本节书摘来华章计算机出版社《深入理解Android：卷III A》一书中的第2章，第2.2节，作者：张大伟 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。1
2.2Java层中的Binder分析
2.2.1Binder架构总览
如果读者读过卷I的第6章，相信就不会对Binder架构中代表Client的Bp端及代表Server的Bn端感到陌生。Java层中Binder实际上也是一个C/S架构，而且其在类的命名上尽量保持与Native层一致，因此可认为，Java层的Binder架构是Native层Binder架构的一个镜像。Java层的Binder架构中的成员如图2-1所示。
由图2-1可知：
图 2-1Java层中的Binder家族
系统定义了一个IBinder接口类以及DeathRecepient接口。
Binder类和BinderProxy类分别实现了IBinder接口。其中Binder类作为服务端的Bn的代表，而BinderProxy作为客户端的Bp的代表。
系统中还定义了一个BinderInternal类。该类是一个仅供Binder框架使用的类。它内部有一个GcWatcher类，该类专门用于处理和Binder相关的垃圾回收。
Java层同样提供一个用于承载通信数据的Parcel类。
IBinder接口类中定义了一个叫FLAG_ONEWAY的整型变量，该变量的意义非常重要。当客户端利用Binder机制发起一个跨进程的函数调用时，调用方（即客户端）一般会阻塞，直到服务端返回结果。这种方式和普通的函数调用是一样的。但是在调用Binder函数时，在指明了FLAG_ONEWAY标志后，调用方只要把请求发送到Binder驱动即可返回，而不用等待服务端的结果，这就是一种所谓的非阻塞方式。在Native层中，涉及的Binder调用基本都是阻塞的，但是在Java层的framework中，使用FLAG_ONEWAY进行Binder调用的情况非常多，以后经常会碰到。
使用FLAG_ONEWAY进行函数调用的程序在设计上有什么特点？这里简单分析一下：对使用FLAG_ONEWAY的函数来说，客户端仅向服务端发出请求，但是并不能确定服务端是否处理了该请求。所以，客户端一般会向服务端注册一个回调（同样是跨进程的Binder调用），一旦服务端处理了该请求，就会调用此回调来通知客户端处理结果。当然，这种回调函数也大多采用FLAG_ONEWAY的方式。
2.2.2初始化Java层Binder框架
虽然Java层Binder系统是Native层Binder系统的一个镜像，但这个镜像终归还需借助Native层Binder系统来开展工作，即镜像和Native层Binder有着千丝万缕的关系，一定要在Java层Binder正式工作之前建立这种关系。下面分析Java层Binder框架是如何初始化的。
在Android系统中，在Java初创时期，系统会提前注册一些JNI函数，其中有一个函数专门负责搭建Java Binder和Native Binder交互关系，该函数是register_android_os_Binder，代码如下：
[android_util_Binder.cpp-->register_android_os_Binder()]
int register_android_os_Binder(JNIEnv* env)
{
// 初始化Java Binder类和Native层的关系
if (int_register_android_os_Binder(env) < 0)
return -1;
// 初始化Java BinderInternal类和Native层的关系
if (int_register_android_os_BinderInternal(env) < 0)
return -1;
// 初始化Java BinderProxy类和Native层的关系
if (int_register_android_os_BinderProxy(env) < 0)
return -1;
......
return 0;}
据上面的代码可知，register_android_os_Binder函数完成了Java Binder架构中最重要的三个类的初始化工作。
- Binder类的初始化
int_register_android_os_Binder函数完成了Binder类的初始化工作，代码如下：
[android_util_Binder.cpp-->int_register_android_os_Binder()]
static int int_register_android_os_Binder(JNIEnv* env)
{
jclass clazz;
//kBinderPathName为Java层中Binder类的全路径名，“android/os/Binder“
clazz = env->FindClass(kBinderPathName);
/* gBinderOffSets是一个静态类对象，它专门保存Binder类的一些在JNI层中使用的信息，
如成员函数execTranscat的methodID,Binder类中成员mObject的fildID */
gBinderOffsets.mClass = (jclass) env->NewGlobalRef(clazz);
gBinderOffsets.mExecTransact
= env->GetMethodID(clazz, "execTransact", "(IIII)Z");
gBinderOffsets.mObject
= env->GetFieldID(clazz, "mObject", "I");
// 注册Binder类中native函数的实现
return AndroidRuntime::registerNativeMethods(
env, kBinderPathName,
gBinderMethods, NELEM(gBinderMethods));}
由上面代码可知，gBinderOffsets对象保存了和Binder类相关的某些在JNI层中使用的信息。它们将用来在JNI层对Java层的Binder对象进行操作。execTransact()函数以及mObject成员的用途将在2.2.3节介绍。
如果读者对JNI不是很清楚，可参阅卷I第2章“深入理解JNI”。
- BinderInternal类的初始化
下一个初始化的类是BinderInternal，其代码在int_register_android_os_BinderInternal函数中。
[android_util_Binder.cpp-->int_register_android_os_BinderInternal()]
static int int_register_android_os_BinderInternal(JNIEnv* env)
{
jclass clazz;
// 根据BinderInternal的全路径名找到代表该类的jclass对象。全路径名为
// “com/android/internal/os/BinderInternal”
clazz = env->FindClass(kBinderInternalPathName);
//gBinderInternalOffsets也是一个静态对象，用来保存BinderInternal类的一些信息
gBinderInternalOffsets.mClass = (jclass) env->NewGlobalRef(clazz);
// 获取forceBinderGc的methodID
gBinderInternalOffsets.mForceGc
= env->GetStaticMethodID(clazz, "forceBinderGc", "()V");// 注册BinderInternal类中native函数的实现
return AndroidRuntime::registerNativeMethods(
env, kBinderInternalPathName,
gBinderInternalMethods, NELEM(gBinderInternalMethods));}
int_register_android_os_BinderInternal的工作内容和int_register_android_os_Binder的工作内容类似：
获取一些有用的methodID和fieldID。这表明JNI层一定会向上调用Java层的函数。
注册相关类中native函数的实现。
- BinderProxy类的初始化
int_register_android_os_BinderProxy完成了BinderProxy类的初始化工作，代码稍显复杂，如下所示：
[android_util_Binder.cpp -->int_register_android_os_BinderProxy()]
static int int_register_android_os_BinderProxy(JNIEnv* env)
{
jclass clazz;
// ① gWeakReferenceOffsets用来和WeakReference类打交道
clazz = env->FindClass("java/lang/ref/WeakReference");
gWeakReferenceOffsets.mClass = (jclass) env->NewGlobalRef(clazz);
// 获取WeakReference类get函数的MethodID
gWeakReferenceOffsets.mGet= env->GetMethodID(clazz, "get",
"()Ljava/lang/Object;");
// ② gErrorOffsets用来和Error类打交道
clazz = env->FindClass("java/lang/Error");
gErrorOffsets.mClass = (jclass) env->NewGlobalRef(clazz);
// ③ gBinderProxyOffsets用来和BinderProxy类打交道
clazz = env->FindClass(kBinderProxyPathName);
gBinderProxyOffsets.mClass = (jclass) env->NewGlobalRef(clazz);
gBinderProxyOffsets.mConstructor= env->GetMethodID(clazz, "<init>", "()V");
...... //获取BinderProxy的一些信息
// ④ gClassOffsets用来和Class类打交道
clazz = env->FindClass("java/lang/Class");
gClassOffsets.mGetName =env->GetMethodID(clazz,
"getName", "()Ljava/lang/String;");
// 注册BinderProxy native函数的实现
return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,
kBinderProxyPathName,gBinderProxyMethods,
NELEM(gBinderProxyMethods));}
据上面代码可知，int_register_android_os_BinderProxy函数除了初始化BinderProxy类外，还获取了WeakReference类和Error类的一些信息。看来BinderProxy对象的生命周期会委托WeakReference来管理，所以JNI层会获取该类get函数的MethodID。
至此，Java Binder几个重要成员的初始化已完成，同时在代码中定义了几个全局静态对象，分别是gBinderOffsets、gBinderInternalOffsets和gBinderProxyOffsets。
框架的初始化其实就是提前获取一些JNI层的使用信息，如类成员函数的MethodID、类成员变量的fieldID等。这项工作是必需的，因为它能节省每次使用时获取这些信息的时间。当Binder调用频繁时，这些时间累积起来还是不容小觑的。
另外，这个过程中所创建的几个全局静态对象为JNI层访问Java层的对象提供了依据。而在每个初始化函数中所执行的registerNativeMethods()方法则为Java层访问JNI层打通了道路。换句话说，Binder初始化的工作就是通过JNI建立起Native Binder与Java Binder之间互相通信的桥梁。
下面通过一个例子来分析Java Binder的工作流程。
2.2.3窥一斑，可见全豹乎
这个例子源自ActivityManagerService，我们试图通过它揭示Java层Binder的工作原理。先来描述一下该例子的分析步骤：
首先分析AMS如何将自己注册到ServiceManager。
然后分析AMS如何响应客户端的Binder调用请求。
本例的起点是setSystemProcess，其代码如下所示：
[ActivityManagerService.java-->ActivityManagerService.setSystemProcess()]
public static void setSystemProcess() {
try {
ActivityManagerService m = mSelf;
// 将ActivityManagerService服务注册到ServiceManager中
ServiceManager.addService("activity", m);......} catch { ... }
return;
}
上面所示代码行的目的是将ActivityManagerService服务（以后简称AMS）加到ServiceManager中。
在整个Android系统中有一个Native的ServiceManager（以后简称SM）进程，它统筹管理Android系统上的所有服务。成为一个服务的首要条件是先在SM中注册。下面来看Java层的服务是如何向SM注册的。
- 向ServiceManager注册服务
（1）创建ServiceManagerProxy
向SM注册服务的函数叫addService，其代码如下：
[ServiceManager.java-->ServiceManager.addService()]
public static void addService(String name, IBinder service) {
try {
// getIServiceManager返回什么
getIServiceManager().addService(name, service);
}
......}
首先需要搞清楚getIServiceManager()方法返回的是一个什么对象？参考其实现：
[ServiceManager.java-->ServiceManager.getIServiceManager()]
private static IServiceManager getIServiceManager() {
......
// 调用asInterface，传递的参数类型为IBinder
sServiceManager = ServiceManagerNative.asInterface(
BinderInternal.getContextObject());
return sServiceManager;}
asInterface()方法的参数为BinderInternal.getContextObject()的返回值。于是这个简短的方法中有两个内容值得讨论：BinderInternal.getContextObject()以及asInterface()。
BinderInternal.getContextObject()方法是一个native函数，参考其实现：
[android_util_Binder.cpp-->android_os_BinderInternal_getContextObject()]
static jobject android_os_BinderInternal_getContextObject(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
/* 下面这句代码在卷I第6章详细分析过，它将返回一个BpProxy对象，其中
NULL（即0，用于标识目的端）指定Proxy通信的目的端是ServiceManager */
sp<IBinder> b = ProcessState::self()->getContextObject(NULL);
// 由Native对象创建一个Java对象,下面分析该函数
return javaObjectForIBinder(env, b);}
可见，Java层的ServiceManager需要在Native层获取指向Native进程中ServiceManager的BpProxy。这个BpProxy不能由Java层的ServiceManager直接使用，于是android_os_BinderInteral_getContextObject()函数通过javaObjectForIBinder()函数将创建一个封装了这个BpProxy的一个Java对象并返回给调用者。ServiceManager便可以通过这个Java对象实现对BpProxy的访问。参考这个Java对象的创建过程：
[android_util_Binder.cpp-->javaObjectForIBinder()]
jobject javaObjectForIBinder(JNIEnv* env, const sp& val)
{
// mProxyLock是一个全局静态CMutex对象
AutoMutex _l(mProxyLock);
/* val对象实际类型是BpBinder，读者可自行分析BpBinder.cpp中的findObject函数。
事实上，在Native层的BpBinder中有一个ObjectManager，它用来管理在Native BpBinder上
创建的Java BpBinder对象。下面这个findObject用来判断gBinderProxyOffsets是否已经
保存在ObjectManager中。如果是，那就需要删除这个旧的对象*/
jobject object = (jobject)val->findObject(&gBinderProxyOffsets);
if (object != NULL) {
jobject res = env->CallObjectMethod(object, gWeakReferenceOffsets.mGet);
android_atomic_dec(&gNumProxyRefs);
val->detachObject(&gBinderProxyOffsets);
env->DeleteGlobalRef(object);
}
// ① 创建一个新的BinderProxy对象，并将它注册到Native BpBinder对象的ObjectManager中
object = env->NewObject(gBinderProxyOffsets.mClass,
gBinderProxyOffsets.mConstructor);
if (object != NULL) {
/* ② 把Native层的BpProxy的指针保存到BinderProxy对象的成员字段mObject中。
于是BinderProxy对象的Native方法可以通过mObject获取BpProxy对象的指针。
这个操作是将BinderProxy与BpProxy联系起来的纽带 */
env->SetIntField(object, gBinderProxyOffsets.mObject, (int)val.get());
val->incStrong(object);
jobject refObject = env->NewGlobalRef(
env->GetObjectField(object, gBinderProxyOffsets.mSelf));
/* 将这个新创建的BinderProxy对象注册（attach）到BpBinder的ObjectManager中，同时
注册一个回收函数proxy_cleanup。当BinderProxy对象撤销（detach）的时候，该函数会
被调用，以释放一些资源。读者可自行研究proxy_cleanup函数*/
val->attachObject(&gBinderProxyOffsets, refObject,
jnienv_to_javavm(env), proxy_cleanup);
// DeathRecipientList保存了一个用于死亡通知的list
sp<DeathRecipientList> drl = new DeathRecipientList;
drl->incStrong((void*)javaObjectForIBinder);
//将死亡通知list和BinderProxy对象联系起来
env->SetIntField(object, gBinderProxyOffsets.mOrgue,
reinterpret_cast<jint>(drl.get()));
// 增加该Proxy对象的引用计数
android_atomic_inc(&gNumProxyRefs);
/* 下面这个函数用于垃圾回收。创建的Proxy对象一旦超过200个，该函数将调用BinderInter
类的ForceGc做一次垃圾回收 */
incRefsCreated(env);
}
return object;}
BinderInternal.getContextObject的代码有点多，简单整理一下，可知该函数完成了以下两个工作：
创建了一个Java层的BinderProxy对象。
通过JNI，该BinderProxy对象和一个Native的BpProxy对象挂钩，而该BpProxy对象的通信目标就是ServiceManager。
接下来讨论asInterface()方法，大家还记得在Native层Binder中那个著名的interface_cast宏吗？在Java层中，虽然没有这样的宏，但是定义了一个类似的函数asInterface。下面来分析ServiceManagerNative类的asInterface函数，其代码如下：
[ServiceManagerNative.java-->ServiceManagerNative.asInterface()]
static public IServiceManager asInterface(IBinder obj)
{
...... // 以obj为参数，创建一个ServiceManagerProxy对象
return new ServiceManagerProxy(obj);}
上面代码和Native层interface_cast宏非常类似，都是以一个BpProxy对象为参数构造一个和业务相关的Proxy对象，例如这里的ServiceManagerProxy对象。ServiceManagerProxy对象的各个业务函数会将相应请求打包后交给BpProxy对象，最终由BpProxy对象发送给Binder驱动以完成一次通信。
实际上BpProxy也不会直接和Binder驱动交互，真正和Binder驱动交互的是IPCThreadState。
（2）addService函数分析
现在来分析ServiceManagerProxy的addService函数，其代码如下：
[ServcieManagerNative.java-->ServiceManagerProxy.addService()]
public void addService(String name, IBinder service)
throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
data.writeString(name);
// 注意下面这个writeStrongBinder函数，后面我们会详细分析它
data.writeStrongBinder(service);
/* mRemote实际上就是BinderProxy对象，调用它的transact，将封装好的请求数据发送出去 */
mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
reply.recycle();
data.recycle();}
BinderProxy的transact是一个native函数，其实现函数的代码如下所示：
[android_util_Binder.cpp-->android_os_BinderProxy_transact()]
static jboolean android_os_BinderProxy_transact(JNIEnv* env, jobject obj,
jint code, jobject dataObj,
jobject replyObj, jint flags){
......
// 从Java的Parcel对象中得到作为参数的Native的Parcel对象
Parcel* data = parcelForJavaObject(env, dataObj);
if (data == NULL) {
return JNI_FALSE;
}
// 得到一个用于接收回复的Parcel对象
Parcel* reply = parcelForJavaObject(env, replyObj);
if (reply == NULL && replyObj != NULL) {
return JNI_FALSE;
}
// 从Java的BinderProxy对象中得到之前已经创建好的那个Native的BpBinder对象
IBinder* target = (IBinder*)
env->GetIntField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
......
// 通过Native的BpBinder对象将请求发送给ServiceManager
status_t err = target->transact(code, *data, reply, flags);
......
signalExceptionForError(env, obj, err);
return JNI_FALSE;}
看了上面的代码你会发现，Java层的Binder最终还是要借助Native的Binder进行通信的。
从架构的角度看，在Java中搭建了一整套框架，如IBinder接口、Binder类和BinderProxy类。但是从通信角度看，不论架构的编写采用的是Native语言还是Java语言，只要把请求传递到Binder驱动就可以了，所以通信的目的是向binder发送请求和接收回复。在这个目的之上，考虑到软件的灵活性和可扩展性，于是编写了一个架构。反过来说，也可以不使用架构（即没有使用任何接口、派生之类的东西）而直接和binder交互，例如ServiceManager作为Binder的一个核心程序，就是直接读取/dev/binder设备，获取并处理请求。从这一点上看，Binder的目的虽然简单（即打开binder设备，然后读请求和写回复），但是架构复杂（编写各种接口类和封装类等）。我们在研究源码时，一定要先搞清楚目的。实现只不过是达到该目的的一种手段和方式。脱离目的的实现，如缘木求鱼，很容易偏离事物本质。
在对addService进行分析时曾提示writeStrongBinder是一个特别的函数。那么它特别在哪里呢？下面将给出解释。
（3）三人行之Binder、JavaBBinderHolder和JavaBBinder
ActivityManagerService从ActivityManagerNative类派生，并实现了一些接口，其中和Binder相关的只有这个ActivityManagerNative类，其原型如下：
[ActivityManagerNative.java-->ActivityManagerNative]
public abstract class ActivityManagerNative
extends Binder
implements IActivityManagerActivityManagerNative从Binder派生，并实现了IActivityManager接口。下面来看ActivityManagerNative的构造函数：
[ActivityManagerNative.java-->ActivityManagerNative.ActivityManagerNative()]
public ActivityManagerNative() {
attachInterface(this, descriptor);// 该函数很简单，读者可自行分析}
而ActivityManagerNative父类的构造函数则是Binder的构造函数：
[Binder.java-->Binder.Binder()]
public Binder() {
init(); }
Binder构造函数会调用native的init函数，其实现的代码如下：
[android_util_Binder.cpp-->android_os_Binder_init()]
static void android_os_Binder_init(JNIEnv* env, jobject obj)
{
// 创建一个JavaBBinderHolder对象
JavaBBinderHolder* jbh = new JavaBBinderHolder();
bh->incStrong((void*)android_os_Binder_init);
// 将这个JavaBBinderHolder对象保存到Java Binder对象的mObject成员中
env->SetIntField(obj, gBinderOffsets.mObject, (int)jbh);}
从上面代码可知，Java的Binder对象将和一个Native的JavaBBinderHolder对象相关联。那么，JavaBBinderHolder是何方神圣呢？其定义如下：
[android_util_Binder.cpp-->JavaBBinderHolder]
class JavaBBinderHolder : public RefBase
{
public:
sp<JavaBBinder> get(JNIEnv* env, jobject obj)
{
AutoMutex _l(mLock);
sp<JavaBBinder> b = mBinder.promote();
if (b == NULL) {
// 创建一个JavaBBinder，obj实际上是Java层中的Binder对象
b = new JavaBBinder(env, obj);
mBinder = b;
}
return b;
}
......private:
Mutex mLock;
wp<JavaBBinder> mBinder;};
从派生关系上可以发现，JavaBBinderHolder仅从RefBase派生，所以它不属于Binder家族。Java层的Binder对象为什么会和Native层的一个与Binder家族无关的对象绑定呢？仔细观察JavaBBinderHolder的定义可知：JavaBBinderHolder类的get函数中创建了一个JavaBBinder对象，这个对象就是从BnBinder派生的。
那么，这个get函数是在哪里调用的？答案在下面这句代码中：
//其中，data是Parcel对象，service此时还是ActivityManagerService
data.writeStrongBinder(service);
writeStrongBinder会做一个替换工作，下面是它的native代码实现：
[android_util_Binder.cpp-->android_os_Parcel_writeStrongBinder()]
static void android_os_Parcel_writeStrongBinder(JNIEnv* env,
jobject clazz, jobject object){
/* parcel是一个Native的对象，writeStrongBinder的真正参数是
ibinderForJavaObject()的返回值 */
const status_t err = parcel->writeStrongBinder(
ibinderForJavaObject(env, object));}
[android_util_Binder.cpp-->ibinderForJavaObject()]
sp ibinderForJavaObject(JNIEnv* env, jobject obj)
{
/* 如果Java的obj是Binder类，则首先获得JavaBBinderHolder对象，然后调用它的get()函数。
而这个get将返回一个JavaBBinder */
if (env->IsInstanceOf(obj, gBinderOffsets.mClass)) {
JavaBBinderHolder* jbh = (JavaBBinderHolder*)env->GetIntField(obj,
gBinderOffsets.mObject);
return jbh != NULL ? jbh->get(env, obj) : NULL;
}
// 如果obj是BinderProxy类，则返回Native的BpBinder对象
if (env->IsInstanceOf(obj, gBinderProxyOffsets.mClass)) {
return (IBinder*)
env->GetIntField(obj, gBinderProxyOffsets.mObject);
}return NULL;
}
根据上面的介绍会发现，addService实际添加到Parcel的并不是AMS本身，而是一个叫JavaBBinder的对象。而最终传递到Binder驱动的正是这个JavaBBinder对象。
读者此时容易想到，Java层中所有的Binder对应的都是这个JavaBBinder。当然，不同的Binder对象对应不同的JavaBBinder对象。
图2-2展示了Java Binder、JavaBBinderHolder和JavaBBinder的关系。
从图2-2可知：
Java层的Binder通过mObject指向一个Native层的JavaBBinderHolder对象。
Native层的JavaBBinderHolder对象通过mBinder成员变量指向一个Native的JavaBBinder对象。
Native的JavaBBinder对象又通过mObject变量指向一个Java层的Binder对象。
为什么不直接让Java层的Binder对象指向Native层的JavaBBinder对象呢？由于缺乏设计文档，这里不便妄加揣测，但从JavaBBinderHolder的实现上来分析，估计和垃圾回收（内存管理）有关，因为JavaBBinderHolder中的mBinder对象的类型被定义成弱引用wp了。
对此有更好的解释的读者，不妨与大家分享一下。
- ActivityManagerService响应请求
初见JavaBBinde时，多少有些吃惊。回想一下Native层的Binder架构：虽然在代码中调用的是Binder类提供的接口，但其对象却是一个实际的服务端对象，例如MediaPlayerService对象、AudioFlinger对象。
而在Java层的Binder架构中，JavaBBinder却是一个和业务完全无关的对象。那么，这个对象如何实现不同业务呢？
为回答此问题，我们必须查看它的onTransact函数。当收到请求时，系统会调用这个函数。
关于这个问题，建议读者阅读卷I第6章“深入理解Binder”。
[android_util_Binder.cpp-->JavaBBinder::onTransact()]
virtual status_t onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0){
JNIEnv* env = javavm_to_jnienv(mVM);
IPCThreadState* thread_state = IPCThreadState::self();
.......
// 调用Java层Binder对象的execTranscat函数
jboolean res = env->CallBooleanMethod(mObject,
gBinderOffsets.mExecTransact,code,
(int32_t)&data, (int32_t)reply, flags);
......
return res != JNI_FALSE ? NO_ERROR : UNKNOWN_TRANSACTION;}
就本例而言，上面代码中的mObject就是ActivityManagerService，现在调用它的exec-Transact()方法，该方法在Binder类中实现，具体代码如下：
[Binder.java-->Binder.execTransact()]
private boolean execTransact(int code, int dataObj, int replyObj,int flags) {
Parcel data = Parcel.obtain(dataObj);
Parcel reply = Parcel.obtain(replyObj);
boolean res;
try {
//调用onTransact函数，派生类可以重新实现这个函数，以完成业务功能
res = onTransact(code, data, reply, flags);
} catch { ... }
reply.recycle();
data.recycle();
return res;}
ActivityManagerNative类实现了onTransact函数，代码如下：
[ActivityManagerNative.java-->ActivityManagerNative.onTransact()]
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
throws RemoteException {
switch (code) {
case START_ACTIVITY_TRANSACTION:
{
data.enforceInterface(IActivityManager.descriptor);
IBinder b = data.readStrongBinder();
......
//再由ActivityManagerService实现业务函数startActivity
int result = startActivity(app, intent, resolvedType,
grantedUriPermissions, grantedMode, resultTo, resultWho,
requestCode, onlyIfNeeded, debug, profileFile,
profileFd, autoStopProfiler);
reply.writeNoException();
reply.writeInt(result);
return true;
}
.... // 处理其他请求的情况
}}
由此可以看出，JavaBBinder仅是一个传声筒，它本身不实现任何业务函数，其工作是：
当它收到请求时，只是简单地调用它所绑定的Java层Binder对象的exeTransact。
该Binder对象的exeTransact调用其子类实现的onTransact函数。
子类的onTransact函数将业务又派发给其子类来完成。请读者务必注意其中的多层继承关系。
通过这种方式，来自客户端的请求就能传递到正确的Java Binder对象了。图2-3展示AMS响应请求的整个流程。
在图2-3中，右上角的大方框表示AMS对象，其中的虚线箭头表示调用子类重载的函数。
图2-3 AMS响应请求的流程
2.2.4理解AIDL
经过上一节的介绍，你已经明白在Java层Binder的架构中，Bp端可以通过BinderProxy的transact()方法与Bn端发送请求，而Bn端通过继承Binder类重写onTransact()接收并处理来自Bp端的请求。这个结构非常清晰而且简单，但是实现起来却颇为烦琐。于是Android提供了AIDL语言以及AIDL解释器自动生成一个服务的Bn端，即Bp端用于处理Binder通信的代码。
AIDL的语法与定义一个Java接口的语法非常相似。为了避免业务实现对分析的干扰，本节通过一个最简单的例子对AIDL的原理进行介绍。
[IMyServer.aidl]
package com.understanding.samples;
interface IMyServer {
int foo(String str);}
IMyServer.aidl定义了一个名为IMyServer的Binder服务，并提供了一个可以跨Binder调用的接口foo()。可以通过aidl工具将其解析为一个实现了Bn端及Bp端通过Binder进行通信的Java源代码。具体命令如下：
aidl com/understanding/samples/IMyServer.aidl
生成的IMyServer.java可以在com/understanding/samples/文件夹下找到。
读者可以阅读aidl有关的文档了解此工具的详细功能。
[IMyServer.java-->IMyServer]
package com.understanding.samples;
/* ① 首先，IMyServer.aidl被解析为一个Java接口IMyServer。这个接口定义了AIDL文件中所定义
的接口foo() */
public interface IMyServer extends android.os.IInterface {
/* ② aidl工具生成了一个继承自IMyServer接口的抽象类IMyServer.Stub。这个抽象类实现了Bn
端通过onTransact()方法接收来自Bp端的请求的代码。本例中的foo()方法在这个类中会被定义
成一个抽象方法。因为aidl工具根本不知道foo()方法是做什么的，它只能在onTransact()中得知Bp端希
望对foo()方法进行调用，所以Stub类是抽象的 */
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements
com.understanding.samples.IMyServer {
...... // Stub类的其他实现
/* onTransact()根据code的值选择调用IMyServer接口中的不同方法。本例中
TRANSACTION_foo意味着需要通过调用foo()方法完成请求 */
public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data,
android.os.Parcel reply, int flags)
throws android.os.RemoteException {
switch (code) {
......
case TRANSACTION_foo: {
...... // 从data中读取参数_arg0
// Stub类的子类需要实现foo()方法
int _result = this.foo(_arg0);
...... // 向reply中写入_result
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
/* ③ aidl工具还生成了一个继承自IMyServer接口的类Proxy，它是Bp端的实现。与Bn端的Stub
类不同，它实现了foo()函数。因为foo()函数在Bp端的实现是确定的，即将参数存储到Parcel
中,然后执行transact()方法将请求发送给Bn端，然后从reply中读取返回值并返回给调
用者 */
private static class Proxy implements com.understanding.samples.IMyServer {
...... // Proxy类的其他实现
public int foo(java.lang.String str)
throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
...... // 将参数str写入参数_data
// mRemote就是指向IMyServer Bn端的BinderProxy
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_foo, _data, _reply, 0);
......// 从_replay中读取返回值_result
} finally { ...... }
return _result;
}
}
// TRANSACTION_foo常量用于定义foo()方法的code
static final int TRANSACTION_foo =
(android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
}
// 声明IMyServer所提供的接口
public int foo(java.lang.String str) throws android.os.RemoteException;}
可见一个AIDL文件被aidl工具解析之后会有三个产物：
IMyServer接口。它仅仅用来在Java中声明IMyServer.aidl中所声明的接口。
IMyServer.Stub类。这个继承自Binder类的抽象类实现了Bn端与Binder通信相关的代码。
IMyServer.Stub.Proxy类。这个类实现了Bp端与Binder通信相关的代码。
在完成aidl的解析之后，为了实现一个Bn端，开发者需要继承IMyServer.Stub类并实现其抽象方法。如下所示：
class MyServer extends IMyServer.Stub {
int foo(String str) {
// 做点什么都可以
return str.length();
}}
于是每一个MyServer类的实例，都具有了作为Bn端的能力。典型的做法是将MyServer类的实例通过ServiceManager.addService()将其注册为一个系统服务，或者在一个Android标准Service的onBind()方法中将其作为返回值使之可以被其他进程访问。另外，也可以通过Binder调用将其传递给另外一个进程，使之成为一个跨进程的回调对象。
那么Bp端将如何使用IMyServer.Proxy呢？在Bp端所在进程中，一旦获取了IMyServer的BinderProxy（通过ServiceManager.getService()、onServiceConnected()或者其他方式），就可以通过如下方式获得一个IMyServer.Proxy：
// 其中binderProxy就是通过ServiceManager.getService()获取的
IMyServer remote = IMyServer.Stub.asInterface(binderProxy);
remote.foo(“Hello AIDL!”);
IMyServer.Stub.asInterface()的实现如下：
[IMyServer.java-->IMyServer.Stub.asInterface()]
public static com.understanding.samples.IMyServer asInterface(
android.os.IBinder obj) {
......
// 创建一个IMyServer.Stub.Proxy，其中参数obj将会被保存为Proxy类的mRemote成员
return new com.understanding.samples.IMyServer.Stub.Proxy(obj);}
可见，AIDL使得构建一个Binder服务的工作大大简化了。
2.2.5Java层Binder架构总结
图2-4展示了Java层的Binder架构。
根据图2-4可知：
对代表客户端的BinderProxy来说，Java层的BinderProxy在Native层对应一个BpBinder对象。凡是从Java层发出的请求，首先从Java层的BinderProxy传递到Native层的BpBinder，继而由BpBinder将请求发送到Binder驱动。
对代表服务端的Service来说，Java层的Binder在Native层有一个JavaBBinder对象。前面介绍过，所有Java层的Binder在Native层都对应为JavaBBinder，而JavaBBinder仅起到中转作用，即把来自客户端的请求从Native层传递到Java层。
系统中依然只有一个Native的ServiceManager。
图2-4Java层Binder架构
至此，Java层的Binder架构已介绍完毕。从前面的分析可以看出，Java层的Binder非常依赖Native层的Binder。建议想进一步了解Binder的读者要深入了解这一问题，有必要阅读卷I的第6章。
