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Android源码分析-MediaServer源码分析(1)

热度:19   发布时间:2016-04-28 01:49:44.0
Android源码分析--MediaServer源码分析(一)

MediaServer中包括了系统中的许多重要的Server:

  • AudioFlinger:音频系统中的核心服务
  • AudioPolicyService:音频系统中关于音频策略的重要服务
  • MediaPlayerService:多媒体系统中的重要服务
  • CameraService:有关照相和摄像的重要服务

同时,分析MediaServer对于理解Android中的IPC机制能够提供较好的帮助。Android系统基本上可以看做是一个基于Binder机制的C/S架构,对于Binder机制的理解相对比较复杂,如果能够通过具体的例子入手会比较容易理解。

Android的通信体制架构

Android的通信机制基本上可以看做是Client、Server和ServiceManager三者之间的交互:

  1. Server首先要注册一些Service到ServiceManager,在这里Server是ServiceManager的客户端;
  2. 如果某个Client要使用Service,则首先到ServiceManager中获得该Service的相关信息,所有Client是ServiceManager的客户端;
  3. Client得到Service信息,然后和该Service所在的Server进程建立通信之后使用Service,在这里Client是Server的客户端。
    在这些交互的过程中,Android系统都是使用的Binder来进行通信。

MediaServer入口函数

MS是一个可执行程序,它的入口函数是main函数,所在文件位置:frameworks\base\media\mediaserver\main_mediaserver.cpp
代码如下:

int main(int argc, char** argv){    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();    ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get());    AudioFlinger::instantiate();    MediaPlayerService::instantiate();    CameraService::instantiate();    AudioPolicyService::instantiate();    ProcessState::self()->startThreadPool();    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();}

可以看到,在main函数中,

  1. 我们首先获得了一个ProcessState的实例,由self方法我们可以猜得到该类使用了单例模式;
  2. 接下来我们调用了defaultServiceManager方法获得IServiceManager实例;
  3. 接下来进行了几个重要服务的初始化工作;
  4. 调用startThreadPool方法和joinThreadPool方法。

ProcessState类的分析

文件位置:frameworks\base\libs\binder\ProcessState.cpp
self方法:在main函数中,我们调用了self方法得到了一个ProcessState实例,下面我们来看看这个方法

sp<ProcessState> ProcessState::self(){    if (gProcess != NULL) return gProcess;    //提供原子操作    AutoMutex _l(gProcessMutex);    if (gProcess == NULL) gProcess = new ProcessState;    return gProcess;}

可以看到,不出所料,ProcessState使用的就是单例模式。
接下来我们来看一看ProcessState的构造函数:

ProcessState::ProcessState()    : mDriverFD(open_driver())    , mVMStart(MAP_FAILED)    , mManagesContexts(false)    , mBinderContextCheckFunc(NULL)    , mBinderContextUserData(NULL)    , mThreadPoolStarted(false)    , mThreadPoolSeq(1){    if (mDriverFD >= 0) {        // XXX Ideally, there should be a specific define for whether we        // have mmap (or whether we could possibly have the kernel module        // availabla).#if !defined(HAVE_WIN32_IPC)        // mmap the binder, 提供一个虚拟放入地址内存空间块去接收事务        mVMStart = mmap(0, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);        if (mVMStart == MAP_FAILED) {            // *sigh*            ALOGE("Using /dev/binder failed: unable to mmap transaction memory.\n");            close(mDriverFD);            mDriverFD = -1;        }#else        mDriverFD = -1;#endif    }    LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mDriverFD < 0, "Binder driver could not be opened.  Terminating.");}

可以看到,在构造函数中首先调用了open_driver函数并将返回值赋给了mDriverFD,让我们来看看这个函数:

static int open_driver(){    int fd = open("/dev/binder", O_RDWR);    if (fd >= 0) {        fcntl(fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC);        int vers;        status_t result = ioctl(fd, BINDER_VERSION, &vers);        if (result == -1) {            ALOGE("Binder ioctl to obtain version failed: %s", strerror(errno));            close(fd);            fd = -1;        }        if (result != 0 || vers != BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION) {            ALOGE("Binder driver protocol does not match user space protocol!");            close(fd);            fd = -1;        }        size_t maxThreads = 15;        result = ioctl(fd, BINDER_SET_MAX_THREADS, &maxThreads);        if (result == -1) {            ALOGE("Binder ioctl to set max threads failed: %s", strerror(errno));        }    } else {        ALOGW("Opening '/dev/binder' failed: %s\n", strerror(errno));    }    return fd;}

可以看到open_driver函数主要是打开了/dev/binder这个设备并返回了这个设备的fd。

接下来我继续回到构造函数中,在mDriverFD中保存了这个设备的fd,接着我们又对其他的成员变量做了一些初始化,然后调用mmap函数为Binder设备开辟一块内存由于接收数据。

总结一下,我们的ProcessState类的任务:

  1. 打开了Binder设备,并保存了设备的fd;
  2. 利用保存的fd为Binder设备开辟一块内存用于接收数据;
  3. 因为ProcessState采用了单例模式,因此每个进程只能打开一次Binder设备。

defaultServiceManager函数分析

文件位置:frameworks\base\libs\binder\IServiceManager.cpp

sp<IServiceManager> defaultServiceManager(){    if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;    {        AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock);        if (gDefaultServiceManager == NULL) {            gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(                ProcessState::self()->getContextObject(NULL));        }    }    return gDefaultServiceManager;}

可以看到gDefaultServiceManager函数主要是对gDefaultServiceManager 进行赋值,首先我们来看看这个函数的传入参数: ProcessState::self()->getContextObject(NULL)

sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller){    return getStrongProxyForHandle(0);}sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle){    sp<IBinder> result;    AutoMutex _l(mLock);    handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);    if (e != NULL) {        // 如果现在不存在或者我们不能得到它的引用时,我们需要创建一个新的BpBinder,         IBinder* b = e->binder;        if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) {            b = new BpBinder(handle);             e->binder = b;            if (b) e->refs = b->getWeakRefs();            result = b;        } else {            result.force_set(b);            e->refs->decWeak(this);        }    }    return result;}

可以看到其实我们返回了一个BpBinder(handle);handle的值为0。

interface_cast看起来像一个强制类型转换,其实是一个模板函数,下面我们来看看它的庐山真面目:

template<typename INTERFACE>inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj){    return INTERFACE::asInterface(obj);}

我们传入的模板是IServiceManager,则实际上调用的就是IServiceManager的asInterface方法。
asInterface方法的声明和实现实际上是通过两个宏定义实现的,位于IInterface.h文件中:

#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)                               \    static const android::String16 descriptor;                          \    static android::sp<I##INTERFACE> asInterface(                       \            const android::sp<android::IBinder>& obj);                  \    virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;    \    I##INTERFACE();                                                     \    virtual ~I##INTERFACE();                                            \#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)                       \    const android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME);             \    const android::String16&                                            \            I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const {              \        return I##INTERFACE::descriptor;                                \    }                                                                   \    android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface(                \            const android::sp<android::IBinder>& obj)                   \    {                                                                   \        android::sp<I##INTERFACE> intr;                                 \        if (obj != NULL) {                                              \            intr = static_cast<I##INTERFACE*>(                          \                obj->queryLocalInterface(                               \                        I##INTERFACE::descriptor).get());               \            if (intr == NULL) {                                         \                intr = new Bp##INTERFACE(obj);                          \            }                                                           \        }                                                               \        return intr;                                                    \    }                                                                   \    I##INTERFACE::I##INTERFACE() { }                                    \    I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { }                                   \

将INTERFACE替换为IServiceManager后可以得到:

static const android::String16 descriptor;                              static android::sp<IServiceManager> asInterface(                                   const android::sp<android::IBinder>& obj);                      virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;        IServiceManager();                                                     virtual ~IServiceManager();                          const android::String16 IServiceManager::descriptor(NAME);                const android::String16&                                                        IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const {                      return IServiceManager::descriptor;                                    }                                                                       android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(                            const android::sp<android::IBinder>& obj)                       {                                                                           android::sp<IServiceManager> intr;                                         if (obj != NULL) {                                                          intr = static_cast<IServiceManager*>(                                          obj->queryLocalInterface(                                                       IServiceManager::descriptor).get());                           if (intr == NULL) {                                                         intr = new BpServiceManager(obj);                                      }                                                                   }                                                                       return intr;                                                        }                                                                   IServiceManager::IServiceManager() { }                                    IServiceManager::~IServiceManager() { } 

可以看到asInterface方法最终实际上返回了一个BpServiceManager对象。
总结一下defaultServiceManager方法的工作:

  1. 创建了一个BpBinder对象,用来负责客户端Binder通信(之后会讲到),因为对于ServiceManager来说我们是客户端,所以在这里我们创建了Binder的客户端;
  2. 创建了一个BpServiceManager对象,主要负责IServiceManager的业务函数,在他的内部持有一个BpBinder对象mRemote。

类关系总结

看到这里,已经有点眼花缭乱了,又是IBinder,又是IServiceManager,又是BpBinder,又是BpServiceManager,是时候来总结一下这些类的关系了,翻了一下这些类,下面用一个不标准的UML图来说明一下:

需要注意的是:

  1. RefBase是Android中所有类的祖先,相当于Java中Object;
  2. BpBinder和BBinder都是Android中Binder通信的代表类,其中BpBinder是客户端用来与Server交互的代理类,p代表的就是proxy,而BBinder则是交互的目的端;
  3. BpBinder和BBinder是相互对应的,Binder系统会通过handle来标识对应的BBinder;
  4. BnServiceManager中n代表的是native,与Bn相对应的应该是BpServiceManager,表示ServiceManager的业务代理类。
1楼finddreams7小时前
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