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2024年3月13日发(作者：oracle19c安装界面卡住)
Android Binder设计与实现 – 设计篇
摘要
Binder是Android系统进程间通信（IPC）方式之一。Linux已经拥有管道、
system V IPC、socket等IPC手段，却还要倚赖Binder来实现进程间通信，说
明Binder具有无可比拟的优势。深入了解Binder并将之与传统 IPC做对比有
助于我们深入领会进程间通信的实现和性能优化。
本文将对Binder的设计细节做一个全面的阐述，首先通过介绍Binder通信
模型和Binder通信协议了解Binder的设计需求；然后分别阐述Binder在系统
不同部分的表述方式和起的作用；最后还会解释Binder在数据接收端的设计考
虑，包括线程池管理，内存映射和等待队列管理等。通过本文对Binder的详细
介绍以及与其它IPC通信方式的对比，读者将对Binder的优势和使用Binder
作为Android主要IPC方式的原因有深入了解。
1．引言
基于Client-Server的通信方式广泛应用于从互联网和数据库访问到嵌入
式手持设备内部通信等各个领域。智能手机平台特别是Android 系统中，为了
向应用开发者提供丰富多样的功能，这种通信方式更是无处不在，诸如媒体播放，
视音频捕获，到各种让手机更智能的传感器（加速度、方位、温度、光亮度等）
都由不同的Server负责管理，应用程序只需作为Client与这些Server建立连
接便可以使用这些服务，花很少的时间和精力就能开发出令人眩目的功能。
Client-Server方式的广泛采用对进程间通信（IPC）机制是一个挑战。目前linux
支持的IPC包括传统的管道、System V IPC、即消息队列/共享内存/信号量，以
及socket中只有socket支持Client-Server的通信方式。当然也可以在这些底
层机制上架设一套协议来实现Client-Server通信，但这样增加了系统的复杂
性，在手机这种条件复杂，资源稀缺的环境下可靠性也难以保证。
另一方面是传输性能。socket作为一款通用接口，其传输效率低，开销大，
主要用在跨网络的进程间通信和本机上进程间的低速通信。消息队列和管道采用
存储-转发方式，即数据先从发送方缓存区拷贝到内核开辟的缓存区中，然后再
从内核缓存区拷贝到接收方缓存区，至少有两次拷贝过程。共享内存虽然无需拷
贝，但控制复杂，难以使用。
表 1 各种IPC方式数据拷贝次数
IPC
共享内存
Binder
Socket/管道/消息队列
还有一点是出于安全性考虑。Android作为一个开放式，拥有众多开发者的
平台，应用程序的来源广泛，确保智能终端的安全是非常重要的。终端用户不希
望从网上下载的程序在不知情的情况下偷窥隐私数据，连接无线网络，长期操作
底层设备导致电池很快耗尽等等。传统IPC没有任何安全措施，完全依赖上层协
议来确保。首先传统IPC的接收方无法获得对方进程可靠的UID/PID（用户ID/
进程ID），从而无法鉴别对方身份。Android为每个安装好的应用程序分配了自
己的UID，故进程的UID是鉴别进程身份的重要标志。使用传统IPC只能由用户
在数据包里填入UID/PID，但这样不可靠，容易被恶意程序利用。可靠的身份标
记只有由IPC机制本身在内核中添加。其次传统IPC访问接入点是开放的，无法
建立私有通道。比如命名管道的名称、system V的键值、socket的ip地址或文
件名都是开放的，只要知道这些接入点的程序都可以和对端建立连接，不管怎样
都无法阻止恶意程序通过猜测接收方地址获得连接。
基于以上原因，Android需要建立一套新的IPC机制来满足系统对通信方式，
传输性能和安全性的要求，这就是Binder。Binder基于 Client-Server通信模
式，传输过程只需一次拷贝，为发送发添加UID/PID身份，既支持实名Binder
也支持匿名Binder，安全性高。
2．面向对象的 Binder IPC
Binder使用Client-Server通信方式：一个进程作为Server提供诸如视频
/音频解码，视频捕获，地址本查询，网络连接等服务；多个进程作为Client
向Server发起服务请求，获得所需要的服务。要想实现Client-Server通信必
须实现以下两点：一是server 必须有确定的访问接入点或者说地址来接受
Client的请求，并且Client可以通过某种途径获知Server的地址；二是制定
数据拷贝次数
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