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一个Binder的前生今世 （二）：Binder进程和线程的创建

前篇文章一个Binder的前生今世 （一）：Service的创建 讲了一个Service是如何创建以及如何与客户端建立联系的。讲解中涉及到了两个类 ProcessState 和 IPCThreadState ，当时没有详细介绍这两个类是怎么来的，只是介绍了它们在Binder客户端和服务端传递的作用。这篇文章我们就来深入了解下这两个类以及和binder的关系。可以说这两个类整个串联起了Binder驱动和Binder应用的联系，在Binder的架构实现中属于中流砥柱的作用。

binder在进程中的启动

首先要明确一个概念： 一个进程中对应一个Binder进程（也就是后文说的ProcessState）用来管理与Binder驱动的通讯和Binder对应的应用线程（后文说的IPCThreadState）。

要说明Binder在进程中如何启动，我们就需要先了解一个android的应用是如何创建起来的。当然我们这篇文章不介绍Android应用是如何创建的，不了解的可以网上查看其他的资料，很多，我也会另写文章记录。

Android的应用都会通过app_main.cpp来创建，惯例，我们先来明确用到的类的路径：

app_main.cpp : Android/frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp
IPCThreadState ： Android/frameworks/native/libs/binder/IPCThreadState.cpp
ProcessState : Android/frameworks/native/libs/binder/ProcessState.cpp

好，我们了解到，Android应用的启动都会走到app_main.cpp中的AppRuntime类的onZygoteInit函数：

virtual void onZygoteInit(){sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();ALOGV("App process: starting thread pool.\n");proc->startThreadPool();}

好，这里我们今天的第一个主角类登场了：ProcessState。先来了解下这个类。
这个类和IPCthreadState在Android的Binder架构体系中启动连接应用层和驱动层的作用，应用和驱动层打交道的所有接口调用都是在这两个类中的。
所以，每当一个应用初始化的时候，都会调用到这里，那我们就接着往下看这个ProcessState是如何初始化的：

sp<ProcessState> ProcessState::self()
{Mutex::Autolock _l(gProcessMutex);if (gProcess != nullptr) {return gProcess;}gProcess = new ProcessState(kDefaultDriver);return gProcess;
}

这个self函数就是一个单例模式，创建ProcessState：

ProcessState::ProcessState(const char *driver): mDriverName(String8(driver)), mDriverFD(open_driver(driver)), mVMStart(MAP_FAILED), mThreadCountLock(PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER), mThreadCountDecrement(PTHREAD_COND_INITIALIZER), mExecutingThreadsCount(0), mMaxThreads(DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS), mStarvationStartTimeMs(0), mBinderContextCheckFunc(nullptr), mBinderContextUserData(nullptr), mThreadPoolStarted(false), mThreadPoolSeq(1), mCallRestriction(CallRestriction::NONE)
{// TODO(b/139016109): enforce in build system
#if defined(__ANDROID_APEX__)LOG_ALWAYS_FATAL("Cannot use libbinder in APEX (only system.img libbinder) since it is not stable.");
#endifif (mDriverFD >= 0) {// mmap the binder, providing a chunk of virtual address space to receive transactions.mVMStart = mmap(nullptr, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);if (mVMStart == MAP_FAILED) {// *sigh*ALOGE("Using %s failed: unable to mmap transaction memory.\n", mDriverName.c_str());close(mDriverFD);mDriverFD = -1;mDriverName.clear();}}#ifdef __ANDROID__LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mDriverFD < 0, "Binder driver '%s' could not be opened.  Terminating.", driver);
#endif
}

这里可以大概看出这个类是管理一个线程池的作用，另外还有管理binder驱动，我们可以看到第3行open_driver ，这里就是打开了Bidner驱动：

static int open_driver(const char *driver)
{int fd = open(driver, O_RDWR | O_CLOEXEC);if (fd >= 0) {int vers = 0;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(%d) does not match user space protocol(%d)! ioctl() return value: %d",vers, BINDER_CURRENT_PROTOCOL_VERSION, result);close(fd);fd = -1;}size_t maxThreads = DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS;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 '%s' failed: %s\n", driver, strerror(errno));}return fd;
}

这里除了open驱动外，还设置了最大线程数，这里DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS为15：

#define DEFAULT_MAX_BINDER_THREADS 15

然后，我们在回过头继续看ProcessState构造函数，接着初始化了一个锁mThreadCountLock ¹和 一个条件变量 mThreadCountDecrement ²,最后初始花了内存映射：

mVMStart = mmap(nullptr, BINDER_VM_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_NORESERVE, mDriverFD, 0);

这里可以看到一个进程的mVMStart 内存映射大小为：

#define BINDER_VM_SIZE ((1 * 1024 * 1024) - sysconf(_SC_PAGE_SIZE) * 2)

好了，到这里ProcessState的初始化就完成了，它是一个线程池，管理进程中所有的Binder线程，它还负责进程的Binder驱动打开和初始化操作，然后就是开启了与Binder驱动的内存映射。

我们接着来看proc->startThreadPool()：

void ProcessState::startThreadPool()
{AutoMutex _l(mLock);if (!mThreadPoolStarted) {mThreadPoolStarted = true;spawnPooledThread(true);}
}

从名字可以看出这个方法的作用就是启动线程池了。我们继续往下跟踪：

void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)
{if (mThreadPoolStarted) {String8 name = makeBinderThreadName();ALOGV("Spawning new pooled thread, name=%s\n", name.string());sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);t->run(name.string());}
}

这里的作用就是启动一个Binder线程了，接着我们就来到了查看PoolThread是个什么东东：

class PoolThread : public Thread
{
public:explicit PoolThread(bool isMain): mIsMain(isMain){}protected:virtual bool threadLoop(){IPCThreadState::self(