程序間通訊（IPC）

程序空間劃分

• 在Linux中，一個程序空間可以分為 使用者空間（User space） & 核心空間（Kernel space），即把程序內 使用者 & 核心 隔離開來;
• 使用者空間中的資料不可共享，核心空間中的資料可共享，這樣做的目的在於保證核心的安全;
• 程序內 使用者 與 核心 進行互動 稱為系統呼叫
  

程序隔離與通訊

• 程序間通訊（inter-Process Communication, IPC），是指兩個程序之間進行資料交換的過程。而在Linux系統中為了保證 安全性 & 獨立性，一個程序不能直接操作或者訪問另一個程序，即Android的程序是相互獨立、隔離的。
• 隔離後，由於某些需求，程序間 需要合作 / 互動，主要分為兩步：1. 先通過程序間的核心空間進行 資料互動； 2. 再通過 程序內 的使用者空間 & 核心空間進行 資料互動，從而實現 程序間的使用者空間 的資料互動。
  
• 而上面的兩個程序間通訊 實質上是在核心區間中分配記憶體並開闢一塊核心快取區，通過copy_from_user函式將資料拷貝到到核心空間的緩衝區中，然後呼叫 copy_to_user() 函式將資料從核心快取區拷貝到接收程序。但這種IPC機制需要傳遞兩次資料，且傳遞資料儲存空間浪費，效率較為低下。

Binder機制

基於記憶體對映的Binder機制的出現解決了這個問題，使得程序間通訊效率大為提升。

• Binder 只需要拷貝一次資料，而一般的IPC需要拷貝兩次；
• 通過驅動核心空間拷貝資料，不需要額外的同步處理；
• 不會因為不知道資料的大小而浪費空間或者時間，效率更高。

Binder機制模型

Binder 跨程序通訊機制 模型 基於 Client - Server 模式，模型原理圖如下：

• Client程序： Android客戶端，使用服務的程序；
• Server程序：伺服器端，提供服務的程序；
• Service Manger程序：中轉站，管理Sevice註冊與查詢；
• Binder驅動：一種虛擬裝置驅動，連線Server程序、Client程序、ServerManger程序的橋樑，實現程序間資料傳遞與執行緒控制。

註冊服務

Service Manger 註冊 Server程序 資訊

1. Server程序 向 Binder驅動 發起服務註冊請求；
2. Binder驅動 將註冊請求轉發給 Service Manger程序；
3. Service Manger程序 新增該 Server程序。

獲取服務

Client 與 Server建立連線

1. Client程序 向 Binder驅動發起獲取服務的請求，傳遞要獲取的服務名稱；
2. Binder驅動將該請求轉發給 Service Manger程序；
3. Service Manger 查詢需要的Service 對應的伺服器資訊；
4. 通過Binder驅動將上述服務資訊返回給Client程序。

使用服務

1. Client程序將引數資料傳送給Server程序：

   1. Client程序將需要傳送的資料放到 Client程序的共享記憶體；
   2. Binder驅動從Client程序的共享記憶體中讀取上述資料，並根據Service Manger 程序裡的Server資訊找到對應的Server程序；
   3. Binder驅動 把上述資料拷貝到Server程序的共享記憶體中，並通知Server程序執行解包。

2. Server程序根據Client程序要求呼叫目標方法：

   1. 收到Binder驅動驅動通知後，Server程序從執行緒池中取出執行緒，進行資料解包&呼叫目標方法；
   2. 將最終執行結果寫入自己的共享記憶體中。

3. Server程序將目標方法的結果返回給Client程序

   1. Binder驅動將Server程序的共享記憶體中的資料（目標方法執行結果）拷貝到Client程序的共享記憶體；
   2. 通知Client程序獲得返回結果（此時Client程序之前掛起的執行緒被重新喚醒）。