IPC机制

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概述

IPC：Inter-Proscess Communication，意为进程间的通信。在Android平台，跨进程通信的方式有好几种，分别是：管道，消息队列，共享内存，信号量，socket以及Binder等。
同时这也是Linux的跨进程通信方式。但是今天，主要分析的是Binder机制。

Binder

Binder机制是什么？

  1. 从机制的角度来讲，Binder是一种跨进程通信（IPC）的方式，即Binder模型机制。作用是在Android中实现跨进程通信。
  2. 从组成角度来说，Binder是一种虚拟的物理设备驱动。作用是连接Client进程，Server进程和Service Manager进程。
  3. 从源码的角度来讲，Binder是一个类，实现了IBinder接口
    1
    2
    public class Binder implements IBinder {
    }

Binder的优点

对于Linux而言，已经有了像管道，消息队列，内存共享等跨进程通信的方式，为什么还会出现Binder机制？
首先了解Linux的基础知识，
在Linux中，一个进程空间分为用户空间和内核空间。

用户空间

数据不可共享

内核空间

数据可以共享，且所有进程共享内核空间。
了解上面的用户空间和内核空间的特性，大概可以猜出，利用进程共享内核空间这一特性，要想进行进程间的数据传递，可以将一进程的用户空间里的数据复制进内核空间，让二进程从内核空间将数据复制进自己的用户空间，即可实现进程的数据传递。
在linux中，空间数据交互的函数有：

  1. copy_from_user（）：将用户空间的数据拷贝到内核空间
  2. copy_to_user（）：将内核空间的数据拷贝到用户空间
    所以利用上面两个函数能实现数据的复制传递。如下图：

    可以看出，上面数据的传递需要进行两次的数据复制。这是传统的跨进程通信，但是Binder机制只需一次复制。

Binder机制原理

  1. Binder驱动在内核空间创建接收缓存区
  2. 地址映射：将内核缓存区，接收进程的用户空间同时映射Binder创建的同一个共享接收缓存区中。
  3. 发送进程通过copy_from_user（）将用户空间的数据拷贝到内核空间的内缓存区中。
  4. 内核空间和接收进程的用户空间地址存在映射关系（同时映射到Binder创建的接收缓存区）。相对于也将数据发送到了接收进程的用户空间，即实现了进程间的通信。过程只进行了一次数据复制。
    示意图：

    可以看到只有一次数据复制，使得传递效率变高。

多进程引发的问题

在Android中，多进程会引发以下几个问题：

  1. 静态成员和单例失效：每个进程保持各自的静态成员和单例，相互独立。
  2. 线程同步机制失效：每个进程有自己的线程锁。
  3. SharedPreferences可靠性下降：不支持并发写，会出现脏数据。
  4. Application多次创建：不同进程跑在不同虚拟机，每个虚拟机启动会创建自己的Application，自定义Application时生命周期会混乱。

总结

不同进程间的交互在Android中会以客户端进程和服务进程表现出来，即C/S模式。Binder连接了Service进程和Client进程和ServieManager进程。
Client进程，Service进程和ServiceManager进程属于上述所说的进程空间的用户空间，是不能进行通信的。而Binder属于进程空间的内核空间，可以采用复制和映射的形式进行通信的。如下图：

关于利用Binder跨进程的如何具体实现（AIDL），可参看《IPC的实现：AIDL》