Android中一次完整的ipc通信过程

一、Binder IPC通信完整流程

1. ​​Client端发起调用​​

• ​​数据封装​​：Client将方法标识（如TRANSACTION_test）、参数等封装为Parcel对象，并通过BinderProxy调用transact()方法。
• ​​驱动层交互​​：通过ioctl系统调用向Binder驱动发送BC_TRANSACTION命令协议，携带包含目标Binder句柄（如Service的引用）、事务码（如code）、数据缓冲区地址等信息的binder_transaction_data结构体。

2. ​​Binder驱动转发​​

• ​​事务队列处理​​：驱动根据目标Binder句柄找到对应服务端进程的binder_proc结构，将事务添加到服务端的todo队列，并唤醒其空闲线程。
• ​​内存映射优化​​：数据通过内核缓冲区映射到服务端用户空间，仅需一次拷贝（客户端→内核），服务端通过mmap直接访问内核缓冲区。

3. ​​服务端处理请求​​

• ​​线程池调度​​：服务端进程的Binder线程池（默认16线程）中，空闲线程通过IPCThreadState从驱动读取BR_TRANSACTION指令，解析出目标Binder对象和方法标识。
• ​​事务执行​​：调用服务实现的onTransact()方法，执行具体逻辑（如数据库操作），并将结果写入Parcel，通过驱动返回给Client。

4. ​​结果返回与同步​​

• ​​驱动回传数据​​：驱动将服务端返回的Parcel数据拷贝至Client进程的内核缓冲区，并通过BR_REPLY指令唤醒Client的等待线程。
• ​​同步机制​​：Binder通信是同步的，Client调用transact()后会阻塞，直到服务端处理完成并返回结果。

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二、Binder IPC通信协议

1. ​​协议命令分类​​

• ​​控制命令（BC/BR协议）​​：
  • ​​客户端命令​​：BC_TRANSACTION（发起事务）、BC_REPLY（响应事务）。
  • ​​驱动响应命令​​：BR_TRANSACTION（驱动转发请求）、BR_REPLY（驱动返回结果）。
  • ​​线程管理命令​​：BC_REGISTER_LOOPER（线程注册）、BR_SPAWN_LOOPER（驱动通知创建新线程）。

2. ​​数据封装与传输​​

• ​​数据结构​​：核心为binder_transaction_data，包含目标句柄、事务码、数据缓冲区指针、偏移量等字段。
• ​​零拷贝支持​​：通过mmap映射，服务端直接操作内核缓冲区，避免数据二次拷贝（传统IPC如Socket需两次拷贝）。

3. ​​同步与优先级机制​​

• ​​同步调用​​：Client线程阻塞等待BR_REPLY，服务端线程处理完成后才返回。
• ​​优先级继承​​：驱动将Client线程的优先级传递给服务端处理线程，确保高优先级请求优先执行（如系统关键服务）。

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流程与协议关联示例

以Client调用ServiceManager.getService()为例：

1. ​​Client发送BC_TRANSACTION​​：携带Parcel数据，请求查询服务。
2. ​​驱动路由​​：根据句柄BINDER_SERVICE_MANAGER（固定值0）定位到ServiceManager进程。
3. ​​ServiceManager处理​​：查询服务表，返回对应Binder引用。
4. ​​驱动返回BR_REPLY​​：Client获取引用后，通过代理对象发起后续调用。

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三、应对面试描述

​​1. 通信流程核心步骤​

• ​​① 客户端（Client）发起请求​​

  • Client通过​​BinderProxy​​调用transact()方法，将请求数据（方法标识、参数等）封装为BC_TRANSACTION命令，发送到​​Binder驱动​​。
  • Client线程进入​​休眠​​状态，等待结果返回（同步阻塞）。

• ​​② Binder驱动路由与转发​​

  • 驱动解析BC_TRANSACTION，根据目标Binder句柄找到对应的​​Server进程​​，将请求转换为BR_TRANSACTION命令，并放入Server的待处理队列（todo队列）。
  • 驱动向Client返回BR_TRANSACTION_COMPLETE，表示事务已提交（非最终结果）。

• ​​③ 服务端（Server）处理请求​​

  • Server的​​空闲Binder线程​​被唤醒，从队列中取出BR_TRANSACTION指令，通过BBinder调用onTransact()方法执行具体逻辑（如数据库操作）。
  • 处理完成后，将结果封装为BC_REPLY命令，通过驱动返回。

• ​​④ 结果返回与唤醒​​

  • Binder驱动将BC_REPLY转换为BR_REPLY指令，发送给Client并唤醒其休眠线程。
  • Client解析结果后继续执行后续逻辑。

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