[023]你真的懂AIDL的oneway嘛？
[023]你真的懂AIDL的oneway嘛？
1 前言
用AIDL的人应该都知道下面代码中start和stop方法定义成oneway代表这个Binder接口是异步调用。
interface IPlayer {
oneway void start();//异步，假设执行2秒
oneway void stop();//异步，假设执行2秒
int getVolume();// 同步，假设执行1秒
}1.1 什么是异步调用？
举个例子：假如Client端调用IPlayer.start()，而且Server端的start需要执行2秒，由于定义的接口是异步的，Client端可以快速的执行IPlayer.start()，不会被Server端block住2秒。
1.2 什么是同步调用？
举个例子：假如Client端调用IPlayer. getVolume()，而且Server端的getVolume需要执行1秒，由于定义的接口是同步的，Client端在执行IPlayer. getVolume()的时候，会被Server端block住1秒。
1.3 为什么会有同步调用和异步调用？
细心的读者已经发现了，其实一般使用异步调用的时候，Client并不需要得到Server端的执行Binder服务的状态或者返回值，这时候使用异步调用，可以有效的提高Client执行的效率。
2 提问
好像很多人都明白前面讲的意思，我就出几个问题考考大家
假设进程A中有如下两个Binder服务IPlayer1和IPlayer2，这两个服务都有两个异步的接口start和stop。
interface IPlayer1 {
oneway void start();//异步，执行2秒
oneway void stop();//异步，执行2秒
}
interface IPlayer2 {
oneway void start();//异步，执行2秒
oneway void stop();//异步，执行2秒
}2.1 问题1
如果进程B和进程C同一时刻分别调用IPlayer1.start()和IPlayer2.start()，请问进程A能否同时响应这两次Binder调用并执行？
正确答案：可以同时执行。
2.2 问题2
如果进程B和进程C同一时刻分别调用IPlayer1.start()和IPlayer1.start()，请问进程A能否同时响应这两次Binder调用并执行？
正确答案：不能同时执行，需要一个一个排队执行。
2.3 问题3
如果进程B和进程C同一时刻分别调用IPlayer1.start()和IPlayer1.end()，请问进程A能否同时响应这两次Binder调用并执行？
正确答案：不能同时执行，需要一个一个排队执行。
如果回答正确并且知道原因的朋友，这个文章就可以不看了。如果回答错误或者蒙对了不清楚原因的朋友，请继续阅读文章帮你理解这些问题。
3 代码分析
话不多说，先看源码，我们首先来看看oneway的Binder调用在Binder Driver中的逻辑
/**
* binder_proc_transaction() - sends a transaction to a process and wakes it up
* @t: transaction to send
* @proc: process to send the transaction to
* @thread: thread in @proc to send the transaction to (may be NULL)
*/
static bool binder_proc_transaction(struct binder_transaction *t,
struct binder_proc *proc,
struct binder_thread *thread)
{
//找到Server端的对应Binder服务在Binder驱动中对应的对象binder_node
struct binder_node *node = t->buffer->target_node;
//判断这次Binder调用是不是oneway
bool oneway = !!(t->flags & TF_ONE_WAY);
//初始化为false，用于标记当前Server端的对应Binder服务是否正在执行oneway的方法
bool pending_async = false;
binder_node_lock(node);
//oneway == true
if (oneway) {
if (node->has_async_transaction) {
//第2次oneway调用执行这里
//发现对应Binder服务正在执行oneway的方法，设置pending_async为true
pending_async = true;
} else {
//第1次oneway调用执行这里
//发现对应Binder服务没有执行oneway的方法，设置has_async_transaction为1
node->has_async_transaction = 1;
}
}
binder_inner_proc_lock(proc);
//如果发现Server端已经死亡，就直接返回了，正常不会执行
if (proc->is_dead || (thread && thread->is_dead)) {
binder_inner_proc_unlock(proc);
binder_node_unlock(node);
return false;
}
//oneway的调用thread为空，第1次oneway调用，pending_async为false
if (!thread && !pending_async)
//第1次oneway调用会找到一个空闲的Server端线程，用于响应这次oneway调用
thread = binder_select_thread_ilocked(proc);
if (thread) {
//第1次oneway调用,thread不为空，直接把这次Binder work放到thread的工作队列去执行
binder_enqueue_thread_work_ilocked(thread, &t->work);
} else if (!pending_async) {
binder_enqueue_work_ilocked(&t->work, &proc->todo);
} else {
//第2次oneway调用,thread为空，pending_async为true，
//这次Binder work放到Binder Node的async_todo队列中,不会立刻执行
binder_enqueue_work_ilocked(&t->work, &node->async_todo);
}
if (!pending_async)
//第1次oneway调用，thread不为空，所以需要唤醒thread执行工作队列中的Binder work
binder_wakeup_thread_ilocked(proc, thread, !oneway /* sync */);
binder_inner_proc_unlock(proc);
binder_node_unlock(node);
return true;
}对应到我们的三个问题，我们首先有这样子的前提，进程A中有两个Binder Server端IPlayer1和IPlayer2，也就是在Binder驱动中有两个binder node的结构体，并且进程A的Binder线程池处于空闲的状态。还有一点要明确的是，就算进程B和进程C同时发起Binder调用，但是在Binder驱动中还是有先后顺序，因为有一把锁binder_inner_proc_lock(proc)。
问题1解析：
因为进程B和进程C分别调用两个Binder服务，也就是两个binder node，所以进程B和进程C都会走如下的代码，也就是说进程A会有两个线程分别处理进程B的IPlayer1.start()和进程C的IPlayer2.start()，所以答案是同时执行
static bool binder_proc_transaction(struct binder_transaction *t,
struct binder_proc *proc,
struct binder_thread *thread)
{
struct binder_node *node = t->buffer->target_node;
bool oneway = !!(t->flags & TF_ONE_WAY);
bool pending_async = false;
binder_node_lock(node);
if (oneway) {
//不管是是进程B还是进程C，因为不是同一个binder_node，所以都是走false的逻辑
if (node->has_async_transaction) {
//不执行
} else {
node->has_async_transaction = 1;
}
}
binder_inner_proc_lock(proc);
if (!thread && !pending_async)
//oneway调用会找到一个空闲的Server端线程，用于响应这次oneway调用
thread = binder_select_thread_ilocked(proc);
if (thread) {
//oneway调用,thread不为空，直接把这次Binder work放到thread的工作队列去执行
binder_enqueue_thread_work_ilocked(thread, &t->work);
} else if (!pending_async) {
//不执行
} else {
//不执行
}
if (!pending_async)
//oneway调用，thread不为空，所以需要唤醒thread执行工作队列中的Binder work
binder_wakeup_thread_ilocked(proc, thread, !oneway /* sync */);
binder_inner_proc_unlock(proc);
binder_node_unlock(node);
return true;
}问题2解析：
我们假设先处理进程B的IPlayer1.start()的调用，进程B会执行和问题1中描述的代码一样的操作，唤醒进程A中的一个线程，处理这次进程B的IPlayer1.start()调用。
但是进程C的IPlayer1.start()调用逻辑就不一样了，应该是下面这个逻辑，也就是说进程A不会立刻处理进程C的IPlayer1.start()的调用。所以答案就是不能同时执行，需要一个一个排队执行。
static bool binder_proc_transaction(struct binder_transaction *t,
struct binder_proc *proc,
struct binder_thread *thread)
{
struct binder_node *node = t->buffer->target_node;
bool oneway = !!(t->flags & TF_ONE_WAY);
bool pending_async = false;
binder_node_lock(node);
//oneway == true
if (oneway) {
if (node->has_async_transaction) {
//因为是进程C和进程B是同一个binder_node，进程B已经将has_async_transaction设置true
pending_async = true;
} else {
//不执行
}
}
binder_inner_proc_lock(proc);
if (thread) {
//不执行
} else if (!pending_async) {
//不执行
} else {
//这次Binder work放到binder_node的async_todo队列中,不会立刻执行
binder_enqueue_work_ilocked(&t->work, &node->async_todo);
}
binder_inner_proc_unlock(proc);
binder_node_unlock(node);
return true;
}那什么时候处理进程C的IPlayer1.start()，看下面代码，简单说就是会在处理完进程B的IPlayer1.start()之后，在释放进程B调用IPlayer1.start()申请的buffer的时候，处理进程C的IPlayer1.start()。
case BC_FREE_BUFFER: {
//准确释放进程B申请的buffer
if (buffer->async_transaction && buffer->target_node) {
struct binder_node *buf_node;
struct binder_work *w;
//先拿到这块buffer处理的binder node，也就是IPlayer1对应的binder node
buf_node = buffer->target_node;
binder_node_inner_lock(buf_node);
//检查一下buf_node是否有未处理的oneway的binder work
w = binder_dequeue_work_head_ilocked(
&buf_node->async_todo);
if (!w) {
//不执行
buf_node->has_async_transaction = 0;
} else {
//如果有未处理完的oneway的binder work，就将binder node保存的async_todo全部添加到进程A的todo。
binder_enqueue_work_ilocked(
w, &proc->todo);
//唤醒一个线程去处理todo中的binder work，也就是进程C的IPlayer1.start()
binder_wakeup_proc_ilocked(proc);
}
binder_node_inner_unlock(buf_node);
}
//释放进程B申请的buffer
trace_binder_transaction_buffer_release(buffer);
binder_transaction_buffer_release(proc, buffer, NULL);
binder_alloc_free_buf(&proc->alloc, buffer);
break;
}问题3解析：
虽然进程B和进程C同一时刻分别调用IPlayer1.start()和IPlayer1.end()两个不同的方法，但是两个进程调用的Server端都是IPlayer1，也就是binder node是同一个，所以答案和问题2一样。
4 思考一个问题
假如一个进程B，在短时间内，例如一秒内，调用1000次进程A的IPlayer1.start()会发生什么。
第1次IPlayer1.start()：唤醒进程A的一个线程处理IPlayer1.start()，两秒之后完成
第2-1000次IPlayer1.start()：发现IPlayer1对应的binder node正在处理一个oneway的方法，会把所有2~1000次的调用放到binder node的async_todo队列中，等第一次IPlayer1.start()执行完成之后，释放buffer的时候，才能去统一处理这些async_todo中保存的第2-1000次。
那么问题就来了，虽然第2-1000次的调用不会立刻执行，但是已经在进程A中申请了所有的2~1000次IPlayer1.start()所需要的buffer，一个zygote进程A，最大oneway请求的buffer上限为(1MB -8KB)/2 = 508KB，不懂的可以看[007]一次Binder通信最大可以传输多大的数据？这个博客，假设一次IPlayer1.start()，需要申请1KB的buffer，也就意味这在第509次IPlayer1.start()的时候，无法申请到buffer从而导致IPlayer1.start()的Binder调用失败。
在[011]一个看似是系统问题的应用问题的解决过程中解决的就是这个问题。
5 小结
Binder机制是一个非常牛逼的机制，里面有很多小的细节值得我们去深挖，只有完全理解Binder驱动，才能从微观的角度去解决宏观的问题。