写给 Android 应用工程师的 Binder 原理剖析

一. 前言

这篇文章我酝酿了很久，参考了很多资料，读了很多源码，却依旧不敢下笔。生怕自己理解上还有偏差，对大家造成误解，贻笑大方。又怕自己理解不够透彻，无法用清晰直白的文字准确的表达出 Binder 的设计精髓。直到今天提笔写作时还依旧战战兢兢。

Binder 之复杂远远不是一篇文章就能说清楚的，本文想站在一个更高的维度来俯瞰 Binder 的设计，最终帮助大家形成一个完整的概念。对于应用层开发的同学来说，理解到本文这个程度也就差不多了。希望更加深入理解 Binder 实现机制的，可以阅读文末的参考资料以及相关源码。

二. Binder 概述

简单介绍下什么是 Binder。Binder 是一种进程间通信机制，基于开源的 OpenBinder 实现；OpenBinder 起初由 Be Inc. 开发，后由 Plam Inc. 接手。从字面上来解释 Binder 有胶水、粘合剂的意思，顾名思义就是粘和不同的进程，使之实现通信。对于 Binder 更全面的定义，等我们介绍完 Binder 通信原理后再做详细说明。

2.1 为什么必须理解 Binder ？

作为 Android 工程师的你，是不是常常会有这样的疑问：

为什么 Activity 间传递对象需要序列化？

Activity 的启动流程是什么样的？

四大组件底层的通信机制是怎样的？

AIDL 内部的实现原理是什么？

插件化编程技术应该从何学起？等等...

这些问题的背后都与 Binder 有莫大的关系，要弄懂上面这些问题理解 Bidner 通信机制是必须的。

我们知道 Android 应用程序是由 Activity、Service、Broadcast Receiver 和 Content Provide 四大组件中的一个或者多个组成的。有时这些组件运行在同一进程，有时运行在不同的进程。这些进程间的通信就依赖于 Binder IPC 机制。不仅如此，Android 系统对应用层提供的各种服务如：ActivityManagerService、PackageManagerService 等都是基于 Binder IPC 机制来实现的。Binder 机制在 Android 中的位置非常重要，毫不夸张的说理解 Binder 是迈向 Android 高级工程的第一步。

2.2 为什么是 Binder ?

Android 系统是基于 Linux 内核的，Linux 已经提供了管道、消息队列、共享内存和 Socket 等 IPC 机制。那为什么 Android 还要提供 Binder 来实现 IPC 呢？主要是基于性能、稳定性和安全性几方面的原因。

性能

首先说说性能上的优势。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。Binder 只需要一次数据拷贝，性能上仅次于共享内存。

注：各种IPC方式数据拷贝次数，此表来源于Android Binder 设计与实现 - 设计篇