Android Binder机制(十) getService详解之请求的发送
在前面的篇章中，我们以MediaPlayerService为例，介绍了Service服务是如何通过addService请求添加到ServiceManager中的(其中的艰难困苦，你懂的)。本文，将以MediaPlayer获取MediaPlayerService服务为例，来介绍Client端是如何通过getService请求从ServiceManager中获取到Server接入点的。在本文的getService请求中，MediaPlayer是Client端，它要获取的Server接入点是MediaPlayerService。和前面介绍addService篇章一样，在分析getService时，会将文章分为请求的发送，请求的处理，和请求的反馈这三部分来分别进行介绍(不要问我为啥是三部分，因为内容太多)。
注意：本文是基于Android 7.xx版本进行介绍的
getService整体概述
老规矩，在大讲特讲之前，还是让我们上图说话，这样让读者先从整体上有一个了解，然后再深入细节，这个可不是谈女朋友额。上图：
猛地一看，你会发现该时序图和Android Binder机制(六) addService详解之请求的发送中的时序图几乎是一模一样的，难道是换了马甲不成，还不允许别人长一个样了啊，天下美女不还都差不多啊。
下面我们分步讲解，一一攻破，手到擒来：
(1) 先是MediaPlayer进程将getService以BC_TRANSACTION事务的方式发给Binder驱动。
(2) Binder驱动收到之后，对内容进行解析；然后唤醒ServiceManager，同时反馈一个BR_TRANSACTION_COMPLETE给MediaPlayer。反馈的BR_TRANSACTION_COMPLETE是告诉MediaPlayer，它的getService请求已经被Binder驱动成功收到。
(3) 接着，MediaPlayer就进入等待状态，等待ServiceManager的反馈。 ServiceManager被唤醒之后，读取Binder驱动传递给它的BR_TRANSACTION事务。在得知是获取MediaPlayerService的请求之后，就从缓冲中取出MediaPlayerService的相关信息；然后和BC_REPLY指令一起反馈给Binder驱动。
(4) Binder驱动收到ServiceManager的反馈之后，将内容进一步反馈给MediaPlayer，并将MediaPlayer唤醒。
(5) MediaPlayer被唤醒之后，从Binder驱动反馈的BR_REPLY中解析出MediaPlayerService的相关信息；这样，MediaPlayer就成功获取到了MediaPlayerService的接入点。
getService的代码解析
1.MediaPlayer的getService入口
const sp<IMediaPlayerService>
IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService()
{
ALOGV("getMediaPlayerService");
Mutex::Autolock _l(sServiceLock);
if (sMediaPlayerService == 0) {
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
sp<IBinder> binder;
do {
binder = sm->getService(String16("media.player"));
if (binder != 0) {
break;
}
ALOGW("Media player service not published, waiting...");
usleep(500000); // 0.5 s
} while (true);
if (sDeathNotifier == NULL) {
sDeathNotifier = new DeathNotifier();
}
binder->linkToDeath(sDeathNotifier);
sMediaPlayerService = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);
}
ALOGE_IF(sMediaPlayerService == 0, "no media player service!?");
return sMediaPlayerService;
}
如上代码是在C++层获取MediaPlayerService代理对象的代码，定义在./frameworks/av/media/libmedia/IMediaDeathNotifier.cpp文件里面，也许会有读者说这个和我们在App看到的获取MediaPlayerService的不一样，这个会在后续说明(最终通过JNI调用到这里)，下面来详细解读一下该段代码：
(1) sMediaPlayerService是sp成员，初始化为null。因此if(sMediaPlayerService==0)为true。
(2) 调用defaultServiceManager()获取IServiceManager对象，该对象实际上是BpServiceManager类的实例。defaultServiceManager()的详细流程请参考Android Binder机制(五) defaultServiceManager()的实现，此时可能会出现服务还没有添加成功的可能，那么等待0.5秒继续获取知直到成功。
(3) 接着就是调用sm->getService(String16(“media.player”))获取MediaPlayerService对象。
2.BpServiceManager::getService()
virtual sp<IBinder> getService(const String16& name) const
{
unsigned n;
for (n = 0; n < 5; n++){//会尝试5次
if (n > 0) {
ALOGI("Waiting for service %s...", String8(name).string());
sleep(1);
}
sp<IBinder> svc = checkService(name);
if (svc != NULL) return svc;
}
return NULL;
}
virtual sp<IBinder> checkService( const String16& name) const
{
Parcel data, reply;//这个是不是有似曾相识的感觉
data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
data.writeString16(name);
remote()->transact(CHECK_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
return reply.readStrongBinder();
}
如上代码在Android源码的frameworks/native/libs/binder/IServiceManager.cpp中，下面我么解读一下该段代码：
(1) getService()是通过调用checkService()来获取IBinder对象的。如果获取失败，它会调用sleep()休眠1ms之后再次尝试；若尝试5次都失败，则返回null。之所以要尝试5次，是由于可能此时MediaPlayerService服务还没有准备好。有没有种谈女朋友向其表白，被拒绝不死心继续表白，如果实在不行那就只能拉到了呗，难不成大老爷们一棵树上吊着不成。
(2) 下面看看checkService()，它和"Android Binder机制(六) addService详解之请求的发送中的addService()"很多内容都相似。 checkService()会先调用writeInterfaceToken()写入一个消息头：“4字节的整型数” + “字符串android.os.IServiceManager”。然后，再调用writeString16(name)将服务名"media.player"写入到data中。 最后，调用remote()->transact()进行事务交互，其中remote()返回的是BpBinder对象。
3.BpBinder::transact()
status_t BpBinder::transact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
// Once a binder has died, it will never come back to life.
if (mAlive) {
status_t status = IPCThreadState::self()->transact(
mHandle, code, data, reply, flags);
if (status == DEAD_OBJECT) mAlive = 0;
return status;
}
return DEAD_OBJECT;
}
如上代码在frameworks/native/libs/binder/BpBinder.cpp中，是不是很熟悉的感觉，它最后会调用IPCThreadState::transact()。
4.IPCThreadState::transact()
status_t IPCThreadState::transact(int32_t handle,
uint32_t code, const Parcel& data,
Parcel* reply, uint32_t flags)
{
status_t err = data.errorCheck();
flags |= TF_ACCEPT_FDS;
...
if (err == NO_ERROR) {
...
err = writeTransactionData(BC_TRANSACTION, flags, handle, code, data, NULL);
}
...
if ((flags & TF_ONE_WAY) == 0) {
if (reply) {
err = waitForResponse(reply);
} else {
...
}
...
} else {
...
}
return err;
}
该代码在frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp中。它会先通过writeTransactionData()将要发送的指令和数据打包到binder_transaction_data中，然后调用waitForResponse()和Binder驱动进行通信。由于在前面addService中已经仔细解读过，在这里就一笔带过了。
5.IPCThreadState::writeTransactionData()
status_t IPCThreadState::writeTransactionData(int32_t cmd, uint32_t binderFlags,
int32_t handle, uint32_t code, const Parcel& data, status_t* statusBuffer)
{
binder_transaction_data tr;
tr.target.ptr = 0; /* Don't pass uninitialized stack data to a remote process */
tr.target.handle = handle;
tr.code = code;
tr.flags = binderFlags;
tr.cookie = 0;
tr.sender_pid = 0;
tr.sender_euid = 0;
const status_t err = data.errorCheck();
if (err == NO_ERROR) {
tr.data_size = data.ipcDataSize();
tr.data.ptr.buffer = data.ipcData();
tr.offsets_size = data.ipcObjectsCount()*sizeof(binder_size_t);
tr.data.ptr.offsets = data.ipcObjects();
} else if (statusBuffer) {
...
} else {
...
}
mOut.writeInt32(cmd);
mOut.write(&tr, sizeof(tr));
return NO_ERROR;
}
该函数会读取Parcel中的数据，然后将其打包到tr中，tr是binder_transaction_data结构体的对象。之后，将"指令"+"数据"写入到mOut中。指令(cmd)=BC_TRANSACTION，数据就是tr。
6.IPCThreadState::waitForResponse()
status_t IPCThreadState::waitForResponse(Parcel *reply, status_t *acquireResult)
{
int32_t cmd;
int32_t err;
while (1) {
//先通过talkWithDriver()和Binder驱动交互
if ((err=talkWithDriver()) < NO_ERROR) break;
err = mIn.errorCheck();
if (err < NO_ERROR) break;
if (mIn.dataAvail() == 0) continue;
//然后读取返回接口，再根据结果进行处理
cmd = (uint32_t)mIn.readInt32();
switch (cmd) {
case BR_TRANSACTION_COMPLETE:
...
case BR_DEAD_REPLY:
...
case BR_FAILED_REPLY:
...
case BR_ACQUIRE_RESULT:
...
case BR_REPLY:
...
default:
err = executeCommand(cmd);
if (err != NO_ERROR) goto finish;
break;
}
}
finish:
...
return err;
}
如果读者有细读addService的章节，那么这里就so easy了，waitForResponse()会先调用talkWithDriver()和Binder驱动交互，然后根据反馈结果来进行处理。
7.IPCThreadState::talkWithDriver()
status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)
{
...
binder_write_read bwr;
// Is the read buffer empty?
const bool needRead = mIn.dataPosition() >= mIn.dataSize();
const size_t outAvail = (!doReceive || needRead) ? mOut.dataSize() : 0;
bwr.write_size = outAvail;
bwr.write_buffer = (uintptr_t)mOut.data();
// This is what we'll read.
if (doReceive && needRead) {
bwr.read_size = mIn.dataCapacity();
bwr.read_buffer = (uintptr_t)mIn.data();
} else {
bwr.read_size = 0;
bwr.read_buffer = 0;
}
...
if ((bwr.write_size == 0) && (bwr.read_size == 0)) return NO_ERROR;
bwr.write_consumed = 0;
bwr.read_consumed = 0;
status_t err;
do {
...
if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)
err = NO_ERROR;
else
err = -errno;
...
} while (err == -EINTR);
if (err >= NO_ERROR) {
//清空已写的数据
if (bwr.write_consumed > 0) {
if (bwr.write_consumed < mOut.dataSize())
mOut.remove(0, bwr.write_consumed);
else
mOut.setDataSize(0);
}
//设置已读数据
if (bwr.read_consumed > 0) {
mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);
mIn.setDataPosition(0);
}
...
return NO_ERROR;
}
return err;
}
不对代码详细分析了，如果你是空降部队看到这个地方请翻阅前面篇章，talkWithDriver()会先初始化bwr(binder_write_read类型的变量)，然后将bwr通过ioctl()发送给Binder驱动。初始化之后的bwr各个成员的值如下：
bwr.write_size = outAvail; // mOut中数据大小，大于0
bwr.write_buffer = (long unsigned int)mOut.data(); // mOut中数据的地址
bwr.write_consumed = 0;
bwr.read_size = mIn.dataCapacity(); // 256
bwr.read_buffer = (long unsigned int)mIn.data(); // mIn.mData，实际上为空
bwr.read_consumed = 0;
bwr初始化完成之后，调用ioctl(,BINDER_WRITE_READ,)和Binder驱动进行交互。
8.Binder驱动中binder_ioctl()的BINDER_WRITE_READ相关部分的源码
static long binder_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
int ret;
struct binder_proc *proc = filp->private_data;
struct binder_thread *thread;
unsigned int size = _IOC_SIZE(cmd);
void __user *ubuf = (void __user *)arg;
...
//中断等待函数
// 1. 当binder_stop_on_user_error < 2为true时；不会进入等待状态；直接跳过。
// 2. 当binder_stop_on_user_error < 2为false时，进入等待状态。
// 当有其他进程通过wake_up_interruptible来唤醒binder_user_error_wait队列，并且binder_stop_on_user_error < 2为true时；
// 则继续执行；否则，再进入等待状态。
ret = wait_event_interruptible(binder_user_error_wait, binder_stop_on_user_error < 2);
...
binder_lock(__func__);
//在proc进程中查找该线程对应的binder_thread;若查找失败，则新建一个binder_thread，并添加到proc->threads中。
thread = binder_get_thread(proc);
...
switch (cmd) {
case BINDER_WRITE_READ: {
struct binder_write_read bwr;
...
//将binder_write_read从“用户空间”拷贝到“内核空间”
if (copy_from_user(&bwr, ubuf, sizeof(bwr))) {
ret = -EFAULT;
goto err;
}
...
//如果write_size>0，则进行写操作
if (bwr.write_size > 0) {
ret = binder_thread_write(proc, thread, bwr.write_buffer, bwr.write_size, &bwr.write_consumed);
...
}
//如果read_size>0，则进行读操作
if (bwr.read_size > 0) {
ret = binder_thread_read(proc, thread, bwr.read_buffer, bwr.read_size, &bwr.read_consumed, filp->f_flags & O_NONBLOCK);
...
}
...
if (copy_to_user(ubuf, &bwr, sizeof(bwr))) {
ret = -EFAULT;
goto err;
}
break;
}
...
}
ret = 0;
...
return ret;
}
兜兜转转，最后又到了这里，是不是非常熟悉，这个词都说好多遍了，后面依然会说。首先，代码中会将binder_write_read从用户空间拷贝到内核空间之后。拷贝之后，读取出来的bwr.write_size和bwr.read_size都>0，因此先写后读。即，先执行binder_thread_write()，然后执行binder_thread_read()。
9.Binder驱动中binder_thread_write()的源码
static int binder_thread_write(struct binder_proc *proc,
struct binder_thread *thread,
binder_uintptr_t binder_buffer, size_t size,
binder_size_t *consumed)
{
uint32_t cmd;
void __user *buffer = (void __user *)(uintptr_t)binder_buffer;
void __user *ptr = buffer + *consumed;
void __user *end = buffer + size;
//读取binder_write_read.write_buffer中的内容。
//每次读取32bit(即四个字节)
while (ptr < end && thread->return_error == BR_OK) {
// 从用户空间读取32bit到内核中，并赋值给cmd。
if (get_user(cmd, (uint32_t __user *)ptr))
return -EFAULT;
ptr += sizeof(uint32_t);
...
switch (cmd) {
...
case BC_TRANSACTION:
case BC_REPLY: {
struct binder_transaction_data tr;
if (copy_from_user(&tr, ptr, sizeof(tr)))
return -EFAULT;
ptr += sizeof(tr);
binder_transaction(proc, thread, &tr, cmd == BC_REPLY);
break;
}
...
}
//更新bwr.write_consumed的值
*consumed = ptr - buffer;
}
return 0;
}
来源：CSDN
作者：进阶的凯子
链接：https://blog.csdn.net/tkwxty/article/details/103496557