Binder,这里有个变量mWarnOnBlocking,还记得之前在调用BinderInternal.getContextObject()之后还做了一个操作Binder.allowBlocking(BinderInternal.getContextObject()),这里会将mWarnOnBloking置为 false,所以这块逻辑一般都是走不到

  2. 是否添加 Trace,主要是性能跟踪

  3. 接下来的一堆操作不是很理解是要干嘛的,最后是调用到transactNative(),这是个 native 方法,方法签名如下transactNative(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags),对应android_util_Binder.cppandroid_os_BinderProxy_transact()

[android_os_BinderProxy_transact()](()

  1. 判断 dataObj 是否为 NULL,所以即使不传任何数据,也要在调用transact()之前调用Parcel.obtain()获取 Parcel 对象

  2. 将 java 端的 Parcel 对象转为 native 的 Parcel,包括 data 和 reply,转换的方式其实和 BinderProxy 很 Java 开源项目【ali1024.coding.net/public/P7/Java/git】 类似,之后我们再来讨论

  3. 之后调用getBPNativeData()BinderProxy.mNativeData转为指向BinderProxyNativeData的指针,从而获取到 sp<IBinder>

  4. 之后调用 native 的 Binder 的transact()方法进行,这部分留到 native 的解析的时候再说

IServiceManager.getService()

其实是一样的逻辑,都是通过BinderProxy.tansact()进行传递到 JNI 再到 native binder,包括开头的 Demo 中客户端调用sayHello()向服务进行通信,是不是和addService()很像,其中的逻辑是一模一样的。getService()addService()唯一区别是对于 reply 的处理,getService()需要获取 native 传回来的 IBinder,我们接下来讨论 Parcel 的时候看一下

Parcel 和 Parceable

为什么要 Parcelable

这里涉及到对象的深拷贝和浅拷贝,由于 java 对象都是通过引用来使用的,引用说白了还是指针。问题就在于此,浅拷贝只是将对象中的数据一字节一字节的拷贝,如果对象含有另一对象的引用,就会造成拷贝出来的对象指向同一个对象,这还只是其一,对于远程调用来说,如果只是浅拷贝,拷贝过来的对象中的引用根本就是 null(进程的内存隔离)。


解决的方法就是深拷贝,所谓深拷贝就是将对象中引用不断的进行“解析”,怎么“解析”呢?不要忘记了 Java 中的 8 个基本类型,所有的 java 对象都是由这 8 个基本类型组成,“解析”之后就变成一个个有序的字节序列,说它有序是因为“解析”的过程要按照一定的顺序,不然就不能“反解析”了,“反解析“的过程就是将有序的字节序列变成对象的过程,这个“解析”的过程就是序列化,“反解析”的过程就是反序列化


Java 中的序列话需要实现 Serializeable 以及设置一个 serialVersionUID,不过由于 Serializeable 会产生大量的临时对象,所以 Android 序列化使用的都是 Parceable

Parcel 的作用

Parcel 作用是将需要传递的所有的对象都序列化,变成有序字节序列(这也是 Parceable 的 createFromParcel()和 writeToParcel()写入顺序和读取顺序不能乱的原因),传递给 Binder 驱动,然后从 Binder 驱动读取数据,反序列化成对象,返回给调用者或者等待者。Parcel 支持的类型大致如下:


  1. Java 的 6 种基本类型,除了 char 和 short,没有看到这两个的接口,之外都支持

  2. String 或者 CharSequence

  3. Parceable 的对象

  4. Binder 对象

  5. 一些常见的集合类和上述类型的数组

[Parcel.writeInt()](()

writeByte(),writeBoolean()这两种类型最终调用的也是writeInt(),以这个方法为例,看一下 Parcel 的过程,writeInt()直接调用了nativeWriteInt()方法

[android_os_Parcel_writeInt()](()

这个方法在android_os_Parcel.cpp中,直接将 native Parcel 对象的指针转换过来,调用writeInt32()将值写入,这里是由于 Java 中的 int 都是有符号的 32 位整数,于是这里引出了一个问题,这个Parcel对象是怎么初始化的?回顾一下前面 Parcel 对象是咋获取的Parcel data = Parcel.obain()

[Parcel.obtain()](()

  1. 看一下缓存池里面有没有 Parcel 对象,如果有则返回

  2. 如果没有则创建一个新的 Parcel 对象返回

[Parcel 构造方法](()

里面就一句代码init(nativePtr);

[Parcel.init()](()

这里的方法签名如下private void init(long nativePtr),需要传一个参数 nativePtr,在构造方法中传的是 0,所以相当于空指针,所以走的是 else 的流程


private void init(long nativePtr) {if (nativePtr != 0) {mNativePtr = nativePtr;mOwnsNativeParcelObject = false;} else {mNativePtr = nativeCreate();mOwnsNativeParcelObject = true;}}

[android_os_Parcel_create()](()

nativeCreate()对应到android_os_Parcel.cpp中的static jlong android_os_Parcel_create(JNIEnv* env, jclass clazz),很简单的一句话,创建了一个 Parcel 对象,并且将指针转为了 jlong 类型返回,没有初始化任何东西

为什么 Parcel 可以写入 IBinder(writeStrongBinder()),IBinder 既不是 Parcelable 也不是基础类型,也不是 Parcelable 对象

针对这个问题,我们需要先了解 Binder 服务在 native 中对应的是什么东西。

[Binder 初始化](()

函数签名如下public Binder(String descriptor),这里面做了一件很重要的事情,调用getNativeBBinderHolder()

[android_os_Binder_getNativeBBinderHolder()](()

getNativeBBinderHolder()对应android_util_Binder.cppJNI 函数android_os_Binder_getNativeBBinderHolder(),里面创建了JavaBBinderHolder对象,并返回指针所对应的 jlong

[Parcel.writeStrongBinder()](()

调用了nativeWriteStrongBinder()

[android_os_Parcel_writeStrongBinder()](()

nativeWriteStrongBinder()对应android_os_Parcel.cppJNI 函数android_os_Parcel_writeStrongBinder()


  1. 将 java 的 Parcel 中存储的本地 Parcel 的 long 类型指针获取到

  2. 调用ibinderForJavaObject()获取 sp<IBinder>

  3. 调用本地 Parcel 的writeStrongBinder()函数,这部分留到 native Binder 再进行梳理

[ibinderForJavaObject()](()

注意此时的方法已经跳转到了android_os_Binder.cpp中,


  1. 判断 java 对象是否为 null

  2. 判断是否为 Binder 类型(相当与 instanceof),在这里为 true

  3. 获取 JavaBBinderHolder 指针

最后

看完美团、字节、腾讯这三家的面试问题,是不是感觉问的特别多,可能咱们又得开启面试造火箭、工作拧螺丝的模式去准备下一次的面试了。


开篇有提及我可是足足背下了 1000 道题目,多少还是有点用的呢,我看了下,上面这些问题大部分都能从我背的题里找到的,所以今天给大家分享一下互联网工程师必备的面试 1000 题


注意不论是我说的互联网面试 1000 题,还是后面提及的算法与数据结构、设计模式以及更多的 Java 学习笔记等,皆可分享给各位朋友



互联网工程师必备的面试 1000 题


而且从上面三家来看,算法与数据结构是必备不可少的呀,因此我建议大家可以去刷刷这本左程云大佬著作的《程序员代码面试指南 IT 名企算法与数据结构题目最优解》,里面近 200 道真实出现过的经典代码面试题



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