Binder service入门–创建native binder service

2014/04/21

本文原创作者:Cloud Chou. 欢迎转载,请注明出处和本文链接

1.前言

Binder service入门系列:

这些天原计划研究Android启动过程,虽然先前研究过,但是有些机制还是没弄清楚,主要卡在binder service这块,不知道SystemServer调用init1后如何反过来调用init2的,也不知道框架层的那些service和service manager的关系,还有本地service和service manager的关系。网上看了不少资料,感觉很乱,有很多都介绍了binder的详细实现,但大多都只详细介绍各个数据结构的作用,各个数据结构之间的关系都弄不清,也有很多将驱动层和系统层混在一起介绍的,感觉一点都理不清。我觉得学习一样东西,最好自顶向下,并且能有简单的实例入门最好。

接下来我将以实例说明如何编写native的binder service,本实例将向service manager注册一个native的binder service,并用本地程序测试该binder service,整个工程都可以在github上下载:

https://github.com/cloudchou/NativeBinderTest

建议读者将源码下载下来在本地看,否则难理解。

2.程序构成

编译binder程序需要链接binder动态链接库,应用开发环境下使用ndk编程是不能链接binder动态链接库的,故此需要在源码开发环境下。本实例在vendor目录下建立了子目录shuame,然后把工程目录放在该目录下。

程序由2个部分组成,一个实现binder service的服务端程序,一个测试binder service的client程序,对应的Android.mk如下所示:

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LOCAL_PATH := $(call my-dir)
#生成binder service的服务端
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
    libcutils \
    libutils \
    libbinder 
LOCAL_MODULE    := TestServer
LOCAL_SRC_FILES := \
    TestServer.cpp \
    ITestService.cpp
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
include $(BUILD_EXECUTABLE)

#生成binder service的测试client端
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
    libcutils \
    libutils \
    libbinder 
LOCAL_MODULE    := TestClient
LOCAL_SRC_FILES := \
    TestClient.cpp \
    ITestService.cpp
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
include $(BUILD_EXECUTABLE)

3.程序源码构成

Test.h :包含需要用到的头文件,声明接口,定义操作枚举,声明binder引用类

ITestService.cpp: 接口类方法的实现

TestServer.cpp: 声明并实现binder实体类 ,启动binder服务,并在service manager里注册

TestClient.cpp: 声明并实现binder 引用类, 测试binder服务的client

实现binder service的步骤:

1) 声明service 接口ITestService(Test.h)

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class ITestService : public Iinterface 
{
     public:
        /*使用该宏,相当于添加了一些代码,后面会有详细分析*/     
        DECLARE_META_INTERFACE(TestService); 
        virtual void test()=0; //该服务对外提供的操作接口
};

使用DECLARE_META_INTERFACE(TestService);相当于添加了下述代码:

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static const android::String16 descriptor;
static android::sp<ITestService> asInterface(  
        const android::sp<android::IBinder>& obj);
virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;
ITestService ();
virtual ~ITestService();

也就说添加了字段descriptor,也添加了两个成员函数asInterface,getInterfaceDescriptor, 还添加了构造器和析构器

</android::IBi

2)为ITestService接口的所有方法声明枚举,一个枚举值对应ITestService接口的一个方法(Test.h)

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enum{
   TEST = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION,
}; 

TEST相当于ITestService接口里的test方法,后续会为该枚举值调用test方法(Test.h)

</android::IBi

3)声明binder引用类BpTestService(Test.h)

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class BpTestService: public BpInterface<ITestService> {
    public:
    	BpTestService(const sp<IBinder>& impl);
    	virtual void test();
}; 

因为实现ITestService接口的方法时,必须使用binder 引用类,所以binder引用类需要在Test.h里声明。但是实际上binder引用类的实现将放在TestClient.cpp里,而不是ITestService.cpp里。

</IBi

4)实现ITestService接口的方法(ITestService.cpp)

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IMPLEMENT_META_INTERFACE(TestService, "android.TestServer.ITestService");

使用IMPLEMENT_META_INTERFACE(TestService, "android.TestServer.ITestService");相当于添加了下述代码:

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 /*初始化用宏DECLARE_META_INTERFACE声明的静态字段descriptor*/
const android::String16 ITestService::descriptor("android.TestServer.ITestService");
/*实现用宏DECLARE_META_INTERFACE声明的方法getInterfaceDescriptor */
const android::String16&                                          
        ITestService::getInterfaceDescriptor() const { 
    return ITestService::descriptor;                   
}                                                                   
/*实现用宏DECLARE_META_INTERFACE声明的方法asInterface */
android::sp<ITestService> ITestService::asInterface(   
        const android::sp<android::IBinder>& obj)      
{                                                      
    android::sp<ITestService> intr;                    
    if (obj != NULL) {           
        /*在binder实体类BnInterface里会执行queryLocalInterface*/                      
        intr = static_cast<ITestService*>(             
            obj->queryLocalInterface(                  
                    ITestService::descriptor).get());  
        /*在binder引用类BpInterface里会创建BpInterface的子类对象*/            
        if (intr == NULL) {                            
            intr = new BpTestService(obj);             
        }                                              
    }                                                  
    return intr;                                       
}                                                      
/*实现用宏DECLARE_META_INTERFACE声明的构造器和析构器 */
ITestService::ITestService() { }                     
ITestService::~ITestService() { }

</ITestServ

5) 实现binder引用类BpTestService(TestClient.cpp)

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BpTestService::BpTestService(const sp<IBinder>& impl) :
  BpInterface<ITestService>(impl) {
}
void BpTestService::test() {
   printf("in the get Test\n");
   Parcel data, reply;
   data.writeInterfaceToken(ITestService::getInterfaceDescriptor());
   remote()->transact(TEST, data, &reply);
   printf("send Print %d\n", reply.readInt32());
}

service 的 client端通过service manager拿到的ITestService接口对象其实就是一个binder引用,也就是说其实是一个BpTestService对象,它也会实现ITestService接口的test方法,但是它并没有实现test的功能,而是跨进程调用Binder实体对象BnInterface的test方法。因为涉及到跨进程调用,所以并没有直接调用,而是通过binder驱动转交给服务进程一些参数,然后就阻塞住。服务进程收到这些参数后,知道client端调用test方法,此时服务端再调用test方法,执行完后把执行结果通过binder驱动再返回给client所在进程,此时client的test方法收到结果后再返回。

我们实际编程的时候并没有直接与binder驱动交互,而是通过Android为binder专门设计的一些核心库和框架来交互,这样简化了代码编写复杂度。像BpInterface便是核心库和框架提供的一个类,我们在实现时,只需要调用BpInterface的构造器,并实现ITestService接口的test方法即可,实现test方法时,通过remote()调用transact方法就能把数据提交至service端,servcie的返回结果会放在reply里。

</ITestSer

6) 实现client端(TestClient.cpp)

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 int main() {
    /*获取service manager引用*/
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
/*获取test service的binder接口对象*/
sp<IBinder> binder = sm->getService(String16("service.testservice"));
/*转为sp<ITestService>*/
sp<ITestService> cs = interface_cast<ITestService>(binder);
/*通过binder引用调用test方法*/
    cs->test();
    return 0;
}

interface_cast(binder); 实际上调用的方法是用宏DECLARE_META_INTERFACE声明的方法ITestService::asInterface,这里用了内联函数模版。</p>

ProcessState和IPCThreadState是真正直接和binder驱动交互的类,核心库和框架层都是通过和这两个类交互才能和驱动间接交互。它们通过ioctl和binder驱动交互,ProcessState主要负责管理所有的binder引用,IPCThreadState则和binder传输数据。以后如果有时间再详细介绍这两个类。

</ITestSer

7) 声明并实现binder实体类BnInterface(TestServer.cpp)

```cpp class BnTestService : public BnInterface { public: virtual status_t onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0); virtual void test() { printf("Now get test\n"); } }; ```

BnInterface也是binder核心库和框架中的类,表示binder实体类,在onTransact函数里,会根据客户端提交的操作代码调用不同的函数,而操作代码就是2)里声明的枚举值,在本实例里是TEST,我们收到test后会调用test方法。本实例里将onTransact的实现放在第5步。

</ITestSer

8) 实现binder实体类的onTransact方法(TestServer.cpp)

```cpp IMPLEMENT_META_INTERFACE(TestService, "android.TestServer.ITestService"); status_t BnTestService::onTransact(uint_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags) { switch (code) { case TEST: { printf("got the client msg\n"); CHECK_INTERFACE(ITest, data, reply); test(); reply->writeInt32(100); return NO_ERROR; } break; default: break; } return NO_ERROR; } ```

在onTransact里转调test方法即可。

</ITestSer

9) 实现server端(TestServer.cpp)

```cpp int main() { ProcessState::self(); //初始化单例 /*获取service manager的binder引用*/ sp sm = defaultServiceManager(); /*添加服务 注意字符串必须用String16类型*/ sm->addService(String16("service.testservice"), new BnTestService()); ProcessState::self()->startThreadPool(); //启动线程池 IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//等待线程结束 return 0; } ``` </IServiceMan

4.测试

将TestServer和TestClient推到/data/local/tmp,并修改权限

adb push TestServer /data/local/tmp

adb push TestClient /data/local/tmp

adb shell chmod 755 /data/local/tmp/*

然后开两个cmd窗口测试:

binder_test

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