進程的Binde線程池工作過程
一. 概述
Android系統啟動完成后，ActivityManager, PackageManager等各大服務都運行在system_server進程，app應用需要使用系統服務都是通過binder來完成進程之間的通信，那對于binder線程是如何管理的呢，又是如何創建的呢?其實無論是system_server進程，還是app進程，都是在進程fork完成后，便會在新進程中執行onZygoteInit()的過程中，啟動binder線程池。接下來，就以此為起點展開從線程的視角來看看binder的世界。
二. Binder線程創建
Binder線程創建與其所在進程的創建中產生，Java層進程的創建都是通過Process.start()方法，向Zygote進程發出創建進程的socket消息，Zygote收到消息后會調用Zygote.forkAndSpecialize()來fork出新進程，在新進程中會調用到RuntimeInit.nativeZygoteInit方法，該方法經過jni映射，最終會調用到app_main.cpp中的onZygoteInit，那么接下來從這個方法說起。
1. onZygoteInit
- [-> app_main.cpp]
ProcessState::self()是單例模式，主要工作是調用open()打開/dev/binder驅動設備，再利用mmap()映射內核的地址空間，將Binder驅動的fd賦值ProcessState對象中的變量mDriverFD，用于交互操作。startThreadPool()是創建一個新的binder線程，不斷進行talkWithDriver()。
2. PS.startThreadPool
- [-> ProcessState.cpp]
啟動Binder線程池后, 則設置mThreadPoolStarted=true. 通過變量mThreadPoolStarted來保證每個應用進程只允許啟動一個binder線程池, 且本次創建的是binder主線程(isMain=true). 其余binder線程池中的線程都是由Binder驅動來控制創建的。
3. PS.spawnPooledThread
- [-> ProcessState.cpp]
(1) makeBinderThreadName
- [-> ProcessState.cpp]
獲取Binder線程名，格式為Binder_x, 其中x為整數。每個進程中的binder編碼是從1開始，依次遞增; 只有通過spawnPooledThread方法來創建的線程才符合這個格式，對于直接將當前線程通過joinThreadPool加入線程池的線程名則不符合這個命名規則。 另外,目前Android N中Binder命令已改為Binder:_x格式, 則對于分析問題很有幫忙.
(2) PoolThread.run
- [-> ProcessState.cpp]
從函數名看起來是創建線程池，其實就只是創建一個線程，該PoolThread繼承Thread類。t->run()方法最終調用 PoolThread的threadLoop()方法。
4. IPC.joinThreadPool
- [-> IPCThreadState.cpp]
- 對于isMain=true的情況下， command為BC_ENTER_LOOPER，代表的是Binder主線程，不會退出的線程;
- 對于isMain=false的情況下，command為BC_REGISTER_LOOPER，表示是由binder驅動創建的線程。
5. processPendingDerefs
- [-> IPCThreadState.cpp]
6. getAndExecuteCommand
- [-> IPCThreadState.cpp]
7. talkWithDriver
在這里調用的isMain=true，也就是向mOut例如寫入的便是BC_ENTER_LOOPER. 經過talkWithDriver(), 接下來程序往哪進行呢?從binder_thread_write()往下說BC_ENTER_LOOPER的處理過程。
(1) binder_thread_write
- [-> binder.c]
當發生以下3種情況之一，便會進入done：
- 當前線程的return_error發生錯誤的情況;
- 當Binder驅動向客戶端發送死亡通知的情況;
- 當類型為BINDER_WORK_TRANSACTION(即收到命令是BC_TRANSACTION或BC_REPLY)的情況;
任何一個Binder線程當同時滿足以下條件，則會生成用于創建新線程的BR_SPAWN_LOOPER命令：
- 當前進程中沒有請求創建binder線程，即requested_threads = 0;
- 當前進程沒有空閑可用的binder線程，即ready_threads = 0;(線程進入休眠狀態的個數就是空閑線程數)
- 當前進程已啟動線程個數小于***上限(默認15);
- 當前線程已接收到BC_ENTER_LOOPER或者BC_REGISTER_LOOPER命令，即當前處于BINDER_LOOPER_STATE_REGISTERED或者BINDER_LOOPER_STATE_ENTERED狀態。【小節2.6】已設置狀態為BINDER_LOOPER_STATE_ENTERED，顯然這條件是滿足的。
從system_server的binder線程一直的執行流：IPC.joinThreadPool - > IPC.getAndExecuteCommand() - > IPC.talkWithDriver()，但talkWithDriver收到事務之后，便進入IPC.executeCommand()，接下來，從executeCommand說起。
8. IPC.executeCommand
Binder主線程的創建是在其所在的進程創建的過程一起創建的，后面再創建的普通binder線程是由spawnPooledThread(false)方法所創建的。
9. 思考
默認地，每個進程的binder線程池的線程個數上限為15，該上限不統計通過BC_ENTER_LOOPER命令創建的binder主線程，只計算BC_REGISTER_LOOPER命令創建的線程對此，或者很多人不理解，例栗子：某個進程的主線程執行如下方法，那么該進程可創建的binder線程個數上限是多少呢?
首先線程池的binder線程個數上限為6個，通過startThreadPool()創建的主線程不在***線程上限，***一句是將當前線程成為binder線程，所以說可創建的binder線程個數上限為8 ，如果還不理解，建議再多看看這幾個方案的源碼，多思考整個binder架構。
三、總結
Binder設計架構中，只有***個Binder主線程(也就是Binder_1線程)是由應用程序主動創建，Binder線程池的普通線程都是由Binder驅動根據IPC通信需求創建，Binder線程的創建流程圖：
每次由Zygote fork出新進程的過程中，伴隨著創建binder線程池，調用spawnPooledThread來創建binder主線程。當線程執行binder_thread_read的過程中，發現當前沒有空閑線程，沒有請求創建線程，且沒有達到上限，則創建新的binder線程。
1. Binder的交易有3種類型：
- 調用：發起進程的線程不一定是在Binder線程，大多數情況下，接收者只指向進程，并不確定會有哪個線程來處理，所以不指定線程;
- 答復：發起者一定是binder線程，并且接收者線程便是上次call時的發起線程(該線程不一定是binder線程，可以是任意線程)。
- async：與調用類型差不多，唯一不同的是async是oneway方式不需要回復，發起進程的線程不一定是在Binder線程，接收者只指向進程，并且不確定會有哪個線程來處理，所以不指定線程。
2. Binder系統中可分為3類binder線程：
- Binder主線程：進程創建過程會調用startThreadPool()過程中再進入spawnPooledThread(true)，來創建Binder主線程。編號從1開始，也就是意味著binder主線程名為binder_1，并且主線程是不會退出的。
- Binder普通線程：是由Binder Driver來根據是否有空閑的binder線程來決定是否創建binder線程，回調spawnPooledThread(false)，isMain = false，該線程名格式為binder_x。
- Binder其他線程其他線程是指并沒有調用spawnPooledThread方法，而是直接調用IPC.joinThreadPool()，將當前線程直接加入binder線程隊列。例如：mediaserver和servicemanager的主線程都是binder線程，但system_server的主線程并非binder線程。
【本文是51CTO專欄“小米開放平臺”原創文章，“小米開放平臺”微信公眾號xiaomideveloper】
