在Android系統(tǒng)中，針對(duì)移動(dòng)設(shè)備內(nèi)存空間有限的特點(diǎn)，提供了一種在進(jìn)程間共享數(shù)據(jù)的機(jī)制：匿名共享內(nèi)存，它能夠輔助內(nèi)存管理系統(tǒng)來(lái)有效地管理內(nèi)存，它的實(shí)現(xiàn)原理我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)分析過(guò)了。為了方便使用匿名共享內(nèi)存機(jī)制，系統(tǒng)還提供了Java調(diào)用接口（MemoryFile）和C++調(diào)用接口（MemoryHeapBase、MemoryBase），Java接口在前面也已經(jīng)分析過(guò)了，本文中將繼續(xù)分析它的C++接口。

        在前面一篇文章Android系統(tǒng)匿名共享內(nèi)存Ashmem（Anonymous Shared Memory）驅(qū)動(dòng)程序源代碼分析中，我們分析了匿名共享內(nèi)存驅(qū)動(dòng)程序Ashmem的實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)介紹了它是如何輔助內(nèi)存管理系統(tǒng)來(lái)有效地管理內(nèi)存的，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它就是給使用者提供鎖機(jī)制來(lái)輔助管理內(nèi)存，當(dāng)我們申請(qǐng)了一大塊匿名共享內(nèi)存時(shí)，中間過(guò)程有一部分不需要使用時(shí)，我們就可以將這一部分內(nèi)存塊解鎖，這樣內(nèi)存管理系統(tǒng)就可以把它回收回去了。接著又在前面一篇文章Android系統(tǒng)匿名共享內(nèi)存Ashmem（Anonymous Shared Memory）在進(jìn)程間共享的原理分析中，我們分析了匿名共享內(nèi)存是如何通過(guò)Binder進(jìn)程間通信機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)在進(jìn)程間共享的，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是每一個(gè)匿名共享內(nèi)存塊都是一個(gè)文件，當(dāng)我們需要在進(jìn)程間共享時(shí)，就把這個(gè)文件的打開(kāi)描述符通過(guò)Binder進(jìn)程間通信機(jī)制傳遞給另一外進(jìn)程，在傳遞的過(guò)程中，Binder驅(qū)動(dòng)程序就通過(guò)這個(gè)復(fù)制這個(gè)打開(kāi)文件描述符到目標(biāo)進(jìn)程中去，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在文章Android系統(tǒng)匿名共享內(nèi)存Ashmem（Anonymous Shared Memory）簡(jiǎn)要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃中，我們介紹了如何在Android應(yīng)用程序中使用匿名共享內(nèi)存，主要是通過(guò)應(yīng)用程序框架層提供的MemoryFile接口來(lái)使用的，而MemoryFile接口是通過(guò)JNI方法調(diào)用到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)庫(kù)層中的匿名共享內(nèi)存C接口，最終通過(guò)這些C接口來(lái)使用內(nèi)核空間中的匿名共享內(nèi)存驅(qū)動(dòng)模塊。為了方便開(kāi)發(fā)者靈活地使用匿名共享內(nèi)存，Android系統(tǒng)在應(yīng)用程序框架層中還提供了使用匿名共享內(nèi)存的C++接口，例如，Android應(yīng)用程序四大組件之一Content Provider，它在應(yīng)用程序間共享數(shù)據(jù)時(shí)，就是通過(guò)匿名共享內(nèi)存機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是它并不是通過(guò)MemoryFile接口來(lái)使用，而是通過(guò)調(diào)用C++接口中的MemoryBase類和MemoryHeapBase類來(lái)使用。在接下來(lái)的內(nèi)容中，我們就詳細(xì)分析MemoryHeapBase類和MemoryBase類的實(shí)現(xiàn)，以及它們是如何實(shí)現(xiàn)在進(jìn)程間共享數(shù)據(jù)的。

        如果我們想在進(jìn)程間共享一個(gè)完整的匿名共享內(nèi)存塊，可以通過(guò)使用MemoryHeapBase接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果我們只想在進(jìn)程間共享一個(gè)匿名共享內(nèi)存塊中的其中一部分時(shí)，就可以通過(guò)MemoryBase接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。MemoryBase接口是建立在MemoryHeapBase接口的基礎(chǔ)上面的，它們都可以作為一個(gè)Binder對(duì)象來(lái)在進(jìn)程間傳輸，因此，希望讀者在繼續(xù)閱讀本文之前，對(duì)Android系統(tǒng)的Binder進(jìn)程間通信機(jī)制有一定的了解，具體可以參考前面一篇文章Android進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder簡(jiǎn)要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃。下面我們就首先分析MemoryHeapBase接口的實(shí)現(xiàn)，然后再分析MemoryBase接口的實(shí)現(xiàn)，最后，通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明它們是如何使用的。

        1. MemoryHeapBase

         前面說(shuō)到，MemoryHeapBase類的對(duì)象可以作為Binder對(duì)象在進(jìn)程間傳輸，作為一個(gè)Binder對(duì)象，就有Server端對(duì)象和Client端引用的概念，其中，Server端對(duì)象必須要實(shí)現(xiàn)一個(gè)BnInterface接口，而Client端引用必須要實(shí)現(xiàn)一個(gè)BpInterface接口。下面我們就先看一下MemoryHeapBase在Server端實(shí)現(xiàn)的類圖：

         這個(gè)類圖中的類可以劃分為兩部分，一部分是和業(yè)務(wù)相關(guān)的，即跟匿名共享內(nèi)存操作相關(guān)的類，包括MemoryHeapBase、IMemoryBase和RefBase三個(gè)類，另一部分是和Binder機(jī)制相關(guān)的，包括IInterface、BnInterface、BnMemoryHeap、IBinder、BBinder、ProcessState和IPCThreadState七個(gè)類。

        我們先來(lái)看跟匿名共享內(nèi)存業(yè)務(wù)相關(guān)的這部分類的邏輯關(guān)系。IMemoryBase定義了匿名共享內(nèi)操作的接口，而MemoryHeapBase是作為Binder機(jī)制中的Server角色的，因此，它需要實(shí)現(xiàn)IMemoryBase接口，此外，MemoryHeapBase還繼承了RefBase類。從前面一篇文章Android系統(tǒng)的智能指針（輕量級(jí)指針、強(qiáng)指針和弱指針）的實(shí)現(xiàn)原理分析中，我們知道，繼承了RefBase類的子類，它們的對(duì)象都可以結(jié)合Android系統(tǒng)的智能指針來(lái)使用，因此，我們?cè)趯?shí)例化MemoryHeapBase類時(shí)，可以通過(guò)智能指針來(lái)管理它們的生命周期。

        再來(lái)看和Binder機(jī)制相關(guān)的這部分類的邏輯關(guān)系。從Android系統(tǒng)進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder中的Server啟動(dòng)過(guò)程源代碼分析這篇文章中，我們知道，所有的Binder對(duì)象都必須實(shí)現(xiàn)IInterface接口，無(wú)論是Server端實(shí)體對(duì)象，還是Client端引用對(duì)象，通過(guò)這個(gè)接口的asBinder成員函數(shù)我們可以獲得Binder對(duì)象的IBinder接口，然后通過(guò)Binder驅(qū)動(dòng)程序把它傳輸給另外一個(gè)進(jìn)程。當(dāng)一個(gè)類的對(duì)象作為Server端的實(shí)體對(duì)象時(shí)，它還必須實(shí)現(xiàn)一個(gè)模板類BnInterface，這里負(fù)責(zé)實(shí)例化模板類BnInterface的類便是BnMemoryHeap類了，它里面有一個(gè)重要的成員函數(shù)onTransact，當(dāng)Client端引用請(qǐng)求Server端對(duì)象執(zhí)行命令時(shí)，Binder系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用BnMemoryHeap類的onTransact成員函數(shù)來(lái)執(zhí)行具體的命令。當(dāng)一個(gè)類的對(duì)象作為Server端的實(shí)體對(duì)象時(shí)，它還要繼承于BBinder類，這是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了IBinder接口的類，它里面有一個(gè)重要的成員函數(shù)transact，當(dāng)我們從Server端線程中接收到Client端的請(qǐng)求時(shí)，就會(huì)調(diào)用注冊(cè)在這個(gè)線程中的BBinder對(duì)象的transact函數(shù)來(lái)處理這個(gè)請(qǐng)求，而這個(gè)transact函數(shù)會(huì)將這些Client端請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給BnMemoryHeap類的onTransact成員函數(shù)來(lái)處理。最后，ProcessState和IPCThreadState兩個(gè)類是負(fù)責(zé)和Binder驅(qū)動(dòng)程序打交道的，其中，ProcessState負(fù)責(zé)打開(kāi)Binder設(shè)備文件/dev/binder，打開(kāi)了這個(gè)Binder設(shè)備文件后，就會(huì)得到一個(gè)打開(kāi)設(shè)備文件描述符，而IPCThreadState就是通過(guò)這個(gè)設(shè)備文件描述符來(lái)和Binder驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行交互的，例如它通過(guò)一個(gè)for循環(huán)來(lái)不斷地等待Binder驅(qū)動(dòng)程序通知它有新的Client端請(qǐng)求到來(lái)了，一旦有新的Client端請(qǐng)求到來(lái)，它就會(huì)調(diào)用相應(yīng)的BBinder對(duì)象的transact函數(shù)來(lái)處理。

        本文我們主要是要關(guān)注和匿名共享內(nèi)存業(yè)務(wù)相關(guān)的這部分類，即IMemoryBase和MemoryHeapBase類的實(shí)現(xiàn)，和Binder機(jī)制相關(guān)的這部分類的實(shí)現(xiàn)，可以參考Android進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder簡(jiǎn)要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃一文。

        IMemoryBase類主要定義了幾個(gè)重要的操作匿名共享內(nèi)存的方法，它定義在frameworks/base/include/binder/IMemory.h文件中：

 

class IMemoryHeap : public IInterface
{
public:
	......

	virtual int         getHeapID() const = 0;
	virtual void*       getBase() const = 0;
	virtual size_t      getSize() const = 0;

	......
};

 

        成員函數(shù)getHeapID是用來(lái)獲得匿名共享內(nèi)存塊的打開(kāi)文件描述符的；成員函數(shù)getBase是用來(lái)獲得匿名共享內(nèi)存塊的基地址的，有了這個(gè)地址之后，我們就可以在程序里面直接訪問(wèn)這塊共享內(nèi)存了；成員函數(shù)getSize是用來(lái)獲得匿名共享內(nèi)存塊的大小的。
        MemoryHeapBase類主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)上面IMemoryBase類中列出來(lái)的幾個(gè)成員函數(shù)的，這個(gè)類聲明在frameworks/base/include/binder/MemoryHeapBase.h文件中：

 

class MemoryHeapBase : public virtual BnMemoryHeap
{
public:
	......

	/*
	* maps memory from ashmem, with the given name for debugging
	*/
	MemoryHeapBase(size_t size, uint32_t flags = 0, char const* name = NULL);

	......

	/* implement IMemoryHeap interface */
	virtual int         getHeapID() const;
	virtual void*       getBase() const;
	virtual size_t      getSize() const;

	......
private:
	int         mFD;
	size_t      mSize;
	void*       mBase;

	......
}

         MemoryHeapBase類的實(shí)現(xiàn)定義在frameworks/base/libs/binder/MemoryHeapBase.cpp文件中，我們先來(lái)看一下它的構(gòu)造函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：

 

 

MemoryHeapBase::MemoryHeapBase(size_t size, uint32_t flags, char const * name)
: mFD(-1), mSize(0), mBase(MAP_FAILED), mFlags(flags),
mDevice(0), mNeedUnmap(false)
{
	const size_t pagesize = getpagesize();
	size = ((size + pagesize-1) & ~(pagesize-1));
	int fd = ashmem_create_region(name == NULL ? "MemoryHeapBase" : name, size);
	LOGE_IF(fd<0, "error creating ashmem region: %s", strerror(errno));
	if (fd >= 0) {
		if (mapfd(fd, size) == NO_ERROR) {
			if (flags & READ_ONLY) {
				ashmem_set_prot_region(fd, PROT_READ);
			}
		}
	}
}

        這個(gè)構(gòu)造函數(shù)有三個(gè)參數(shù)，其中size表示要?jiǎng)?chuàng)建的匿名共享內(nèi)存的大小，flags是用來(lái)設(shè)置這塊匿名共享內(nèi)存的屬性的，例如是可讀寫(xiě)的還是只讀的，name是用來(lái)標(biāo)識(shí)這個(gè)匿名共享內(nèi)存的名字的，可以傳空值進(jìn)來(lái)，這個(gè)參數(shù)只是作為調(diào)試信息使用的。

 

        MemoryHeapBase類創(chuàng)建的匿名共享內(nèi)存是以頁(yè)為單位的，頁(yè)的大小一般為4K，但是是可以設(shè)置的，這個(gè)函數(shù)首先通過(guò)getpagesize函數(shù)獲得系統(tǒng)中一頁(yè)內(nèi)存的大小值，然后把size參數(shù)對(duì)齊到頁(yè)大小去，即如果size不是頁(yè)大小的整數(shù)倍時(shí)，就增加它的大小，使得它的值為頁(yè)大小的整數(shù)倍：

 

const size_t pagesize = getpagesize();
size = ((size + pagesize-1) & ~(pagesize-1));

        調(diào)整好size的大小后，就調(diào)用系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)庫(kù)層的C接口ashmem_create_region來(lái)創(chuàng)建一塊共享內(nèi)存了：

 

 

int fd = ashmem_create_region(name == NULL ? "MemoryHeapBase" : name, size);

        這個(gè)函數(shù)我們?cè)谇懊嬉黄恼?a >Android系統(tǒng)匿名共享內(nèi)存Ashmem（Anonymous Shared Memory）驅(qū)動(dòng)程序源代碼分析中可以介紹過(guò)了，這里不再詳細(xì)，它只要就是通過(guò)Ashmem驅(qū)動(dòng)程序來(lái)創(chuàng)建一個(gè)匿名共享內(nèi)存文件，因此，它的返回值是一個(gè)文件描述符。

 

        得到了這個(gè)匿名共享內(nèi)存的文件描述符后，還需要調(diào)用mapfd成函數(shù)把它映射到進(jìn)程地址空間去：

 

status_t MemoryHeapBase::mapfd(int fd, size_t size, uint32_t offset)
{
	......

	if ((mFlags & DONT_MAP_LOCALLY) == 0) {
		void* base = (uint8_t*)mmap(0, size,
			PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, offset);
		......
		mBase = base;
		......
	} else  {
		......
	}

	mFD = fd;
	mSize = size;
	return NO_ERROR;
}

        一般我們創(chuàng)建MemoryHeapBase類的實(shí)例時(shí)，都是需要把匿名共享內(nèi)存映射到本進(jìn)程的地址空間去的，因此，這里的條件(mFlags & DONT_MAP_LOCALLY == 0)為true，于是執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用mmap來(lái)執(zhí)行內(nèi)存映射的操作。

void* base = (uint8_t*)mmap(0, size,
	PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, offset);

        傳進(jìn)去的第一個(gè)參數(shù)0表示由內(nèi)核來(lái)決定這個(gè)匿名共享內(nèi)存文件在進(jìn)程地址空間的起始位置，第二個(gè)參數(shù)size表示要映射的匿名共享內(nèi)文件的大小，第三個(gè)參數(shù)PROT_READ|PROT_WRITE表示這個(gè)匿名共享內(nèi)存是可讀寫(xiě)的，第四個(gè)參數(shù)fd指定要映射的匿名共享內(nèi)存的文件描述符，第五個(gè)參數(shù)offset表示要從這個(gè)文件的哪個(gè)偏移位置開(kāi)始映射。調(diào)用了這個(gè)函數(shù)之后，最后會(huì)進(jìn)入到內(nèi)核空間的ashmem驅(qū)動(dòng)程序模塊中去執(zhí)行ashmem_map函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)具體可以參考Android系統(tǒng)匿名共享內(nèi)存Ashmem（Anonymous Shared Memory）驅(qū)動(dòng)程序源代碼分析一文，這里就不同詳細(xì)描述了。調(diào)用mmap函數(shù)返回之后，就得這塊匿名共享內(nèi)存在本進(jìn)程地址空間中的起始訪問(wèn)地址了，將這個(gè)地址保存在成員變量mBase中，最后，還將這個(gè)匿名共享內(nèi)存的文件描述符和以及大小分別保存在成員變量mFD和mSize中。

 

        回到前面MemoryHeapBase類的構(gòu)造函數(shù)中，將匿名共享內(nèi)存映射到本進(jìn)程的地址空間去后，還看繼續(xù)設(shè)置這塊匿名共享內(nèi)存的讀寫(xiě)屬性：

 

if (fd >= 0) {
	if (mapfd(fd, size) == NO_ERROR) {
		if (flags & READ_ONLY) {
			ashmem_set_prot_region(fd, PROT_READ);
		}
	}
}

        上面調(diào)用mapfd函數(shù)來(lái)映射匿名共享內(nèi)存時(shí)，指定這塊內(nèi)存是可讀寫(xiě)的，但是如果傳進(jìn)來(lái)的參數(shù)flags設(shè)置了只讀屬性，那么還需要調(diào)用系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)庫(kù)存層的ashmem_set_prot_region函數(shù)來(lái)設(shè)置這塊匿名共享內(nèi)存為只讀，這個(gè)函數(shù)定義在system/core/libcutils/ashmem-dev.c文件，有興趣的讀者可以自己去研究一下。

 

        這樣，通過(guò)這個(gè)構(gòu)造函數(shù)，一塊匿名共享內(nèi)存就建立好了，其余的三個(gè)成員函數(shù)getHeapID、getBase和getSize就簡(jiǎn)單了：

 

int MemoryHeapBase::getHeapID() const {
    return mFD;
}

void* MemoryHeapBase::getBase() const {
    return mBase;
}

size_t MemoryHeapBase::getSize() const {
    return mSize;
}

       接下來(lái)我們?cè)賮?lái)看一下MemoryHeapBase在Client端實(shí)現(xiàn)的類圖：

 

         這個(gè)類圖中的類也是可以劃分為兩部分，一部分是和業(yè)務(wù)相關(guān)的，即跟匿名共享內(nèi)存操作相關(guān)的類，包括BpMemoryHeap、IMemoryBase和RefBase三個(gè)類，另一部分是和Binder機(jī)制相關(guān)的，包括IInterface、BpInterface、BpRefBase、IBinder、BpBinder、ProcessState和IPCThreadState七個(gè)類。

        在和匿名共享內(nèi)存操作相關(guān)的類中，BpMemoryHeap類是前面分析的MemoryHeapBase類在Client端進(jìn)程的遠(yuǎn)接接口類，當(dāng)Client端進(jìn)程從Service Manager或者其它途徑獲得了一個(gè)MemoryHeapBase對(duì)象的引用之后，就會(huì)在本地創(chuàng)建一個(gè)BpMemoryHeap對(duì)象來(lái)代表這個(gè)引用。BpMemoryHeap類同樣是要實(shí)現(xiàn)IMemoryHeap接口，同時(shí)，它是從RefBase類繼承下來(lái)的，因此，它可以與智能指針來(lái)結(jié)合使用。

        在和Binder機(jī)制相關(guān)的類中，和Server端實(shí)現(xiàn)不一樣的地方是，Client端不需要實(shí)現(xiàn)BnInterface和BBinder兩個(gè)類，但是需要實(shí)現(xiàn)BpInterface、BpRefBase和BpBinder三個(gè)類。BpInterface類繼承于BpRefBase類，而在BpRefBase類里面，有一個(gè)成員變量mRemote，它指向一個(gè)BpBinder對(duì)象，當(dāng)BpMemoryHeap類需要向Server端對(duì)象發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，它就會(huì)通過(guò)這個(gè)BpBinder對(duì)象的transact函數(shù)來(lái)發(fā)出這個(gè)請(qǐng)求。這里的BpBinder對(duì)象是如何知道要向哪個(gè)Server對(duì)象發(fā)出請(qǐng)深圳市的呢？它里面有一個(gè)成員變量mHandle，它表示的是一個(gè)Server端Binder對(duì)象的引用值，BpBinder對(duì)象就是要通過(guò)這個(gè)引用值來(lái)把請(qǐng)求發(fā)送到相應(yīng)的Server端對(duì)象去的了，這個(gè)引用值與Server端Binder對(duì)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系是在Binder驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)部維護(hù)的。這里的ProcessSate類和IPCThreadState類的作用和在Server端的作用是類似的，它們都是負(fù)責(zé)和底層的Binder驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行交互，例如，BpBinder對(duì)象的transact函數(shù)就通過(guò)線程中的IPCThreadState對(duì)象來(lái)將Client端請(qǐng)求發(fā)送出去的。這些實(shí)現(xiàn)具體可以參考Android系統(tǒng)進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder中的Client獲得Server遠(yuǎn)程接口過(guò)程源代碼分析一文。

        這里我們主要關(guān)注BpMemoryHeap類是如何實(shí)現(xiàn)IMemoryHeap接口的，這個(gè)類聲明和定義在frameworks/base/libs/binder/IMemory.cpp文件中：

 

class BpMemoryHeap : public BpInterface<IMemoryHeap>
{
public:
	BpMemoryHeap(const sp<IBinder>& impl);
	......

	virtual int getHeapID() const;
	virtual void* getBase() const;
	virtual size_t getSize() const;

	......
private:
	mutable volatile int32_t mHeapId;
	mutable void*       mBase;
	mutable size_t      mSize;

	......
}

        先來(lái)看構(gòu)造函數(shù)BpMemoryHeap的實(shí)現(xiàn)：

 

 

BpMemoryHeap::BpMemoryHeap(const sp<IBinder>& impl)
    : BpInterface<IMemoryHeap>(impl),
        mHeapId(-1), mBase(MAP_FAILED), mSize(0), mFlags(0), mRealHeap(false)
{
}

        它的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，只是初始化一下各個(gè)成員變量，例如，表示匿名共享內(nèi)存文件描述符的mHeapId值初化為-1、表示匿名內(nèi)共享內(nèi)存基地址的mBase值初始化為MAP_FAILED以及表示匿名共享內(nèi)存大小的mSize初始為為0，它們都表示在Client端進(jìn)程中，這個(gè)匿名共享內(nèi)存還未準(zhǔn)備就緒，要等到第一次使用時(shí)才會(huì)去創(chuàng)建。這里還需要注意的一點(diǎn)，參數(shù)impl指向的是一個(gè)BpBinder對(duì)象，它里面包含了一個(gè)指向Server端Binder對(duì)象，即MemoryHeapBase對(duì)象的引用。

 

        其余三個(gè)成員函數(shù)getHeapID、getBase和getSize的實(shí)現(xiàn)是類似的：

 

int BpMemoryHeap::getHeapID() const {
    assertMapped();
    return mHeapId;
}

void* BpMemoryHeap::getBase() const {
    assertMapped();
    return mBase;
}

size_t BpMemoryHeap::getSize() const {
    assertMapped();
    return mSize;
}

        即它們?cè)谑褂弥埃紩?huì)首先調(diào)用assertMapped函數(shù)來(lái)保證在Client端的匿名共享內(nèi)存是已經(jīng)準(zhǔn)備就緒了的：

 

 

void BpMemoryHeap::assertMapped() const
{
    if (mHeapId == -1) {
        sp<IBinder> binder(const_cast<BpMemoryHeap*>(this)->asBinder());
        sp<BpMemoryHeap> heap(static_cast<BpMemoryHeap*>(find_heap(binder).get()));
        heap->assertReallyMapped();
        if (heap->mBase != MAP_FAILED) {
            Mutex::Autolock _l(mLock);
            if (mHeapId == -1) {
                mBase   = heap->mBase;
                mSize   = heap->mSize;
                android_atomic_write( dup( heap->mHeapId ), &mHeapId );
            }
        } else {
            // something went wrong
            free_heap(binder);
        }
    }
}

       在解釋這個(gè)函數(shù)之前，我們需要先了解一下BpMemoryHeap是如何知道自己內(nèi)部維護(hù)的這塊匿名共享內(nèi)存有沒(méi)有準(zhǔn)備就緒的。
       在frameworks/base/libs/binder/IMemory.cpp文件中，定義了一個(gè)全局變量gHeapCache：

 

 

static sp<HeapCache> gHeapCache = new HeapCache();

 

       它的類型為HeapCache，這也是一個(gè)定義在frameworks/base/libs/binder/IMemory.cpp文件的類，它里面維護(hù)了本進(jìn)程中所有的MemoryHeapBase對(duì)象的引用。由于在Client端進(jìn)程中，可能會(huì)有多個(gè)引用，即多個(gè)BpMemoryHeap對(duì)象，對(duì)應(yīng)同一個(gè)MemoryHeapBase對(duì)象（這是由于可以用同一個(gè)BpBinder對(duì)象來(lái)創(chuàng)建多個(gè)BpMemoryHeap對(duì)象），因此，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)BpMemoryHeap對(duì)象在本進(jìn)程中映射好這塊匿名共享內(nèi)存之后，后面的BpMemoryHeap對(duì)象就可以直接使用了，不需要再映射一次，當(dāng)然重新再映射一次沒(méi)有害處，但是會(huì)是多此一舉，Google在設(shè)計(jì)這個(gè)類時(shí)，可以說(shuō)是考慮得非常周到的。

       我們來(lái)看一下HeapCache的實(shí)現(xiàn)：

 

class HeapCache : public IBinder::DeathRecipient
{
public:
    HeapCache();
    virtual ~HeapCache();

    ......

    sp<IMemoryHeap> find_heap(const sp<IBinder>& binder);
    void free_heap(const sp<IBinder>& binder);
    sp<IMemoryHeap> get_heap(const sp<IBinder>& binder);
    ......

private:
    // For IMemory.cpp
    struct heap_info_t {
        sp<IMemoryHeap> heap;
        int32_t         count;
    };

    ......

    Mutex mHeapCacheLock;
    KeyedVector< wp<IBinder>, heap_info_t > mHeapCache;
};

       它里面定義了一個(gè)成員變量mHeapCache，用來(lái)維護(hù)本進(jìn)程中的所有BpMemoryHeap對(duì)象，同時(shí)還提供了find_heap和get_heap函數(shù)來(lái)查找內(nèi)部所維護(hù)的BpMemoryHeap對(duì)象的功能。函數(shù)find_heap和get_heap的區(qū)別是，在find_heap函數(shù)中，如果在mHeapCache找不到相應(yīng)的BpMemoryHeap對(duì)象，就會(huì)把這個(gè)BpMemoryHeap對(duì)象加入到mHeapCache中去，而在get_heap函數(shù)中，則不會(huì)自動(dòng)把這個(gè)BpMemoryHeap對(duì)象加入到mHeapCache中去。

 

       這里，我們主要看一下find_heap函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：

 

sp<IMemoryHeap> HeapCache::find_heap(const sp<IBinder>& binder)
{
    Mutex::Autolock _l(mHeapCacheLock);
    ssize_t i = mHeapCache.indexOfKey(binder);
    if (i>=0) {
        heap_info_t& info = mHeapCache.editValueAt(i);
        LOGD_IF(VERBOSE,
                "found binder=%p, heap=%p, size=%d, fd=%d, count=%d",
                binder.get(), info.heap.get(),
                static_cast<BpMemoryHeap*>(info.heap.get())->mSize,
                static_cast<BpMemoryHeap*>(info.heap.get())->mHeapId,
                info.count);
        android_atomic_inc(&info.count);
        return info.heap;
    } else {
        heap_info_t info;
        info.heap = interface_cast<IMemoryHeap>(binder);
        info.count = 1;
        //LOGD("adding binder=%p, heap=%p, count=%d",
        //      binder.get(), info.heap.get(), info.count);
        mHeapCache.add(binder, info);
        return info.heap;
    }
}

        這個(gè)函數(shù)很簡(jiǎn)單，首先它以傳進(jìn)來(lái)的參數(shù)binder為關(guān)鍵字，在mHeapCache中查找，看看是否有對(duì)應(yīng)的heap_info對(duì)象info存在，如果有的話，就增加它的引用計(jì)數(shù)info.count值，表示這個(gè)BpBinder對(duì)象多了一個(gè)使用者；如果沒(méi)有的話，那么就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)heap_info對(duì)象info，并且將它加放到mHeapCache中去了。

 

        回到前面BpMemoryHeap類中的assertMapped函數(shù)中，如果本BpMemoryHeap對(duì)象中的mHeapID等于-1，那么就說(shuō)明這個(gè)BpMemoryHeap對(duì)象中的匿名共享內(nèi)存還沒(méi)準(zhǔn)備就緒，因此，需要執(zhí)行一次映射匿名共享內(nèi)存的操作。

        在執(zhí)行映射操作之作，先要看看在本進(jìn)程中是否有其它映射到同一個(gè)MemoryHeapBase對(duì)象的BpMemoryHeap對(duì)象存在：

 

sp<IBinder> binder(const_cast<BpMemoryHeap*>(this)->asBinder());
sp<BpMemoryHeap> heap(static_cast<BpMemoryHeap*>(find_heap(binder).get()));

       這里的find_heap函數(shù)是BpMemoryHeap的成員函數(shù)，最終它調(diào)用了前面提到的全局變量gHeapCache來(lái)直正執(zhí)行查找的操作：

 

 

class BpMemoryHeap : public BpInterface<IMemoryHeap>
{	
......

private:
	static inline sp<IMemoryHeap> find_heap(const sp<IBinder>& binder) {
		return gHeapCache->find_heap(binder);
	}

	......
}

        注意，這里通過(guò)find_heap函數(shù)得到BpMemoryHeap對(duì)象可能是和正在執(zhí)行assertMapped函數(shù)中的BpMemoryHeap對(duì)象一樣，也可能不一樣，但是這沒(méi)有關(guān)系，這兩種情況的處理方式都是一樣的，都是通過(guò)調(diào)用這個(gè)通過(guò)find_heap函數(shù)得到BpMemoryHeap對(duì)象的assertReallyMapped函數(shù)來(lái)進(jìn)一步確認(rèn)它內(nèi)部的匿名共享內(nèi)存是否已經(jīng)映射到進(jìn)程空間了：

 

 

void BpMemoryHeap::assertReallyMapped() const
{
	if (mHeapId == -1) {

		// remote call without mLock held, worse case scenario, we end up
		// calling transact() from multiple threads, but that's not a problem,
		// only mmap below must be in the critical section.

		Parcel data, reply;
		data.writeInterfaceToken(IMemoryHeap::getInterfaceDescriptor());
		status_t err = remote()->transact(HEAP_ID, data, &reply);
		int parcel_fd = reply.readFileDescriptor();
		ssize_t size = reply.readInt32();
		uint32_t flags = reply.readInt32();

		LOGE_IF(err, "binder=%p transaction failed fd=%d, size=%ld, err=%d (%s)",
			asBinder().get(), parcel_fd, size, err, strerror(-err));

		int fd = dup( parcel_fd );
		LOGE_IF(fd==-1, "cannot dup fd=%d, size=%ld, err=%d (%s)",
			parcel_fd, size, err, strerror(errno));

		int access = PROT_READ;
		if (!(flags & READ_ONLY)) {
			access |= PROT_WRITE;
		}

		Mutex::Autolock _l(mLock);
		if (mHeapId == -1) {
			mRealHeap = true;
			mBase = mmap(0, size, access, MAP_SHARED, fd, 0);
			if (mBase == MAP_FAILED) {
				LOGE("cannot map BpMemoryHeap (binder=%p), size=%ld, fd=%d (%s)",
					asBinder().get(), size, fd, strerror(errno));
				close(fd);
			} else {
				mSize = size;
				mFlags = flags;
				android_atomic_write(fd, &mHeapId);
			}
		}
	}
}

        如果成員變量mHeapId的值為-1，就說(shuō)明還沒(méi)有把在Server端的MemoryHeapBase對(duì)象中的匿名共享內(nèi)存映射到本進(jìn)程空間來(lái)，于是，就通過(guò)一個(gè)Binder進(jìn)程間調(diào)用把Server端的MemoryHeapBase對(duì)象中的匿名共享內(nèi)存對(duì)象信息取回來(lái)：

 

 

Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IMemoryHeap::getInterfaceDescriptor());
status_t err = remote()->transact(HEAP_ID, data, &reply);
int parcel_fd = reply.readFileDescriptor();
ssize_t size = reply.readInt32();
uint32_t flags = reply.readInt32();

......

int fd = dup( parcel_fd );
		
......

        取回來(lái)的信息包括MemoryHeapBase對(duì)象中的匿名共享內(nèi)存在本進(jìn)程中的文件描述符fd、大小size以及訪問(wèn)屬性flags。如何把MemoryHeapBase對(duì)象中的匿名共享內(nèi)存作為本進(jìn)程的一個(gè)打開(kāi)文件描述符，請(qǐng)參考前面一篇文章Android系統(tǒng)匿名共享內(nèi)存Ashmem（Anonymous Shared Memory）在進(jìn)程間共享的原理分析。有了這個(gè)文件描述符fd后，就可以對(duì)它進(jìn)行內(nèi)存映射操作了：

 

 

Mutex::Autolock _l(mLock);
if (mHeapId == -1) {
	mRealHeap = true;
	mBase = mmap(0, size, access, MAP_SHARED, fd, 0);
	if (mBase == MAP_FAILED) {
		LOGE("cannot map BpMemoryHeap (binder=%p), size=%ld, fd=%d (%s)",
			asBinder().get(), size, fd, strerror(errno));
		close(fd);
	} else {
		mSize = size;
		mFlags = flags;
		android_atomic_write(fd, &mHeapId);
	}
}

        前面已經(jīng)判斷過(guò)mHeapId是否為-1了，這里為什么又要重新判斷一次呢？這里因?yàn)椋谏厦鎴?zhí)行Binder進(jìn)程間調(diào)用的過(guò)程中，很有可能也有其它的線程也對(duì)這個(gè)BpMemoryHeap對(duì)象執(zhí)行匿名共享內(nèi)存映射的操作，因此，這里還要重新判斷一下mHeapId的值是否為-1，如果是的話，就要執(zhí)行匿名共享內(nèi)存映射的操作了，這是通過(guò)調(diào)用mmap函數(shù)來(lái)進(jìn)行的，這個(gè)函數(shù)我們前面在分析MemoryHeapBase類的實(shí)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)見(jiàn)過(guò)了。

 

        從assertReallyMapped函數(shù)返回到assertMapped函數(shù)中：

 

if (heap->mBase != MAP_FAILED) {
    Mutex::Autolock _l(mLock);
    if (mHeapId == -1) {
        mBase   = heap->mBase;
        mSize   = heap->mSize;
        android_atomic_write( dup( heap->mHeapId ), &mHeapId );
    }
} else {
    // something went wrong
    free_heap(binder);
}

        如果heap->mBase的值不為MAP_FAILED，就說(shuō)明這個(gè)heap對(duì)象中的匿名共享內(nèi)存已經(jīng)映射好了。進(jìn)入到里面的if語(yǔ)句，如果本BpMemoryHeap對(duì)象中的mHeap成員變量的值不等待-1，就說(shuō)明前面通過(guò)find_heap函數(shù)得到的BpMemoryHeap對(duì)象和正在執(zhí)行assertMapped函數(shù)的BpMemoryHeap對(duì)象是同一個(gè)對(duì)象了，因此，什么也不用做就可以返回了，否則的話，就要初始化一下本BpMemoryHeap對(duì)象的相關(guān)成員變量了：

 

 

mBase   = heap->mBase;
mSize   = heap->mSize;
android_atomic_write( dup( heap->mHeapId ), &mHeapId );

        注意，由于這塊匿名共享內(nèi)存已經(jīng)在本進(jìn)程中映射好了，因此，這里不需要再執(zhí)行一次mmap操作，只需要把heap對(duì)象的相應(yīng)成員變量的值拷貝過(guò)來(lái)就行了，不過(guò)對(duì)于文件描述符，需要通過(guò)dup函數(shù)來(lái)復(fù)制一個(gè)。

 

        這樣，BpMemoryHeap對(duì)象中的匿名共享內(nèi)存就準(zhǔn)備就緒了，可以通過(guò)使用的它mBase成員變量來(lái)直接訪問(wèn)這塊匿名共享內(nèi)存。

        至此，MemoryHeapBase類的實(shí)現(xiàn)就分析完了，下面我們繼續(xù)分析MemoryBase類的實(shí)現(xiàn)。

        2. MemoryBase

        文章開(kāi)始時(shí)說(shuō)過(guò)，MemoryBase接口是建立在MemoryHeapBase接口的基礎(chǔ)上的，它們都可以作為一個(gè)Binder對(duì)象來(lái)在進(jìn)程間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，它們的關(guān)系如下所示：

        MemoryBase類包含了一個(gè)成員變量mHeap，它的類型的IMemoryHeap，MemoryBase類所代表的匿名共享內(nèi)存就是通過(guò)這個(gè)成員變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

        與MemoryHeapBase的分析過(guò)程一樣，我們先來(lái)看MemoryBase類在Server端的實(shí)現(xiàn)，然后再來(lái)看它在Client端的實(shí)現(xiàn)。

        MemoryBase在Server端實(shí)現(xiàn)的類圖如下所示：

        MemoryBase類在Server端的實(shí)現(xiàn)與MemoryHeapBase類在Server端的實(shí)現(xiàn)是類似的，這里只要把IMemory類換成IMemoryHeap類、把BnMemory類換成BnMemoryHeap類以及MemoryBase類換成MemoryHeapBase類就變成是MemoryHeapBase類在Server端的實(shí)現(xiàn)了，因此，我們這里只簡(jiǎn)單分析IMemory類和MemoryBase類的實(shí)現(xiàn)。

        IMemory類定義了MemoryBase類所需要實(shí)現(xiàn)的接口，這個(gè)類定義在frameworks/base/include/binder/IMemory.h文件中：

class IMemory : public IInterface
{
public:
	......

	virtual sp<IMemoryHeap> getMemory(ssize_t* offset=0, size_t* size=0) const = 0;

	......
	void* pointer() const;
	size_t size() const;
	ssize_t offset() const;
};

        成員函數(shù)getMemory用來(lái)獲取內(nèi)部的MemoryHeapBase對(duì)象的IMemoryHeap接口；成員函數(shù)pointer()用來(lái)獲取內(nèi)部所維護(hù)的匿名共享內(nèi)存的基地址；成員函數(shù)size()用來(lái)獲取內(nèi)部所維護(hù)的匿名共享內(nèi)存的大小；成員函數(shù)offset()用來(lái)獲取內(nèi)部所維護(hù)的這部分匿名共享內(nèi)存在整個(gè)匿名共享內(nèi)存中的偏移量。

 

        IMemory類本身實(shí)現(xiàn)了pointer、size和offset三個(gè)成員函數(shù)，因此，它的子類，即MemoryBase類，只需要實(shí)現(xiàn)getMemory成員函數(shù)就可以了。IMemory類的實(shí)現(xiàn)定義在frameworks/base/libs/binder/IMemory.cpp文件中：

void* IMemory::pointer() const {
    ssize_t offset;
    sp<IMemoryHeap> heap = getMemory(&offset);
    void* const base = heap!=0 ? heap->base() : MAP_FAILED;
    if (base == MAP_FAILED)
        return 0;
    return static_cast<char*>(base) + offset;
}

size_t IMemory::size() const {
    size_t size;
    getMemory(NULL, &size);
    return size;
}

ssize_t IMemory::offset() const {
    ssize_t offset;
    getMemory(&offset);
    return offset;
}

        MemoryBase類聲明在frameworks/base/include/binder/MemoryBase.h文件中：

 

class MemoryBase : public BnMemory
{
public:
	MemoryBase(const sp<IMemoryHeap>& heap, ssize_t offset, size_t size);
	......
	virtual sp<IMemoryHeap> getMemory(ssize_t* offset, size_t* size) const;

    ......
private:
	size_t          mSize;
	ssize_t         mOffset;
	sp<IMemoryHeap> mHeap;
};

       MemoryBase類實(shí)現(xiàn)在frameworks/base/libs/binder/MemoryBase.cpp文件中：

 

MemoryBase::MemoryBase(const sp<IMemoryHeap>& heap,
        ssize_t offset, size_t size)
    : mSize(size), mOffset(offset), mHeap(heap)
{
}

sp<IMemoryHeap> MemoryBase::getMemory(ssize_t* offset, size_t* size) const
{
    if (offset) *offset = mOffset;
    if (size)   *size = mSize;
    return mHeap;
}

        在它的構(gòu)造函數(shù)中，接受三個(gè)參數(shù)，參數(shù)heap指向的是一個(gè)MemoryHeapBase對(duì)象，真正的匿名共享內(nèi)存就是由它來(lái)維護(hù)的，參數(shù)offset表示這個(gè)MemoryBase對(duì)象所要維護(hù)的這部分匿名共享內(nèi)存在整個(gè)匿名共享內(nèi)存塊中的起始位置，參數(shù)size表示這個(gè)MemoryBase對(duì)象所要維護(hù)的這部分匿名共享內(nèi)存的大小。

 

        成員函數(shù)getMemory的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，只是簡(jiǎn)單地返回內(nèi)部的MemoryHeapBase對(duì)象的IMemoryHeap接口，如果傳進(jìn)來(lái)的參數(shù)offset和size不為NULL，還會(huì)把其內(nèi)部維護(hù)的這部分匿名共享內(nèi)存在整個(gè)匿名共享內(nèi)存塊中的偏移位置以及這部分匿名共享內(nèi)存的大小返回給調(diào)用者。

        這里我們可以看出，MemoryBase在Server端的實(shí)現(xiàn)只是簡(jiǎn)單地封裝了MemoryHeapBase的實(shí)現(xiàn)。

        下面我們?cè)賮?lái)看MemoryBase類在Client端的實(shí)現(xiàn)，同樣，先看它們的類圖關(guān)系：

        這個(gè)圖中我們可以看出，MemoryBase類在Client端的實(shí)現(xiàn)與MemoryHeapBase類在Client端的實(shí)現(xiàn)是類似的，這里只要把IMemory類換成IMemoryHeap類以及把BpMemory類換成BpMemoryHeap類就變成是MemoryHeapBase類在Client端的實(shí)現(xiàn)了，因此，我們這里只簡(jiǎn)單分析BpMemory類的實(shí)現(xiàn)，前面已經(jīng)分析過(guò)IMemory類的實(shí)現(xiàn)了。

        BpMemory類實(shí)現(xiàn)在frameworks/base/libs/binder/IMemory.cpp文件中，我們先看它的聲明：

class BpMemory : public BpInterface<IMemory>
{
public:
    BpMemory(const sp<IBinder>& impl);
    virtual ~BpMemory();
    virtual sp<IMemoryHeap> getMemory(ssize_t* offset=0, size_t* size=0) const;

private:
    mutable sp<IMemoryHeap> mHeap;
    mutable ssize_t mOffset;
    mutable size_t mSize;
};

       和MemoryBase類一樣，它實(shí)現(xiàn)了IMemory類的getMemory成員函數(shù)，在它的成員變量中，mHeap的類型為IMemoryHeap，它指向的是一個(gè)BpMemoryHeap對(duì)象，mOffset表示這個(gè)BpMemory對(duì)象所要維護(hù)的這部分匿名共享內(nèi)存在整個(gè)匿名共享內(nèi)存塊中的起始位置，mSize表示這個(gè)BpMemory對(duì)象所要維護(hù)的這部分匿名共享內(nèi)存的大小。

 

       下面我們就看一下BpMemory類的成員函數(shù)getMemory的實(shí)現(xiàn)：

sp<IMemoryHeap> BpMemory::getMemory(ssize_t* offset, size_t* size) const
{
    if (mHeap == 0) {
        Parcel data, reply;
        data.writeInterfaceToken(IMemory::getInterfaceDescriptor());
        if (remote()->transact(GET_MEMORY, data, &reply) == NO_ERROR) {
            sp<IBinder> heap = reply.readStrongBinder();
            ssize_t o = reply.readInt32();
            size_t s = reply.readInt32();
            if (heap != 0) {
                mHeap = interface_cast<IMemoryHeap>(heap);
                if (mHeap != 0) {
                    mOffset = o;
                    mSize = s;
                }
            }
        }
    }
    if (offset) *offset = mOffset;
    if (size) *size = mSize;
    return mHeap;
}

        如果成員變量mHeap的值為NULL，就表示這個(gè)BpMemory對(duì)象尚未建立好匿名共享內(nèi)存，于是，就會(huì)通過(guò)一個(gè)Binder進(jìn)程間調(diào)用去Server端請(qǐng)求匿名共享內(nèi)存信息，在這些信息中，最重要的就是這個(gè)Server端的MemoryHeapBase對(duì)象的引用heap了，通過(guò)這個(gè)引用可以在Client端進(jìn)程中創(chuàng)建一個(gè)BpMemoryHeap遠(yuǎn)程接口，最后將這個(gè)BpMemoryHeap遠(yuǎn)程接口保存在成員變量mHeap中，同時(shí)，從Server端獲得的信息還包括這塊匿名共享內(nèi)存在整個(gè)匿名共享內(nèi)存中的偏移位置以及大小。這樣，這個(gè)BpMemory對(duì)象中的匿名共享內(nèi)存就準(zhǔn)備就緒了。

 

        至此，MemoryBase類的實(shí)現(xiàn)就分析完了，下面我們將通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明如何使用MemoryBase類在進(jìn)程間進(jìn)行內(nèi)存共享，因?yàn)镸emoryBase內(nèi)部使用了MemoryHeapBase類，所以，這個(gè)例子同時(shí)也可以說(shuō)明MemoryHeapBase類的使用方法。

        3. MemoryHeapBas類e和MemoryBase類的使用示例

        在這個(gè)例子中，我們將在Android源代碼工程的external目錄中創(chuàng)建一個(gè)ashmem源代碼工程，它里面包括兩個(gè)應(yīng)用程序，一個(gè)是Server端應(yīng)用程序SharedBufferServer，它提供一段共享內(nèi)存來(lái)給Client端程序使用，一個(gè)是Client端應(yīng)用程序SharedBufferClient，它簡(jiǎn)單地對(duì)Server端提供的共享內(nèi)存進(jìn)行讀和寫(xiě)的操作。Server端應(yīng)用程序SharedBufferServer和Client端應(yīng)用程序SharedBufferClient通過(guò)Binder進(jìn)程間通信機(jī)制來(lái)交互，因此，我們需要定義自己的Binder對(duì)象接口ISharedBuffer。Server端應(yīng)用程序SharedBufferServer在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一個(gè)服務(wù)SharedBufferService，這個(gè)服務(wù)托管給Service Manager來(lái)管理，因此，Client端應(yīng)用程序SharedBufferClient可以向Service Manager請(qǐng)求這個(gè)SharedBufferService服務(wù)的一個(gè)遠(yuǎn)接接口，然后就可以通過(guò)這個(gè)服務(wù)來(lái)操作Server端提供的這段共享內(nèi)存了。

        這個(gè)工程由三個(gè)模塊組成，第一個(gè)模塊定義服務(wù)接口，它的相關(guān)源代碼位于external/ashmem/common目錄下，第二個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)Server端應(yīng)用程序SharedBufferServer，它的相關(guān)源代碼位于external/ashmem/server目錄下，第三個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)Client端應(yīng)用程序SharedBufferClient，它的相關(guān)源代碼碼位于external/ashmem/client目錄下。

        首先來(lái)看common模塊中的服務(wù)接口的定義。在external/ashmem/common目錄下，有兩個(gè)源文件ISharedBuffer.h和ISharedBuffer.cpp。源文件ISharedBuffer.h定義了服務(wù)的接口：

#ifndef ISHAREDBUFFER_H_
#define ISHAREDBUFFER_H_

#include <utils/RefBase.h>
#include <binder/IInterface.h>
#include <binder/Parcel.h>

#define SHARED_BUFFER_SERVICE "shy.luo.SharedBuffer"
#define SHARED_BUFFER_SIZE 4

using namespace android;

class ISharedBuffer: public IInterface
{
public:
        DECLARE_META_INTERFACE(SharedBuffer);
        virtual sp<IMemory> getBuffer() = 0;
};

class BnSharedBuffer: public BnInterface<ISharedBuffer>
{
public:
        virtual status_t onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0);
};

#endif

        這個(gè)文件定義了一個(gè)ISharedBuffer接口，里面只有一個(gè)成員函數(shù)getBuffer，通過(guò)這個(gè)成員函數(shù)，Client端可以從Server端獲得一個(gè)匿名共享內(nèi)存，這塊匿名共享內(nèi)存通過(guò)我們上面分析的MemoryBase類來(lái)維護(hù)。這個(gè)文件同時(shí)也定義了一個(gè)必須要在Server端實(shí)現(xiàn)的BnSharedBuffer接口，它里面只有一個(gè)成員函數(shù)onTransact，這個(gè)成員函數(shù)是用來(lái)處理Client端發(fā)送過(guò)來(lái)的請(qǐng)求的。除了定義這兩個(gè)接口之外，這個(gè)文件還定義了兩個(gè)公共信息，一個(gè)是定義常量SHARED_BUFFER_SERVICE，它是Server端提供的內(nèi)存共享服務(wù)的名稱，即這個(gè)內(nèi)存共享服務(wù)在Service Manager中是以SHARED_BUFFER_SERVICE來(lái)作關(guān)鍵字索引的，另外一個(gè)是定義常量SHARED_BUFFER_SIZE，它定義了Server端共享的內(nèi)存塊的大小，它的大小設(shè)置為4個(gè)字節(jié)，在這個(gè)例子，將把這個(gè)共享內(nèi)存當(dāng)作一個(gè)整型變量來(lái)訪問(wèn)。

 

        源代文件ISharedBuffer.cpp文件定義了一個(gè)在Client端使用的BpSharedBuffer接口，它是指向運(yùn)行在Server端的實(shí)現(xiàn)了ISharedBuffer接口的內(nèi)存共享服務(wù)的遠(yuǎn)程接口，同時(shí)，在這個(gè)文件里面，也實(shí)現(xiàn)了BnSharedBuffer類的onTransact成員函數(shù)：

#define LOG_TAG "ISharedBuffer"

#include <utils/Log.h>
#include <binder/MemoryBase.h>

#include "ISharedBuffer.h"

using namespace android;

enum
{
	GET_BUFFER = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION
};

class BpSharedBuffer: public BpInterface<ISharedBuffer>
{
public:
	BpSharedBuffer(const sp<IBinder>& impl)
		: BpInterface<ISharedBuffer>(impl)
	{

	}

public:
	sp<IMemory> getBuffer()
	{
		Parcel data;
		data.writeInterfaceToken(ISharedBuffer::getInterfaceDescriptor());

		Parcel reply;
		remote()->transact(GET_BUFFER, data, &reply);

		sp<IMemory> buffer = interface_cast<IMemory>(reply.readStrongBinder());

		return buffer;
	}
};

IMPLEMENT_META_INTERFACE(SharedBuffer, "shy.luo.ISharedBuffer");

status_t BnSharedBuffer::onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
	switch(code)
	{
	case GET_BUFFER:
		{
			CHECK_INTERFACE(ISharedBuffer, data, reply);

			sp<IMemory> buffer = getBuffer();
			if(buffer != NULL)
			{
				reply->writeStrongBinder(buffer->asBinder());
			}

			return NO_ERROR;
		}
	default:
		{
			return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);
		}
	}
}

        在BpSharedBuffer類的成員函數(shù)transact中，向Server端發(fā)出了一個(gè)請(qǐng)求代碼為GET_BUFFER的Binder進(jìn)程間調(diào)用請(qǐng)求，請(qǐng)求Server端返回一個(gè)匿名共享內(nèi)存對(duì)象的遠(yuǎn)程接口IMemory，它實(shí)際指向的是一個(gè)BpMemory對(duì)象，獲得了這個(gè)對(duì)象之后，就將它返回給調(diào)用者；在BnSharedBuffer類的成員函數(shù)onTransact中，當(dāng)它接收到從Client端發(fā)送過(guò)來(lái)的代碼為GET_BUFFER的Binder進(jìn)程間調(diào)用請(qǐng)求后，便調(diào)用其子類的getBuffer成員函數(shù)來(lái)獲一個(gè)匿名共享內(nèi)存對(duì)象接口IMemory，它實(shí)際指向的是一個(gè)MemoryBase對(duì)象，獲得了這個(gè)對(duì)象之后，就把它返回給Client端。

 

        接下來(lái)，我們?cè)賮?lái)看看server模塊的實(shí)現(xiàn)。在external/ashmem/common目錄下，只有一個(gè)源文件SharedBufferServer.cpp，它實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存共享服務(wù)SharedBufferService：

#define LOG_TAG "SharedBufferServer"

#include <utils/Log.h>
#include <binder/MemoryBase.h>
#include <binder/MemoryHeapBase.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>

#include "../common/ISharedBuffer.h"

class SharedBufferService : public BnSharedBuffer
{
public:
	SharedBufferService()
	{
		sp<MemoryHeapBase> heap = new MemoryHeapBase(SHARED_BUFFER_SIZE, 0, "SharedBuffer");
		if(heap != NULL)
		{
			mMemory = new MemoryBase(heap, 0, SHARED_BUFFER_SIZE);

			int32_t* data = (int32_t*)mMemory->pointer();
			if(data != NULL)
			{
				*data = 0;
			}
		}
	}

	virtual ~SharedBufferService()
	{
		mMemory = NULL;
	}

public:
	static void instantiate()
	{
		defaultServiceManager()->addService(String16(SHARED_BUFFER_SERVICE), new SharedBufferService());
	}

	virtual sp<IMemory> getBuffer()
	{
		return mMemory;
	}

private:
	sp<MemoryBase> mMemory;
};

int main(int argc, char** argv)
{
	SharedBufferService::instantiate();

	ProcessState::self()->startThreadPool();
	IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

	return 0;
}

        SharedBufferService服務(wù)實(shí)現(xiàn)了BnSharedBuffer接口。在它的構(gòu)造函數(shù)里面，首先是使用MemoryHeapBase類創(chuàng)建了一個(gè)匿名共享內(nèi)存，大小為SHARED_BUFFER_SIZE。接著，又以這個(gè)MemoryHeapBase對(duì)象為參數(shù)，創(chuàng)建一個(gè)MemoryBase對(duì)象，這個(gè)MemoryBase對(duì)象指定要維護(hù)的匿名共享內(nèi)存的的偏移位置為0，大小為SHARED_BUFFER_SIZE，并且，將這個(gè)匿名共享內(nèi)存當(dāng)作一個(gè)整型變量地址，將它初始化為0。最終，這個(gè)匿名共享內(nèi)存對(duì)象保存在SharedBufferService類的成員變量mMemory中，這個(gè)匿名共享內(nèi)存對(duì)象可以通過(guò)成員函數(shù)getBuffer來(lái)獲得。

 

        在Server端應(yīng)用程序的入口函數(shù)main中，首先是調(diào)用SharedBufferService靜態(tài)成員函數(shù)instantiate函數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)SharedBufferService實(shí)例，然后通過(guò)defaultServiceManager函數(shù)來(lái)獲得系統(tǒng)中的Service Manager接口，最后通過(guò)這個(gè)Service Manager接口的addService函數(shù)來(lái)把這個(gè)SharedBufferService服務(wù)添加到Service Manager中去，這樣，Client端就可以通過(guò)Service Manager來(lái)獲得這個(gè)共享內(nèi)存服務(wù)了。有關(guān)Service Manager的實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)參考前面一篇文章淺談Service Manager成為Android進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder守護(hù)進(jìn)程之路，而用來(lái)獲取Service Manager接口的defaultServiceManager函數(shù)的實(shí)現(xiàn)可以參考另外一篇文章淺談Android系統(tǒng)進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder中的Server和Client獲得Service Manager接口之路。初始化好這個(gè)共享內(nèi)存服務(wù)之后，程序就通過(guò)ProcessState::self()->startThreadPool()函數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)線程等待Client端來(lái)請(qǐng)求服務(wù)了，最后，程序的主線程也通過(guò)IPCThreadState::self()->joinThreadPool()函數(shù)來(lái)進(jìn)入到等待Client端來(lái)請(qǐng)求服務(wù)的狀態(tài)中。

       我們還需要為這個(gè)Server端應(yīng)用程序編譯一個(gè)編譯腳本，在external/ashmem/server目錄下，新建一個(gè)Android.mk文件，它的內(nèi)容如下所示：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE_TAGS := optional

LOCAL_SRC_FILES := ../common/ISharedBuffer.cpp \
        SharedBufferServer.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES:= libcutils libutils libbinder

LOCAL_MODULE := SharedBufferServer

include $(BUILD_EXECUTABLE)

        最后，我們?cè)賮?lái)看看client模塊的實(shí)現(xiàn)。在external/ashmem/client目錄下，只有一個(gè)源文件SharedBufferClient.cpp，它的內(nèi)容如下所示：

 

#define LOG_TAG "SharedBufferClient"

#include <utils/Log.h>
#include <binder/MemoryBase.h>
#include <binder/IServiceManager.h>

#include "../common/ISharedBuffer.h"

int main()
{
        sp<IBinder> binder = defaultServiceManager()->getService(String16(SHARED_BUFFER_SERVICE));
        if(binder == NULL)
        {
                printf("Failed to get service: %s.\n", SHARED_BUFFER_SERVICE);
                return -1;
        }

        sp<ISharedBuffer> service = ISharedBuffer::asInterface(binder);
        if(service == NULL)
        {
                return -2;
        }

        sp<IMemory> buffer = service->getBuffer();
        if(buffer == NULL)
        {
                return -3;
        }

        int32_t* data = (int32_t*)buffer->pointer();
        if(data == NULL)
        {
                return -4;
        }

        printf("The value of the shared buffer is %d.\n", *data);

        *data = *data + 1;

        printf("Add value 1 to the shared buffer.\n");

        return 0;
}

        在這個(gè)文件中，主要就是定義了Client端應(yīng)用程序的入口函數(shù)main，在這個(gè)main函數(shù)里面，首先通過(guò)Service Manager接口獲得前面所實(shí)現(xiàn)的匿名共享內(nèi)存服務(wù)SharedBufferService的遠(yuǎn)程接口service，然后通過(guò)這個(gè)遠(yuǎn)程接口的getBuffer成員函數(shù)獲得由Server端提供的一塊匿名共享內(nèi)存接口buffer，最后通過(guò)這個(gè)匿名共享內(nèi)存接口獲得這個(gè)匿名共享內(nèi)存的基地址data。有了這個(gè)匿名共享內(nèi)存的地址data之后，我們就可以對(duì)它進(jìn)行讀寫(xiě)了，先是把這個(gè)匿名共享內(nèi)存當(dāng)作是一個(gè)整型變量地址進(jìn)行訪問(wèn)，并輸出它的值的大小，然后對(duì)這個(gè)整量變量進(jìn)行加1的操作，并寫(xiě)回到原來(lái)的共享內(nèi)存空間中去。這樣，當(dāng)Server端應(yīng)用程序運(yùn)行之后，第一次運(yùn)行這個(gè)Client端應(yīng)用程序時(shí)，輸出的值為0，第二次運(yùn)行這個(gè)個(gè)Client端應(yīng)用程序時(shí)，輸出的值為1，第三次運(yùn)行這個(gè)個(gè)Client端應(yīng)用程序時(shí)，輸出的值為3......依次類推，后面我們將在模擬器中對(duì)這個(gè)分析進(jìn)行驗(yàn)證，如果驗(yàn)證成功的話，就說(shuō)明這個(gè)匿名共享內(nèi)存成功地在Server端和Client端實(shí)現(xiàn)共享了。

 

        同樣，我們需要為這個(gè)Client端應(yīng)用程序編譯一個(gè)編譯腳本，在external/ashmem/client目錄下，新建一個(gè)Android.mk文件，它的內(nèi)容如下所示：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE_TAGS := optional

LOCAL_SRC_FILES := ../common/ISharedBuffer.cpp \
        SharedBufferClient.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES:= libcutils libutils libbinder

LOCAL_MODULE := SharedBufferClient

include $(BUILD_EXECUTABLE)

       源代碼都準(zhǔn)備好了之后，就可以對(duì)Server端和Client端應(yīng)用程序進(jìn)行編譯了。關(guān)于如何單獨(dú)編譯Android源代碼工程中的模塊，以及如何打包system.img，請(qǐng)參考如何單獨(dú)編譯Android源代碼中的模塊一文。

 

       執(zhí)行以下命令進(jìn)行編譯和打包：

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm external/ashmem/server   
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm external/ashmem/client           
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod 

       這樣，打包好的Android系統(tǒng)鏡像文件system.img就包含我們前面創(chuàng)建的Server端應(yīng)用程序SharedBufferServer和Client端應(yīng)用程序SharedBufferClient了。
       至此，我們就可以運(yùn)行模擬器來(lái)驗(yàn)證我們的程序了。關(guān)于如何在Android源代碼工程中運(yùn)行模擬器，請(qǐng)參考在Ubuntu上下載、編譯和安裝Android最新源代碼一文。
       執(zhí)行以下命令啟動(dòng)模擬器：

 

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ emulator  

       模擬器運(yùn)行起來(lái)后，就可以通過(guò)adb shell命令連上它：

 

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ adb shell  

       最后，進(jìn)入到/system/bin/目錄下：

 

luo@ubuntu-11-04:~/Android$ adb shell
root@android:/ # cd system/bin 

       進(jìn)入到/system/bin/目錄后，首先在后臺(tái)中運(yùn)行Server端應(yīng)用程序SharedBufferServer：

 

root@android:/system/bin # ./SharedBufferServer &

       然后再在前臺(tái)中重復(fù)運(yùn)行Client端應(yīng)用程序SharedBufferClient，以便驗(yàn)證程序的正確性：

 

root@android:/system/bin # ./SharedBufferClient                                
The value of the shared buffer is 0.
Add value 1 to the shared buffer.
root@android:/system/bin # ./SharedBufferClient                                
The value of the shared buffer is 1.
Add value 1 to the shared buffer.
root@android:/system/bin # ./SharedBufferClient                                
The value of the shared buffer is 2.
Add value 1 to the shared buffer.
root@android:/system/bin # ./SharedBufferClient                                
The value of the shared buffer is 3.
Add value 1 to the shared buffer.

       如果我們看到這樣的輸出，就說(shuō)明我們成功地在Server端應(yīng)用程序SharedBufferServer和Client端應(yīng)用程序SharedBufferClietn共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)了。

 

       至此，Android系統(tǒng)匿名共享內(nèi)存的C++調(diào)用接口MemoryHeapBase和MemoryBase就分析完成了。