本文是科普介紹類文章，若想更深入研究下 binder 在 C層的代碼獲取面試時會遇到的刁鉆問題，那么請仔細研究下面的這篇文章，里面有3篇相關文章，非常 Nice
AIDL & Binder
AIDL 是android 特有的 IPC 跨進程通信機制
這里先了解2個概念:
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IPC - Inter Process Communication 跨進程通信
這個概念泛指進程之間任何形式的通信行為，是個可以拿來到處套的術語。它不僅包括各種形式的消息傳遞，還可以指共享資源，以及同步對象[mutex 或者其他類似的東西，即確保安全的并發訪問共享資源（也就是防止兩個或兩個以上的對象同事對同一個數據成員進行修改，從而導致數據被破壞，或者競爭條件下同事讀/寫數據而導致錯誤的情況發生）]的東西 -
RPC - Reomote Procedure Call 遠程過程調用
特指一種隱藏了過程調用時實際通信細節的IPC方法。客戶端將調用一個本地方法，而這個本地方法則是負責透明的與遠程服務端進行過程間通信。這個本地方法會講相關參數順序打包到一個消息中，然后把這個消息發送給服務端提供的方法，服務端的方法會從消息中解出序列化發出來的參數，然后執行，最后仍以同樣的方式將方法的返回值發送給客戶端
ok 先有點打底，就怕面試時問概念答不上來。AIDL 采用經典的 C/S 架構(客戶端，服務端)，其底層原理就是采用的 android 自己的跨進程通信 Binder 來做的
AIDL 自動生成的接口文件中 Stub 這個內部類繼承自 Binder，Proxy 遠程代理幫我們實現了使用 Binder 來傳遞獲取數據的操作
AIDL 的基礎部分看這里：AIDL 從入門到精通
Android 是基于 Linux 內核的，但是 android 即使沒用 Linux 自帶的諸如：
管道 Pipe，信號 Signal，跟蹤 Trace，插口 Socket，消息隊列 Message，共享內存 Share Memory，信號量Semaphore
來實現 IPC，非要自己做一套也就是 Binder 出來，自然是有其原因的，所以對于 Binder 我們是需要清楚的，面試大公司會問的，除了面試外也非常有注意我們理解 android 的全貌，對 android 的系統運行有個清晰的認識
進程間通信考慮3個因素：
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效率 - Socket 作為一款通用接口，其傳輸效率低，開銷大，主要用在跨網絡的進程間通信和本機上進程間的低速通信。消息隊列和管道采用存儲-轉發方式，即數據先從發送方緩存區拷貝到內核開辟的緩存區中，然后再從內核緩存區拷貝到接收方緩存區，至少有兩次拷貝過程。共享內存雖然無需拷貝，但控制復雜，難以使用。Binder 只需要一次數據拷貝，性能上僅次于共享內存
- 穩定性 - Binder 基于 C|S 架構，客戶端（Client）有什么需求就丟給服務端（Server）去完成，架構清晰、職責明確又相互獨立，自然穩定性更好。 共享內存雖然無需拷貝，但是控制負責，難以使用。從穩定性的角度講，Binder 機制是優于內存共享的
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安全性 - Binder 通過在內核層為客戶端添加身份標志 UID|PID，來作為身份校驗的標志，保障了通信的安全性。 傳統 IPC 訪問接入點是開放的，無法建立私有通道。比如，命名管道的名稱，SystemV 的鍵值，Socket 的 ip 地址或文件名都是開放的，只要知道這些接入點的程序都可以和對端建立連接，不管怎樣都無法阻止惡意程序通過猜測接收方地址獲得連接
好了再次介紹概念：
- PID - 進程 ID，程序一旦運行，就會給應用分配一個獨一無二的 PID
- UID - 指用戶ID，在 linux 系統中 UID 就是用戶的 ID，主要用于權限管理。但是 android 是單用戶系統，不支持多用戶，自然這 UID 就變成了 app ID，用于數據共享，權限等方面
- 在 android 中 PID，UID 都是用來識別應用程序的身份的，但 UID 是為了不同的程序來使用共享的數據
Binder 實現原理
Binder 的實現原理不能不提2個概念：用戶空間 | 內核空間，大家還記得 AIDL 中的那個 Binder 橋嗎，Binder 就是運行在內核空間的，內核空間的特性就是對所有的進程開放，Linux 大多數 IPC 手段都是通過這個 內核空間 實現的，用 內核空間 做數據中轉
- 用戶空間 - 好理解，就是每個進程自己擁有的內存空間，這塊內存是獨屬于該進程的，別的進程訪問不了，這也是需要 IPC 的根本原因
- 內核空間 - 是系統內核運行的空間，獨立于普通的應用程序，可以訪問受保護的內存空間，也可以訪問底層硬件設備的權限
為了保護用戶進程不能直接操作內核，保證內核的安全，操作系統從邏輯上將虛擬空間劃分為用戶空間（User Space）和內核空間（Kernel Space）。針對 Linux 操作系統而言，將最高的 1GB 字節供內核使用，稱為內核空間；較低的 3GB 字節供各進程使用，稱為用戶空間
所以跨進程通信必然需要有個依托，介于內核空間的特性，Binder 當仁不讓的就運行在內核空間里了
Binder 是典型的 C/S 架構，在這個架構中有4個角色：
- Client - 客戶端，數據發送方
- Service - 服務端，數據接受返回最終結果的一端
- ServiceManager - 統一管理 Server
- Binder 驅動 - C 層數據傳遞支持
ServiceManager 大家可能對他干什么的不是很熟悉，ServiceManager 是管理所有的 Service， Service 的啟動，生命周期管理，注冊都是由 ServiceManager 完成的，我們 startService 即使請求的 ServiceManager 的相關方法。我們可以 Binder 的過程看成網絡請求
通常我們訪問一個網頁的步驟是這樣的：首先在瀏覽器輸入一個地址，如 http://www.google.com 然后按下回車鍵。但是并沒有辦法通過域名地址直接找到我們要訪問的服務器，因此需要首先訪問 DNS 域名服務器，域名服務器中保存了 http://www.google.com 對應的 ip 地址 10.249.23.13，然后通過這個 ip 地址才能放到到 http://www.google.com 對應的服務器。
Service 在啟動時對把自己注冊到 ServiceManager 中，以 key/value 的是方式，key 是一個字符串，也是該 AIDL 接口的名字，value 就是這個 Binder 實體在內核空間的地址，然后 ServiceManager 把 Service 端 Binder 的內核引用傳遞給任意多個 Client 端進程，然后 Client 端借助 Binder 與內核空間通信傳遞數據以實現跨進程通信，Binder 的核心就是傳遞 Service 端進程內存中 Binder 對象對應的內核空間中的地址引用
這是最通俗的描述，其實說"Binder 對象對應的內核空間中的地址引用"并不是十分準備的，為了方便理解可以這么說，但是我們大家還可以再深入一點來看看
Linux 下的傳統 IPC 通信原理
通常的做法是消息發送方將要發送的數據存放在內存緩存區中，通過系統調用進入內核態。然后內核程序在內核空間分配內存，開辟一塊內核緩存區，調用 copy_from_user() 函數將數據從用戶空間的內存緩存區拷貝到內核空間的內核緩存區中。同樣的，接收方進程在接收數據時在自己的用戶空間開辟一塊內存緩存區，然后內核程序調用 copy_to_user() 函數將數據從內核緩存區拷貝到接收進程的內存緩存區。這樣數據發送方進程和數據接收方進程就完成了一次數據傳輸，我們稱完成了一次進程間通信。如下圖：
這種傳統的 IPC 通信方式有兩個問題：
性能低下，一次數據傳遞需要經歷：內存緩存區 --> 內核緩存區 --> 內存緩存區，需要 2 次數據拷貝；
接收數據的緩存區由數據接收進程提供，但是接收進程并不知道需要多大的空間來存放將要傳遞過來的數據，因此只能開辟盡可能大的內存空間或者先調用 API 接收消息頭來獲取消息體的大小，這兩種做法不是浪費空間就是浪費時間
Binder 跨進程通信原理
Binder 并不是 Linux 自己的 IPC 手段，是 Google 自己實現的，是不能同原生 IPC 方案那樣直接操作內核空間的，Binder 直接的是內存映射這個概念
得益于 Linux 的動態內核可加載模塊（Loadable Kernel Module，LKM）機制，模塊是具有獨立功能的程序，它可以被單獨編譯，但是不能獨立運行。它在運行時被鏈接到內核作為內核的一部分運行。這樣，Android 系統就可以通過動態添加一個內核模塊運行在內核空間，用戶進程之間通過這個內核模塊作為橋梁來實現通信
而這個內核模塊就是 Binder 了，Binder 為什么就驅動，是因為 Binder 的運行機制像和硬件通信一樣罷了，區別是 Binder 不涉及硬件
一次典型的 Binder 通信是這樣的：
- Service 端先在
內核空間創建一個數據接受緩存區和進程私有內存中的 Binder 對象實現內存映射 - 然后再創建一個
內核緩存區出來，和數據接受緩存區實現內存映射 - client 拿到這個
內核緩存區的地址，通過 copy_from_user 方法將數據 copy 進內核空間，然后通過內存映射自然就能讓 Service 端拿到數據了
還有一點 Service 端的 Binder 是運行在線程池中的，為啥呢，因為一個 Service 進程是要求可以同時與多個 client 進程通信的，這樣的話不上線程池怎么能跑得起來
Android 自己的系統服務都是獨立運行在各自的進程中的，比如 ServiceManager，ActivityManageService，surafceFiler 都是如此的，他們之中是如何管理的，其實和普通的 Service 一樣，這些系統系統服務都是以 Service 的形式存在對外提供服務，那么自然就受 ServiceManager 管制，ServiceManager 是 android 系統啟動時第一個啟動的系統服務，然后再由 ServiceManager 啟動其他的系統服務，系統服務會以自己的類名注冊到 ServiceManager 中
但是 ServiceManager 一樣也是運行在自己的進程中的，那么最初的 Binder 是怎么通信的，ServiceManager 的 Binder 對應的內核空間引用是固定的 = 0，相當于一個固定的 IP 地址，所以能夠與其他進程直接通信，從而簡歷最初的 Binder 通道出來
其實 Binder 對象可以為方法參數可以在進程間傳遞，AIDL 的雙向通信就是在建立 Client 和 service 的通信后，Client 調用 service 的方法把 Client 端的 Binder 對象傳給 service，這樣雙方各自擁有對方的 Binder，就可以雙向通信了
好了基本上就是這樣了，更詳細的原理看下面2篇吧
