Binder机制分析（2）——从MediaService中看Binder的实现和使用（1）

本文是对《Android技术内幕-系统卷》第三章的摘抄和整理。

1. MediaService入口， 获取ServiceManager

下面我们就从MediaService的源码入手进行分析，首先，MediaService的入口函数的实现位于“framework\base\media\mediaServer\main_mediaserver.cpp”。

int main(int argc, char* argv)

{

//获得ProcessState实例

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

//得到一个ServiceManager对象

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());

//初始化MediaService服务

AudioFlinger::instantiate();

MediaPlayerService::instantiate();

CameraService::instantiate();

AudioPolicyService::instantiate();

//启动进程的线程池

ProcessState::self()->startThreadPool();

//将自己加入到线程池

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

1.1 defaultServiceManager()的实现

sp<IServiceManager> defaultServiceManager()

{

if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;

{

AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);

if (gDefaultServiceManager == NULL) {

//创建gDefaultServiceManager

gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(

ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

}

}

return gDefaultServiceManager;

}

这里采用了singleton模式，如果全局的gDefaultServiceManager不为NULL，则直接返回；否则，创建一个gDefaultServiceManager。

1.2 getContextObject()的实现

sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)

{

if (supportsProcesses()) {

return getStrongProxyForHandle(0);

} else {

return getContextObject(String16("default"), caller);

}

}

1.3 getStrongProxyForHandle的实现

sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)

{

sp<IBinder> result;

AutoMutex _l(mLock);

handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);

if (e != NULL) {

// We need to create a new BpBinder if there isn't currently one, OR we

// are unable to acquire a weak reference on this current one. See comment

// in getWeakProxyForHandle() for more info about this.

IBinder* b = e->binder;

if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) {

b = new BpBinder(handle);

e->binder = b;

if (b) e->refs = b->getWeakRefs();

result = b;

} else {

// This little bit of nastyness is to allow us to add a primary

// reference to the remote proxy when this team doesn't have one

// but another team is sending the handle to us.

result.force_set(b);

e->refs->decWeak(this);

}

}

return result;

}

将创建过程交给ProcessState::getStrongProxyForHandle()函数来实现，第一次进入该函数则会创建一个BpBinder对象并返回。

1.4 interface_cast的实现

大家可能会疑惑，明明创建的是一个BpBinder对象，为什么最后却通过interface_cast函数强制转换为IServiceManager。

template<typename INTERFACE>

inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)

{

return INTERFACE::asInterface(obj);

}

替换INTERFACE：

inline sp<IServiceManager> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)

{

return IServiceManager::asInterface(obj);

}

其中，INTERFACE对应于IServiceManager，因此我们需要继续找到IServiceManager::asInterface(...)的实现。在IServiceManager中我们可以看到一个如下所示的宏：

DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);

1.5 DECLARE_META_INTERFACE分析

#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE) \

static const Android::String16 descriptor; \

static android::sp<I##INTERFACE> asInterface( \

const Android::sp<android::IBinder>& obj); \

virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; \

I##INTERFACE(); \

virtual ~I##INTERFACE();

替换INTERFACE：

#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)

static const Android::String16 descriptor;

static android::sp<IServiceManager> asInterface(

const Android::sp<android::IBinder>& obj);

virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;

IServiceManager();

virtual ~IServiceManager();

1.6 IMPLEMENT_META_INTERFACE分析

IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "Android.os.IServiceManager"); //IServiceManager.cpp

#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME) \

const Android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME); \

const android::String16& \

I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const { \

return I##INTERFACE::descriptor; \

} \

Android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface( \

const Android::sp<android::IBinder>& obj) \

{ \

Android::sp<I##INTERFACE> intr; \

if (obj != NULL) { \

intr = static_cast<I##INTERFACE*>( \

obj->queryLocalInterface( \

I##INTERFACE::descriptor).get()); \

if (intr == NULL) { \

intr = new Bp##INTERFACE(obj); \

} \

} \

return intr; \

} \

I##INTERFACE::I##INTERFACE() { } \

I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { }

替换INTERFACE：

#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)

const Android::String16 IServiceManager::descriptor("Android.os.IServiceManager");

const android::String16&

IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const {

return IServiceManager::descriptor;

}

Android::sp<IServiceManager> ServiceManager::asInterface(

const Android::sp<android::IBinder>& obj) //实际上obj = BpBinder(0);

{

Android::sp<IServiceManager> intr;

if (obj != NULL) {

intr = static_cast<IServiceManager*>(

obj->queryLocalInterface(

IServiceManager::descriptor).get());

if (intr == NULL) {

intr = new BpServiceManager(obj); //实际上obj = BpBinder(0);

}

}

return intr;

}

IServiceManager::IServiceManager() { }

IServiceManager::~IServiceManager() { }

1.7 asInterface的实现

该函数首先会根据描述符去查找本地的Interface，如果没有查找到，则会执行“new Bp##INTERFACE(obj);”，实际上就是创建了一个BpServiceManager实例。

因为这个命名也以Bp开头，也许它与上一节介绍的Binder机制的服务器代理对象有关，其实BpServiceManager就是ServiceManager的Binder代理对象。

1.8 BpServiceManager实现

在IServiceManager.cpp中可以找到BpServiceManager的实现：

BpServiceManager(const sp<IBinder>& impl) //实际上impl = BpBinder(0);

: BpInterface<IServiceManager>(impl)

{

}

这里的impl就是之前通过ProcessState::getContextObject创建的BpBinder对象。接着进入BpInterface的构造函数，它位于IInterface.h中：

inline BpInterface<IServiceManager>::BpInterface(const sp<IBinder>& remote) //实际上remote = BpBinder(0);

: BpRefBase(remote)

{

}

最终会进入BpRefBase的构造函数，它位于Binder.cpp中：

BpRefBase::BpRefBase(const sp<IBinder>& o) //实际上o = BpBinder(0);

: mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0) //实际上mRemote = BpBinder(0);

{

extendObjectLifetime(OBJECT_LIFETIME_WEAK);

if (mRemote) {

mRemote->incStrong(this); //Removed on first

mRefs = mRemote->createWeak(this); //Held for our entire

}

}

o.get()实际上就是之前通过ProcessState::getContextObject创建的BpBinder对象，即mRemote指向BpBinder对象。也就是说，“sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();”语句返回的实际上是BpServiceManager，它的remote对象是BpBinder，传入的handle参数是0。

得到了BpServiceManager对象后，我们就可以通过Binder与ServiceManager进行交互了。

2. 添加Service到ServiceManager：

2.1 MediaPlayerService::instantiate()分析

void MediaPlayerService::instantiate() {

defaultServiceManager()->addService(

String16("media.player"), new MediaPlayerService());

}

MediaPlayerService构造函数：

MediaPlayerService::MediaPlayerService()

{

LOGV("MediaPlayerService created");

mNextConnId = 1;

}

初始化过程为：首先，构造一个MediaPlayerService。

然后，通过defaultServiceManager()获得之前创建的BpServiceManager，并调用其addService函数。

而MediaPlayerService又继承自BnMediaPlayerService，实际上就是MediaPlayerService服务，对应于Binder机制中的服务端。

2.2 BpServiceManager::addService的实现

virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service) //service就是BnMediaPlayerService

{

Parcel data, reply;

data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor()); //通过宏DECLARE_META_INTERFACE所定义的描述符"Android.os.Iservice Manager"。

data.writeString16(name); //name就是"media.player"

data.writeStrongBinder(service); //service就是BnMediaPlayerService

status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply); //remote()返回mRemout，也就是BpBinder(0)

return err == NO_ERROR ? reply.readInt32() : err;

}

首先调用writeInterfaceToken写入Interface的名称IServiceManager::getInterfaceDescriptor()，写入的名称实际上就是前面在IServiceManager中，

然后，通过writeString16写入服务的名称，根据参数可以知道该服务的名称为media.player；

最后，通过writeStrongBinder写入服务，也就是上面所说的MediaPlayerService，即BnMediaPlayerService。

准备好要发送的命令包后，通过remote()获得其mRemote对象（前面分析过，该对象实际上就是在defaultServiceManager()中创建的BpBinder对象，也就是BpBinder(0)）；

调用transact函数来发送命令包，发送的命令为添加服务ADD_SERVICE_TRANSACTION。

2.3 IPCThreadState::self()->transact

BpBinder::transact最终会调用 IPCThreadState::self()->transact来发送数据。

而在IPCThreadState中，最终还是通过writeTransactionData函数来完成数据的发送的。

发送之后，waitForResponse函数会等待反馈的结果，在writeTransactionData中会将要发送的数据整理为一个binder_transaction_data结构体（请参见Binder驱动的部分）。

直到进入talkWithDriver函数中才会真正开始利用Binder驱动来进行通信。对于驱动的操作，当然就是ioctl了。talkWithDriver函数中的发送片段如代码清单3-60所示。

talkWithDriver的实现片段

if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)

err = NO_ERROR;

else

err = -errno;

BpServiceManager发送的信息应该由BnServiceManager来接收，但是Android中并没有BnServiceManager。

因此，具体的接收操作会由Service Manager来完成。具体操作流程请参考上一篇关于Service Manager的实现，也就是其中的svcmgr_handler函数。

3. 总结

1）通过ProcessState::self()函数获得ProcessState对象，并打开Binder设备。

2）通过defaultServiceManager得到BpServiceManager实例。

3）通过MediaPlayerService::instantiate()得到MediaPlayerService服务BnMediaPlayer Service，并通过BpServiceManager::addService将MediaPlayerService服务加入到Service Manager的list中。