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FregClient和FregServer进程间通信
本文参考《Android系统源代码情景分析》，作者罗升阳
一、测试代码：
～/Android/external/binder/server
----FregServer.cpp
~/Android/external/binder/common
----IFregService.cpp
----IFregService.h
~/Android/external/binder/client
----FregClient.cpp
Binder库(libbinder)代码：
~/Android/frameworks/base/libs/binder
----BpBinder.cpp
----Parcel.cpp
----ProcessState.cpp
----Binder.cpp
----IInterface.cpp
----IPCThreadState.cpp
----IServiceManager.cpp
----Static.cpp
~/Android/frameworks/base/include/binder
----Binder.h
----BpBinder.h
----IInterface.h
----IPCThreadState.h
----IServiceManager.h
----IBinder.h
----Parcel.h
----ProcessState.h
驱动层代码：
～/Android//kernel/goldfish/drivers/staging/android
----binder.c
----binder.h
二、源码分析
1、FregClient进程，获取BpFregService类型代理对象。参考FregClient进程，创建一个BpFregService类型的代理对象一文http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/26370733。
~/Android/external/binder/client
----FregClient.cpp
int main()
{
sp<IBinder> binder = defaultServiceManager()->getService(String16(FREG_SERVICE));//获取了FregClient进程的代理对象
if(binder == NULL) {
LOGE("Failed to get freg service: %s.\n", FREG_SERVICE);
return -1;
}
sp<IFregService> service = IFregService::asInterface(binder);//获取BpFregService类型的代理对象
if(service == NULL) {
LOGE("Failed to get freg service interface.\n");
return -2;
}
printf("Read original value from FregService:\n");
int32_t val = service->getVal();//会调用BpFregService的getVal方法
printf(" %d.\n", val);
printf("Add value 1 to FregService.\n");
val += 1;
service->setVal(val);
printf("Read the value from FregService again:\n");
val = service->getVal();
printf(" %d.\n", val);
return 0;
} 2、FregClient进程，封装进程间通信数据。参考FregServer进程，封装进程间通信数据http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/26059215。
此时没有对象要传递，只有字符串。
执行到service->getVal()，会调用BpFregService的getVal方法。实现如下：
~/Android/external/binder/common
----IFregService.cpp
int32_t getVal()
{
Parcel data;
data.writeInterfaceToken(IFregService::getInterfaceDescriptor());//shy.luo.FregService,封装进程间通信数据
Parcel reply;
remote()->transact(GET_VAL, data, &reply);//刚刚获取的FregClient进程代理对象
int32_t val = reply.readInt32();//0
return val;
} 3、FregClient进程，发送BC_TRANSACTION，睡眠等待。参考FregServer进程，发送BC_TRANSACTION，睡眠等待http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/26076149。
执行到binder_transaction，会有些不同。binder_get_ref获得FregClient进程的引用对象，并且找到目标进程也就是FregServer进程。
4、FregServer进程，处理BC_TRANSACTION，返回BR_TRANSACTION。
(1)、参考Service Manager进程，处理BC_TRANSACTION，返回BR_TRANSACTIONhttp://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/26151113。
tr.target.ptr为FregServer进程的本地对象的弱引用计数的地址，tr.cookie为FregServer进程的本地对象地址。thread->transaction_stack = t;
(2)、参考FregServer进程，启动Binder线程池http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/26354311。
FregServer进程执行完talkWithDriver后，mIn中存放了BR_TRANSACTION命令和传递过来的binder_transaction_data结构体。
继续执行executeCommand实现如下：
~/Android/frameworks/base/libs/binder
----IPCThreadState.cpp
status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)
{
BBinder* obj;
RefBase::weakref_type* refs;
status_t result = NO_ERROR;
switch (cmd) {//BR_TRANSACTION
......
case BR_TRANSACTION:
{
binder_transaction_data tr;
result = mIn.read(&tr, sizeof(tr));//读取出传递过来的binder_transaction_data结构体
......
if (result != NO_ERROR) break;
Parcel buffer;//把数据放入buffer中
buffer.ipcSetDataReference(
reinterpret_cast<const uint8_t*>(tr.data.ptr.buffer),
tr.data_size,
reinterpret_cast<const size_t*>(tr.data.ptr.offsets),
tr.offsets_size/sizeof(size_t), freeBuffer, this);
.....
Parcel reply;
.....
if (tr.target.ptr) {//FregServer进程的本地对象的弱引用计数的地址
sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);//tr.cookie原来为IBinder向下转型为BBinder
const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, tr.flags);//code为GET_VAL
if (error < NO_ERROR) reply.setError(error);
} else {
......
}
.......
if ((tr.flags & TF_ONE_WAY) == 0) {
.......
sendReply(reply, 0);
} else {
......
}
......
}
break;
......
return result;
}首先，读取出传递过来的binder_transaction_data结构体，并把其中的数据放入buffer中，调用BBinder的transact方法，实现如下：
~/Android/frameworks/base/libs/binder
----Binder.cpp
status_t BBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
data.setDataPosition(0);
status_t err = NO_ERROR;
switch (code) {
case PING_TRANSACTION:
reply->writeInt32(pingBinder());
break;
default:
err = onTransact(code, data, reply, flags);//code为GET_VAL
break;
}
if (reply != NULL) {
reply->setDataPosition(0);
}
return err;
}
BBinder的onTransact方法，由于子类BnFregService复写了onTransact方法，所以调用该方法。实现如下：~/Android/external/binder/common
----IFregService.cpp
status_t BnFregService::onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch(code)//GET_VAL
{
case GET_VAL:
{
CHECK_INTERFACE(IFregService, data, reply);
int32_t val = getVal();//目前返回0
reply->writeInt32(val);//返回中写入0
return NO_ERROR;
}
case SET_VAL:
{
CHECK_INTERFACE(IFregService, data, reply);
int32_t val = data.readInt32();
setVal(val);
return NO_ERROR;
}
default:
{
return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
} 其中CHECK_INTERFACE实现如下：~/Android/frameworks/base/include/binder
----IInterface.h
#define CHECK_INTERFACE(interface, data, reply) if (!data.checkInterface(this)) { return PERMISSION_DENIED; } \~/Android/frameworks/base/libs/binder
----Parcel.cpp
bool Parcel::checkInterface(IBinder* binder) const
{
return enforceInterface(binder->getInterfaceDescriptor());
} 由于子类BnInterface复写了getInterfaceDescriptor方法，所以实现如下：~/Android/frameworks/base/include/binder
----IInterface.h
inline const String16& BnInterface<IFregService>::getInterfaceDescriptor() const
{
return IFregService::getInterfaceDescriptor();//shy.luo.FregService
}
enforceInterface函数实现如下：~/Android/frameworks/base/libs/binder
----Parcel.cpp
bool Parcel::enforceInterface(const String16& interface,
IPCThreadState* threadState) const
{
int32_t strictPolicy = readInt32();
if (threadState == NULL) {
threadState = IPCThreadState::self();
}
......
const String16 str(readString16());//str为shy.luo.FregService
if (str == interface) {//interface也为shy.luo.FregService
return true;
} else {
.......
return false;
}
} 返回onTransact函数，继续执行getVal，调用IFregService的方法getVal，由于是纯虚函数，所以最终会执行FregServer的getVal方法，实现如下：～/Android/external/binder/server
----FregServer.cpp
int32_t getVal()
{
int32_t val = 0;
if(fd != -1) {
read(fd, &val, sizeof(val));//读的是/dev/freg
}
return val;
} 5、FregServer进程，发送BC_REPLY，睡眠等待。
程序逐层返回，最终返回到executeCommand函数，继续执行函数sendReply，实现如下：
~/Android/frameworks/base/libs/binder
----IPCThreadState.cpp
status_t IPCThreadState::sendReply(const Parcel& reply, uint32_t flags)//flags为0
{
status_t err;
status_t statusBuffer;
err = writeTransactionData(BC_REPLY, flags, -1, 0, reply, &statusBuffer);
if (err < NO_ERROR) return err;
return waitForResponse(NULL, NULL);
} writeTransactionData函数实现如下： ~/Android/frameworks/base/libs/binder
----IPCThreadState.cpp
status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,
int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer)//data就是reply，目前保存是返回值0
{
binder_transaction_data tr;
tr.target.handle = handle;//-1
tr.code = code;//0
tr.flags = binderFlags;//0
const status_t err = data.errorCheck();
if (err == NO_ERROR) {
tr.data_size = data.ipcDataSize();//数据缓冲区大小
tr.data.ptr.buffer = data.ipcData();//数据缓冲区的起始位置
tr.offsets_size = data.ipcObjectsCount()*sizeof(size_t);//偏移数组大小
tr.data.ptr.offsets = data.ipcObjects();//偏移数组起始位置
} else if (statusBuffer) {
........
} else {
........
}
mOut.writeInt32(cmd);//BC_REPLY
mOut.write(&tr, sizeof(tr));
return NO_ERROR;
} waitForResponse函数实现如下： ~/Android/frameworks/base/libs/binder
----IPCThreadState.cpp
status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
int32_t cmd;
int32_t err;
while (1) {
if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break;
err = mIn.errorCheck();
if (err < NO_ERROR) break;
if (mIn.dataAvail() == 0) continue;
cmd = mIn.readInt32();//读取了BR_TRANSACTION_COMPLETE协议，mIn中就没有数据了
.....
switch (cmd) {
case BR_TRANSACTION_COMPLETE:
if (!reply && !acquireResult) goto finish;//reply不为NULL
break;
.....
}
........
return err;
}
talkWithDriver最终会执行binder_thread_write和binder_thread_read，请参考Service Manager进程，发送BC_REPLY，睡眠等待http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/26216521。执行完binder_thread_read返回到waitForResponse，读出命令为BR_TRANSACTION_COMPLETE，由于reply为NULL，go finish，那么该函数执行完毕。然后返回sendReply，再返回executeCommand，最后返回joinThreadPool。joinThreadPool又调用了talkWithDriver，调用binder_thread_read函数。睡眠等待。
6、FregClient进程，处理BC_REPLY，返回BR_REPLY。参考FregServer进程，处理BC_REPLY，返回BR_REPLYhttp://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/26339313
7、FregClient进程，返回到BpFregService的getVal方法。
reply.readInt32()等于0，终于得到结果了。TMD。
最后返回FregClient的main函数，打印出结果。
至此整个一次进程间通信，结束了。
FregServer进程和Service Manager进程间通信；
FregClient进程和Service Manager进程间通信；
FregServer进程和 FregClient进程间通信。
FregServer进程一致在等待请求。
FregClient发送请求。