4. Binder通信协议格式

4.1 边界定义

本章聚焦于Binder驱动与用户空间之间的协议层，即"BC/B"事务协议。该层位于Binder IPC的中间层：

• 上边界：Java/Native服务端与客户端的IBinder接口调用（如transact()、onTransact()）。
• 下边界：Binder驱动的内核处理逻辑（如binder_thread_read/write）。
• 核心问题：如何将方法调用、参数、结果序列化为扁平字节流，并通过驱动完成跨进程传递。

4.2 分层职责

4.3 BC/B transactional数据结构

Binder事务在驱动层使用struct binder_transaction_data表征。每个事务包含固定头部和可变载荷。

struct binder_transaction_data {
    binder_uintptr_t target;      // 目标Handle或本地Binder指针
    binder_uintptr_t cookie;      // 附加上下文（常用于BBinder）
    uint32_t        code;         // 方法码（如0x1 = FIRST_CALL_TRANSACTION）
    uint32_t        flags;        // TF_ONE_WAY, TF_ACCEPT_FDS 等
    pid_t           sender_pid;
    uid_t           sender_euid;
    binder_size_t   data_size;    // 数据区字节数
    binder_size_t   offsets_size; // Binder对象偏移数组字节数
    union {
        struct {
            binder_uintptr_t buffer;
            binder_uintptr_t offsets;
        } ptr;
        uint8_t buf[8];
    } data;
};

4.4 命令码编码（BC / BR dichotomy）

Binder定义了多组命令码，前缀BC_代表"从用户空间发送到驱动"，BR_代表"从驱动发送到用户空间"。核心事务命令为：

4.5 Parcel序列化与反序列化设计

Parcel是一个可增长的缓冲区，支持线性写入和读取。核心设计原则：

• 位置不可逆：只允许向后写入/读取，不支持随机访问。
• 数据对齐：所有写入数据按4字节对齐（某些类型按1/2字节对齐）。
• 对象列表分离：Parcel中嵌入的Binder对象（flat_binder_object）不直接内联在数据流中，而是将偏移量存储在offsets数组中，驱动解析时统一提取。
• 段机制：支持restart_write、setDataPosition等回退操作（仅用于序列化错误处理）。

串行化示意（精简API签名）：

// Parcel.h (伪接口)
class Parcel {
    status_t writeInt32(int32_t val);
    status_t writeString16(const String16& str);
    status_t writeStrongBinder(const sp<IBinder>& binder);
    status_t write(const void* data, size_t len);

    int32_t  readInt32();
    String16 readString16();
    sp<IBinder> readStrongBinder();
    const void* readInplace(size_t len);
};

4.6 数据流与控制流

4.7 选型权衡与风险点

• 线性读写 vs 随机访问：Parcel 只有顺序读写，无法修改已写入数据。权衡：实现简单高效，但不利于需要复杂结构修改的场景。解决方案是提前构建好数据顺序。
• 对齐开销：每写入非4字节类型后自动填充。风险：如果写入大量小类型(char/short)会导致空间浪费。优化：使用writeByteArray批量写入。
• Binder对象传递风险：若接收方不读取或误读offsets数组可能导致引用泄漏。驱动只负责传递，不当的序列化逻辑会使Binder引用计数失衡。
• 大数据量传输：单个事务限制为4MB（BINDER_VM_SIZE/2）。超出会导致BINDER_FAIL_SYSTEM_ERROR。需拆分为多次调用或使用共享内存。
• 命令码扩展风险：BC/BR命令码是固定枚举，新增命令需同步驱动版本与用户态库版本，否则导致兼容性崩溃。厂商定制需注意。

4.8 落地步骤

1. 定义接口：确定RPC方法签名、返回值类型。
2. 实现Stub端：继承BBinder，重写onTransact，从data Parcel读取参数，调用本地实现。
3. 实现Proxy端：继承BpBinder，在transact中构建data Parcel，调用远程transact。
4. 序列化合约：在AIDL中声明顺序，确保两端读写顺序一致。
5. 处理对象传递：使用writeStrongBinder传递Binder对象，驱动会自动处理handle映射。
6. 错误处理：检查transact返回码，处理死亡通知（BR_DEAD_REPLY, BR_FAILED_REPLY）。

4.9 验收标准

4.10 关键提示