Binder機制分析（2）——從MediaService中看Binder的實現和使用（1）

本文是對《Android技術內幕-系統卷》第三章的摘抄和整理。

1. MediaService入口，獲取ServiceManager

下面我們就從MediaService的原始碼入手進行分析，首先，MediaService的入口函式的實現位於“framework\base\media\mediaServer\main_mediaserver.cpp”。
    int main(int argc, char* argv)
    {
        //獲得ProcessState例項
        sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
        //得到一個ServiceManager物件
        sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
        LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
        //初始化MediaService服務
        AudioFlinger::instantiate();
        MediaPlayerService::instantiate();
        CameraService::instantiate();
        AudioPolicyService::instantiate();
        //啟動程式的執行緒池
        ProcessState::self()->startThreadPool();
       //將自己加入到執行緒池
        IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    }

    1.1 defaultServiceManager()的實現
    sp<IServiceManager> defaultServiceManager()
    {
        if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;
        {
            AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);
            if (gDefaultServiceManager == NULL) {
                //建立gDefaultServiceManager
                gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(
                    ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
            }
        }
        return gDefaultServiceManager;
    }
    這裡採用了singleton模式，如果全域性的gDefaultServiceManager不為NULL，則直接返回；否則，建立一個gDefaultServiceManager。

    1.2 getContextObject()的實現
    sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)
    {
        if (supportsProcesses()) {
            return getStrongProxyForHandle(0);
        } else {
            return getContextObject(String16("default"), caller);
        }
    }

    1.3 getStrongProxyForHandle的實現
   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;
   }
   將建立過程交給ProcessState::getStrongProxyForHandle()函式來實現，第一次進入該函式則會建立一個BpBinder物件並返回。

    1.4 interface_cast的實現
    大家可能會疑惑，明明建立的是一個BpBinder物件，為什麼最後卻通過interface_cast函式強制轉換為IServiceManager。
    template<typename INTERFACE>
    inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
    {
        return INTERFACE::asInterface(obj);
    }
    替換INTERFACE：
    inline sp<IServiceManager> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
    {
        return IServiceManager::asInterface(obj);
    }
    其中，INTERFACE對應於IServiceManager，因此我們需要繼續找到IServiceManager::asInterface(...)的實現。在IServiceManager中我們可以看到一個如下所示的巨集：
   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();

   替換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() { }
       替換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) //實際上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); //實際上obj = BpBinder(0);
                    }
                }
                return intr;
            }
            IServiceManager::IServiceManager() { }
            IServiceManager::~IServiceManager() { }

    1.7 asInterface的實現
    該函式首先會根據描述符去查詢本地的Interface，如果沒有查詢到，則會執行“new Bp##INTERFACE(obj);”，實際上就是建立了一個BpServiceManager例項。
    因為這個命名也以Bp開頭，也許它與上一節介紹的Binder機制的伺服器代理物件有關，其實BpServiceManager就是ServiceManager的Binder代理物件。

    1.8 BpServiceManager實現
    在IServiceManager.cpp中可以找到BpServiceManager的實現：
        BpServiceManager(const sp<IBinder>& impl) //實際上impl = BpBinder(0);
        : BpInterface<IServiceManager>(impl)
    {
    }
    這裡的impl就是之前通過ProcessState::getContextObject建立的BpBinder物件。接著進入BpInterface的建構函式，它位於IInterface.h中：
    inline BpInterface<IServiceManager>::BpInterface(const sp<IBinder>& remote) //實際上remote = BpBinder(0);
        : BpRefBase(remote)
    {
    }
    最終會進入BpRefBase的建構函式，它位於Binder.cpp中：
    BpRefBase::BpRefBase(const sp<IBinder>& o) //實際上o = BpBinder(0);
        : mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)   //實際上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()實際上就是之前通過ProcessState::getContextObject建立的BpBinder物件，即mRemote指向BpBinder物件。也就是說，“sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();”語句返回的實際上是BpServiceManager，它的remote物件是BpBinder，傳入的handle引數是0。
    得到了BpServiceManager物件後，我們就可以通過Binder與ServiceManager進行互動了。


2. 新增Service到ServiceManager：
    2.1 MediaPlayerService::instantiate()分析
    void MediaPlayerService::instantiate() {
        defaultServiceManager()->addService(
                String16("media.player"), new MediaPlayerService());
    }
    MediaPlayerService建構函式：
    MediaPlayerService::MediaPlayerService()
    {
        LOGV("MediaPlayerService created");
        mNextConnId = 1;
    }
    初始化過程為：首先，構造一個MediaPlayerService。
    然後，通過defaultServiceManager()獲得之前建立的BpServiceManager，並呼叫其addService函式。
    而MediaPlayerService又繼承自BnMediaPlayerService，實際上就是MediaPlayerService服務，對應於Binder機制中的服務端。

    2.2 BpServiceManager::addService的實現
    virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service) //service就是BnMediaPlayerService
    {
        Parcel data, reply;
        data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor()); //通過巨集DECLARE_META_INTERFACE所定義的描述符"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;
    }
    首先呼叫writeInterfaceToken寫入Interface的名稱IServiceManager::getInterfaceDescriptor()，寫入的名稱實際上就是前面在IServiceManager中，
    然後，通過writeString16寫入服務的名稱，根據引數可以知道該服務的名稱為media.player；
    最後，通過writeStrongBinder寫入服務，也就是上面所說的MediaPlayerService，即BnMediaPlayerService。
    準備好要傳送的命令包後，通過remote()獲得其mRemote物件（前面分析過，該物件實際上就是在defaultServiceManager()中建立的BpBinder物件，也就是BpBinder(0)）；
    呼叫transact函式來傳送命令包，傳送的命令為新增服務ADD_SERVICE_TRANSACTION。
    2.3 IPCThreadState::self()->transact
    BpBinder::transact最終會呼叫 IPCThreadState::self()->transact來傳送資料。
    而在IPCThreadState中，最終還是通過writeTransactionData函式來完成資料的傳送的。
    傳送之後，waitForResponse函式會等待反饋的結果，在writeTransactionData中會將要傳送的資料整理為一個binder_transaction_data結構體（請參見Binder驅動的部分）。
    直到進入talkWithDriver函式中才會真正開始利用Binder驅動來進行通訊。對於驅動的操作，當然就是ioctl了。talkWithDriver函式中的傳送片段如程式碼清單3-60所示。
    talkWithDriver的實現片段
        if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)
            err = NO_ERROR;
        else
            err = -errno;
    BpServiceManager傳送的資訊應該由BnServiceManager來接收，但是Android中並沒有BnServiceManager。
    因此，具體的接收操作會由Service Manager來完成。具體操作流程請參考上一篇關於Service Manager的實現，也就是其中的svcmgr_handler函式。

3. 總結
   1）通過ProcessState::self()函式獲得ProcessState物件，並開啟Binder裝置。
   2）通過defaultServiceManager得到BpServiceManager例項。

3）通過MediaPlayerService::instantiate()得到MediaPlayerService服務BnMediaPlayer Service，並通過BpServiceManager::addService將MediaPlayerService服務加入到Service Manager的list中。

轉自：http://blog.csdn.net/ljsbuct/article/details/7106855

Binder機制分析（2）——從MediaService中看Binder的實現和使用（1）

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