在谈Android的跨进程通信问题上时，总会问到Android的IPC机制，是指两个进程之间进行数据交换的过程。按操作系统的中的描述，线程是CPU调度最小的单元，同时线程是一种有限的系统资源，而进程是指一个执行单元，在PC和移动设备上指一个程序或者一个应用。

在谈IPC机制时候核心的就是Binder的运作原理，本文将从以下几点来讲Android额Binder原理。

什么是Binder

关于Binder的定义，网上是这样的：Binder是跨进程通信方式、它实现了IBinder接口，是连接 ServiceManager的桥梁。不过这句话有点抽象，那Binder究竟是什么呢？或许下面的图能解答你心中的疑惑。

基础概念

进程空间分配

在Linux的进程模型中，进程空间被分为用户空间和内核空间（Kernel），即把进程内用户和内核隔离开来，其中用户空间的数据不可共享，而内核空间是可共享的，所以进程间的通信主要通过内核进行交互，称为系统调用。模型示意图如下：

Android跨进程通信（ IPC ）

在Android的进程模型中，一个进程不能直接操作或者访问另一个进程，即Android的进程是相互独立、隔离的。但Android的进程通信继承自Linux，所以Android的进程通信可以通过内核空间进行数据交互，在进而通过进程 的用户空间与内核空间进行数据交互，最终时间进程之间的通信。模型示意图如下：

而Binder的作用就是连接 两个进程内核空间的通道。

Binder 跨进程通信原理

Binder跨进程通信机制模型基于 Client – Server 模式，其原理模型如下图所示：

通过该模型可以发现：
Client进程、Server进程 & Service Manager 进程之间的交互都必须通过Binder驱动（使用 open 和 ioctl文件操作函数），而非直接交互。

其中：Client进程、Server进程 & Service Manager进程属于进程空间的用户空间，不可进行进程间交互；Binder驱动 属于 进程空间的 内核空间，可进行进程间 & 进程内交互。

说明：Binder驱动 & Service Manager进程 属于 Android基础架构（即系统已经实现好了）；而Client 进程 和 Server 进程 属于Android应用层（需要开发者自己实现）。所以，在进行跨进程通信时，开发者只需自定义Client & Server 进程 并 显式使用上述3个步骤，最终借助 Android的基本架构功能就可完成进程间通信。

说明：Binder请求的线程管理

• Server进程会创建很多线程来处理Binder请求；
• 管理Binder模型的线程是采用Binder驱动的线程池，并由Binder驱动自身进行管理，而不是由Server进程来管理的；
• 一个进程的Binder线程数默认最大是16，超过的请求会被阻塞等待空闲的Binder线程，所以，在进程间通信时处理并发问题时，如使用ContentProvider时，它的CRUD（创建、检索、更新和删除）方法只能同时有16个线程同时工作。

Binder机制具体实现

Binder机制在 Android中的实现主要依靠 Binder类，其实现了IBinder 接口。例如，下面是Client进程调用Server进程的实现加法函数的实例。即Client进程 需要传两个整数给 Server进程，Server进程把相加后的结果返回给Client进程。

1，注册服务

Server进程通过Binder驱动 向 Service Manager进程注册服务，Server进程 创建 一个 Binder 对象，其中Binder 实体是 Server进程 在 Binder 驱动中的具体存在形式，该对象保存 Server 和 ServiceManager 的信息，Binder 驱动通过 内核空间的Binder实体找到用户空间的Server对象。下面是具体的代码实现：

    Binder binder = new Stub(); 
// 步骤1：创建Binder对象 ->>分析1 
// 步骤2：创建 IInterface 接口类 的匿名类 
// 创建前，需要预先定义 继承了IInterface 接口的接口 -->分析3 
IInterface plus = new IPlus(){ 
// 确定Client进程需要调用的方法 
public int add(int a,int b) { 
return a+b; 
} 
// 实现IInterface接口中唯一的方法 
public IBinder asBinder（）{  
return null ; 
} 
}; 
// 步骤3 
binder.attachInterface(plus，"add two int"); 
// 1. 将（add two int，plus）作为（key,value）对存入到Binder对象中的一个Map<String,IInterface>对象中 
// 2. 之后，Binder对象 可根据add two int通过queryLocalIInterface（）获得对应IInterface对象（即plus）的引用，可依靠该引用完成对请求方法的调用 
// 分析完毕，跳出 
<-- 分析1：Stub类 --> 
public class Stub extends Binder { 
// 继承自Binder类 ->>分析2 
// 复写onTransact（） 
@Override 
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){ 
// 具体逻辑等到步骤3再具体讲解，此处先跳过 
switch (code) {  
case Stub.add： {  
data.enforceInterface("add two int");  
int  arg0  = data.readInt(); 
int  arg1  = data.readInt(); 
int  result = this.queryLocalIInterface("add two int") .add( arg0,  arg1);  
reply.writeInt(result);  
return true;  
} 
}  
return super.onTransact(code, data, reply, flags);  
} 
// 回到上面的步骤1，继续看步骤2 
<-- 分析2：Binder 类 --> 
public class Binder implement IBinder{ 
// Binder机制在Android中的实现主要依靠的是Binder类，其实现了IBinder接口 
// IBinder接口：定义了远程操作对象的基本接口，代表了一种跨进程传输的能力 
// 系统会为每个实现了IBinder接口的对象提供跨进程传输能力 
// 即Binder类对象具备了跨进程传输的能力 
void attachInterface(IInterface plus, String descriptor)； 
// 作用： 
// 1. 将（descriptor，plus）作为（key,value）对存入到Binder对象中的一个Map<String,IInterface>对象中 
// 2. 之后，Binder对象 可根据descriptor通过queryLocalIInterface（）获得对应IInterface对象（即plus）的引用，可依靠该引用完成对请求方法的调用 
IInterface queryLocalInterface(Stringdescriptor) ； 
// 作用：根据 参数 descriptor 查找相应的IInterface对象（即plus引用） 
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)； 
// 定义：继承自IBinder接口的 
// 作用：执行Client进程所请求的目标方法（子类需要复写） 
// 参数说明： 
// code：Client进程请求方法标识符。即Server进程根据该标识确定所请求的目标方法 
// data：目标方法的参数。（Client进程传进来的，此处就是整数a和b） 
// reply：目标方法执行后的结果（返回给Client进程） 
// 注：运行在Server进程的Binder线程池中；当Client进程发起远程请求时，远程请求会要求系统底层执行回调该方法 
final class BinderProxy implements IBinder { 
// 即Server进程创建的Binder对象的代理对象类 
// 该类属于Binder的内部类 
} 
// 回到分析1原处 
} 
<-- 分析3：IInterface接口实现类 --> 
public interface IPlus extends IInterface { 
// 继承自IInterface接口->>分析4 
// 定义需要实现的接口方法，即Client进程需要调用的方法 
public int add(int a,int b); 
// 返回步骤2 
} 
<-- 分析4：IInterface接口类 --> 
// 进程间通信定义的通用接口 
// 通过定义接口，然后再服务端实现接口、客户端调用接口，就可实现跨进程通信。 
public interface IInterface 
{ 
// 只有一个方法：返回当前接口关联的 Binder 对象。 
public IBinder asBinder(); 
} 
// 回到分析3原处 
注册服务后，Binder驱动持有 Server进程创建的Binder实体

2，获取服务

Client进程 使用某个service前，须 通过Binder驱动 向 ServiceManager进程 获取相应的Service信息。可以使用下面的图来表示:

3，使用服务

Client进程 根据获取到的 Service信息（Binder代理对象），通过Binder驱动 建立与 该Service所在Server进程通信的链路，并开始使用服务。具体的，Client进程将参数发送到Server进程，Server进程 根据Client进程要求调用 目标方法，并将目标方法的结果返回给Client进程。代码实现如下：

步骤1： Client进程 将参数（整数a和b）发送到Server进程 
// 1. Client进程 将需要传送的数据写入到Parcel对象中 
// data = 数据 = 目标方法的参数（Client进程传进来的，此处就是整数a和b） + IInterface接口对象的标识符descriptor 
android.os.Parcel data = android.os.Parcel.obtain(); 
data.writeInt(a);  
data.writeInt(b);  
data.writeInterfaceToken("add two int");； 
// 方法对象标识符让Server进程在Binder对象中根据"add two int"通过queryLocalIInterface（）查找相应的IInterface对象（即Server创建的plus），Client进程需要调用的相加方法就在该对象中 
android.os.Parcel reply = android.os.Parcel.obtain(); 
// reply：目标方法执行后的结果（此处是相加后的结果） 
// 2. 通过 调用代理对象的transact（） 将 上述数据发送到Binder驱动 
binderproxy.transact(Stub.add, data, reply, 0) 
// 参数说明： 
// 1. Stub.add：目标方法的标识符（Client进程 和 Server进程 自身约定，可为任意） 
// 2. data ：上述的Parcel对象 
// 3. reply：返回结果 
// 0：可不管 
// 注：在发送数据后，Client进程的该线程会暂时被挂起 
// 所以，若Server进程执行的耗时操作，请不要使用主线程，以防止ANR 
// 3. Binder驱动根据 代理对象 找到对应的真身Binder对象所在的Server 进程（系统自动执行） 
// 4. Binder驱动把 数据 发送到Server 进程中，并通知Server 进程执行解包（系统自动执行） 
步骤2：Server进程根据Client进要求 调用 目标方法（即加法函数） 
// 1. 收到Binder驱动通知后，Server 进程通过回调Binder对象onTransact（）进行数据解包 & 调用目标方法 
public class Stub extends Binder { 
// 复写onTransact（） 
@Override 
boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){ 
// code即在transact（）中约定的目标方法的标识符 
switch (code) {  
case Stub.add： {  
// a. 解包Parcel中的数据 
data.enforceInterface("add two int");  
// a1. 解析目标方法对象的标识符 
int  arg0  = data.readInt(); 
int  arg1  = data.readInt(); 
// a2. 获得目标方法的参数 
// b. 根据"add two int"通过queryLocalIInterface（）获取相应的IInterface对象（即Server创建的plus）的引用，通过该对象引用调用方法 
int  result = this.queryLocalIInterface("add two int") .add( arg0,  arg1);  
// c. 将计算结果写入到reply 
reply.writeInt(result);  
return true;  
} 
}  
return super.onTransact(code, data, reply, flags);  
// 2. 将结算结果返回 到Binder驱动 
步骤3：Server进程 将目标方法的结果（即加法后的结果）返回给Client进程 
// 1. Binder驱动根据 代理对象 沿原路 将结果返回 并通知Client进程获取返回结果 
// 2. 通过代理对象 接收结果（之前被挂起的线程被唤醒） 
binderproxy.transact(Stub.ADD, data, reply, 0)； 
reply.readException();； 
result = reply.readInt()； 
} 
}

如果用一个流程图来表示的话，栖流程如下：

那为什么Android会重写进程的通信机制，而不直接使用Linux提供的进程通信呢，主要有以下几点好处。
高效：Binder数据拷贝只需要一次，而管道、消息队列、Socket都需要2次；通过驱动在内核空间拷贝数据，不需要额外的同步处理；
安全性高：Binder 机制为每个进程分配了 UID/PID 来作为鉴别身份的标示，并且在 Binder 通信时会根据 UID/PID 进行有效性检测；传统的进程通信方式对于通信双方的身份并没有做出严格的验证。如，Socket通信 ip地址是客户端手动填入，容易出现伪造
使用简单：采用Client/Server 架构，实现面向对象的调用方式，即在使用Binder时就和调用一个本地对象实例一样。