分类： 嵌入式
2011-09-14 18:47:20
一 目的
本文承接Audio第一部分的AudioTrack，通过AudioTrack作为AF（AudioFlinger）的客户端，来看看AF是如何完成工作的。
在AT（AudioTrack）中，我们涉及到的都是流程方面的事务，而不是系统Audio策略上的内容。WHY？因为AT是AF的客户端，而AF是Android系统中Audio管理的中枢。AT我们分析的是按流程方法，那么以AT为切入点的话，AF的分析也应该是流程分析了。
对于分析AT来说，只要能把它的调用顺序（也就是流程说清楚就可以了），但是对于AF的话，简单的分析调用流程 我自己感觉是不够的。因为我发现手机上的声音交互和管理是一件比较复杂的事情。举个简单例子，当听music的时候来电话了，声音处理会怎样？
虽然在Android中，还有一个叫AudioPolicyService的（APS）东西，但是它最终都会调用到AF中去，因为AF实际创建并管理了硬件设备。所以，针对Android声音策略上的分析，我会单独在以后来分析。
二 从AT切入到AF
直接从头看代码是没法掌握AF的主干的，必须要有一个切入点，也就是用一个正常的调用流程来分析AF的处理流程。先看看AF的产生吧，这个C/S架构的服务者是如何产生的呢？
2.1 AudioFlinger的诞生AF是一个服务，这个就不用我多说了吧？代码在
framework/base/media/mediaserver/Main_mediaServer.cpp中。
int main(int argc, char** argv)
{
sp
sp
....
AudioFlinger::instantiate();--->AF的实例化
AudioPolicyService::instantiate();--->APS的实例化
....
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
哇塞，看来这个程序的负担很重啊。没想到。为何AF，APS要和MediaService和CameraService都放到一个篮子里？
看看AF的实例化静态函数，在framework/base/libs/audioFlinger/audioFlinger.cpp中
void AudioFlinger::instantiate() {
defaultServiceManager()->addService( //把AF实例加入系统服务
String16("media.audio_flinger"), new AudioFlinger());
}
再来看看它的构造函数是什么做的。
AudioFlinger::AudioFlinger()
: BnAudioFlinger(),//初始化基类
mAudioHardware(0), //audio硬件的HAL对象
mMasterVolume(1.0f), mMasterMute(false), mNextThreadId(0)
{
mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;
//创建代表Audio硬件的HAL对象
mAudioHardware = AudioHardwareInterface::create();
mHardwareStatus = AUDIO_HW_INIT;
if (mAudioHardware->initCheck() == NO_ERROR) {
setMode(AudioSystem::MODE_NORMAL);
//设置系统的声音模式等，其实就是设置硬件的模式
setMasterVolume(1.0f);
setMasterMute(false);
}
}
AF中经常有setXXX的函数，到底是干什么的呢？我们看看setMode函数。
status_t AudioFlinger::setMode(int mode)
{
mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MODE;
status_t ret = mAudioHardware->setMode(mode);//设置硬件的模式
mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;
return ret;
}
当然，setXXX还有些别的东西，但基本上都会涉及到硬件对象。我们暂且不管它。等分析到Audio策略再说。
好了，Android系统启动的时候，看来AF也准备好硬件了。不过，创建硬件对象就代表我们可以播放了吗？
2.2 AT调用AF的流程我这里简单的把AT调用AF的流程列一下，待会按这个顺序分析AF的工作方式。
--参加AudioTrack分析的4.1节
1. 创建
AudioTrack* lpTrack = new AudioTrack();
lpTrack->set(...);
这个就进入到C++的AT了。下面是AT的set函数
audio_io_handle_t output =
AudioSystem::getOutput((AudioSystem::stream_type)streamType,
sampleRate, format, channels, (AudioSystem::output_flags)flags);
status_t status = createTrack(streamType, sampleRate, format, channelCount,
frameCount, flags, sharedBuffer, output);
----->creatTrack会和AF打交道。我们看看createTrack重要语句
const sp
//下面很重要，调用AF的createTrack获得一个IAudioTrack对象
sp
sp
总结一下创建的流程，AT调用AF的createTrack获得一个IAudioTrack对象，然后从这个对象中获得共享内存的对象。
2. start和write
看看AT的start，估计就是调用IAudioTrack的start吧？
void AudioTrack::start()
{
//果然啊...
status_t status = mAudioTrack->start();
}
那write呢?我们之前讲了，AT就是从共享buffer中:
l Lock缓存
l 写缓存
l Unlock缓存
注意，这里的Lock和Unlock是有问题的，什么问题呢?待会我们再说
按这种方式的话，那么AF一定是有一个线程在那也是：
l Lock，
l 读缓存，写硬件
l Unlock
总之，我们知道了AT的调用AF的流程了。下面一个一个看。
2.3 AF流程1 createTrack
sp
pid_t pid,//AT的pid号
int streamType,//MUSIC，流类型
uint32_t sampleRate,//8000 采样率
int format,//PCM_16类型
int channelCount,//2，双声道
int frameCount,//需要创建的buffer可包含的帧数
uint32_t flags,
const sp
int output,//这个是从AuidoSystem获得的对应MUSIC流类型的索引
status_t *status)
{
sp
sp
sp
wp
status_t lStatus;
{
Mutex::Autolock _l(mLock);
//根据output句柄，获得线程？
PlaybackThread *thread = checkPlaybackThread_l(output);
//看看这个进程是不是已经是AF的客户了
//这里说明一下，由于是C/S架构，那么作为服务端的AF肯定有地方保存作为C的AT的信息
//那么，AF是根据pid作为客户端的唯一标示的
//mClients是一个类似map的数据组织结构
wclient = mClients.valueFor(pid);
if (wclient != NULL) {
} else {
//如果还没有这个客户信息，就创建一个，并加入到map中去
client = new Client(this, pid);
mClients.add(pid, client);
}
//从刚才找到的那个线程对象中创建一个track
track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format,
channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus);
}
//喔，还有一个trackHandle，而且返回到AF端的是这个trackHandle对象
trackHandle = new TrackHandle(track);
return trackHandle;
}
这个AF函数中，突然冒出来了很多新类型的数据结构。说实话，我刚开始接触的时候，大脑因为常接触到这些眼生的东西而死机！大家先不要拘泥于这些东西，我会一一分析到的。
先进入到checkPlaybackThread_l看看。
AudioFlinger::PlaybackThread *AudioFlinger::checkPlaybackThread_l(int output) const
{
PlaybackThread *thread = NULL;
//看到这种indexOfKey的东西，应该立即能想到：
//喔，这可能是一个map之类的东西，根据key能找到实际的value
if (mPlaybackThreads.indexOfKey(output) >= 0) {
thread = (PlaybackThread *)mPlaybackThreads.valueFor(output).get();
}
//这个函数的意思是根据output值，从一堆线程中找到对应的那个线程
return thread;
}
看到这里很疑惑啊：
l AF的构造函数中没有创建线程，只创建了一个audio的HAL对象
l 如果AT是AF的第一个客户的话，我们刚才的调用流程里边，也没看到哪有创建线程的地方呀。
l output是个什么玩意儿？为什么会根据它作为key来找线程呢？
看来，我们得去Output的来源那看看了。
我们知道，output的来源是由AT的set函数得到的：如下：
audio_io_handle_t output = AudioSystem::getOutput(
(AudioSystem::stream_type)streamType, //MUSIC类型
sampleRate, //8000
format, //PCM_16
channels, //2两个声道
(AudioSystem::output_flags)flags//0
);
上面这几个参数后续不再提示了，大家知道这些值都是由AT做为切入点传进去的
然后它在调用AT自己的createTrack，最终把这个output值传递到AF了。其中audio_io_handle_t类型就是一个int类型。
//叫handle啊？好像linux下这种叫法的很少，难道又是受MS的影响吗？
我们进到AudioSystem::getOutput看看。注意，大家想想这是系统的第一次调用,而且发生在AudioTrack那个进程里边。AudioSystem的位置在framework/base/media/libmedia/AudioSystem.cpp中
audio_io_handle_t AudioSystem::getOutput(stream_type stream,
uint32_t samplingRate,
uint32_t format,
uint32_t channels,
output_flags flags)
{
audio_io_handle_t output = 0;
if ((flags & AudioSystem::OUTPUT_FLAG_DIRECT) == 0 &&
((stream != AudioSystem::VOICE_CALL && stream != AudioSystem::BLUETOOTH_SCO) ||
channels != AudioSystem::CHANNEL_OUT_MONO ||
(samplingRate != 8000 && samplingRate != 16000))) {
Mutex::Autolock _l(gLock);
//根据我们的参数，我们会走到这个里边来
//喔，又是从map中找到stream=music的output。可惜啊，我们是第一次进来
//output一定是0
output = AudioSystem::gStreamOutputMap.valueFor(stream);
}
if (output == 0) {
//我晕，又到AudioPolicyService(APS)
//由它去getOutput
const sp
output = aps->getOutput(stream, samplingRate, format, channels, flags);
if ((flags & AudioSystem::OUTPUT_FLAG_DIRECT) == 0) {
Mutex::Autolock _l(gLock);
//如果取到output了，再把output加入到AudioSystem维护的这个map中去
//说白了，就是保存一些信息吗。免得下次又这么麻烦去骚扰APS！
AudioSystem::gStreamOutputMap.add(stream, output);
}
}
return output;
}
怎么办？需要到APS中才能找到output的信息？
没办法，硬着头皮进去吧。那先得看看APS是如何创建的。不过这个刚才已经说了，是和AF一块在那个Main_mediaService.cpp中实例化的。
位置在framework/base/lib/libaudioflinger/ AudioPolicyService.cpp中
AudioPolicyService::AudioPolicyService()
: BnAudioPolicyService() , mpPolicyManager(NULL)
{
// 下面两个线程以后再说
mTonePlaybackThread = new AudioCommandThread(String8(""));
mAudioCommandThread = new AudioCommandThread(String8("ApmCommandThread"));
#if (defined GENERIC_AUDIO) || (defined AUDIO_POLICY_TEST)
//喔，使用普适的AudioPolicyManager，把自己this做为参数
//我们这里先使用普适的看看吧
mpPolicyManager = new AudioPolicyManagerBase(this);
//使用硬件厂商提供的特殊的AudioPolicyManager
//mpPolicyManager = createAudioPolicyManager(this);
}
}
我们看看AudioManagerBase的构造函数吧，在framework/base/lib/audioFlinger/
AudioPolicyManagerBase.cpp中。
AudioPolicyManagerBase::AudioPolicyManagerBase(AudioPolicyClientInterface *clientInterface)
: mPhoneState(AudioSystem::MODE_NORMAL), mRingerMode(0), mMusicStopTime(0), mLimitRingtoneVolume(false)
{
mpClientInterface = clientInterface;这个client就是APS，刚才通过this传进来了
AudioOutputDescriptor *outputDesc = new AudioOutputDescriptor();
outputDesc->mDevice = (uint32_t)AudioSystem::DEVICE_OUT_SPEAKER;
mHardwareOutput = mpClientInterface->openOutput(&outputDesc->mDevice,
&outputDesc->mSamplingRate,
&outputDesc->mFormat,
&outputDesc->mChannels,
&outputDesc->mLatency,
outputDesc->mFlags);
openOutput又交给APS的openOutput来完成了，真绕....
}
唉，看来我们还是得回到APS，
audio_io_handle_t AudioPolicyService::openOutput(uint32_t *pDevices,
uint32_t *pSamplingRate,
uint32_t *pFormat,
uint32_t *pChannels,
uint32_t *pLatencyMs,
AudioSystem::output_flags flags)
{
sp
//FT,FT,FT,FT,FT,FT,FT
//绕了这么一个大圈子，竟然回到AudioFlinger中了啊？？
return af->openOutput(pDevices, pSamplingRate, (uint32_t *)pFormat, pChannels,
pLatencyMs, flags);
}
在我们再次被绕晕之后，我们回眸看看足迹吧：
l 在AudioTrack中，调用set函数
l 这个函数会通过AudioSystem::getOutput来得到一个output的句柄
l AS的getOutput会调用AudioPolicyService的getOutput
l 然后我们就没继续讲APS的getOutPut了，而是去看看APS创建的东西
l 发现APS创建的时候会创建一个AudioManagerBase，这个AMB的创建又会调用APS的openOutput。
l APS的openOutput又会调用AudioFlinger的openOutput
有一个疑问，AT中set参数会和APS构造时候最终传入到AF的openOutput一样吗？如果不一样，那么构造时候openOutput的又是什么参数呢？
先放下这个悬念，我们继续从APS的getOutPut看看。
audio_io_handle_t AudioPolicyService::getOutput(AudioSystem::stream_type stream,
uint32_t samplingRate,
uint32_t format,
uint32_t channels,
AudioSystem::output_flags flags)
{
Mutex::Autolock _l(mLock);
//自己又不干活，由AudioManagerBase干活
return mpPolicyManager->getOutput(stream, samplingRate, format, channels, flags);
}
进去看看吧
audio_io_handle_t AudioPolicyManagerBase::getOutput(AudioSystem::stream_type stream,
uint32_t samplingRate,
uint32_t format,
uint32_t channels,
AudioSystem::output_flags flags)
{
audio_io_handle_t output = 0;
uint32_t latency = 0;
// open a non direct output
output = mHardwareOutput; //这个是在哪里创建的？在AMB构造的时候..
return output;
}
具体AMB的分析待以后Audio系统策略的时候我们再说吧。反正，到这里，我们知道了，在APS构造的时候会open一个Output，而这个Output又会调用AF的openOutput。
int AudioFlinger::openOutput(uint32_t *pDevices,
uint32_t *pSamplingRate,
uint32_t *pFormat,
uint32_t *pChannels,
uint32_t *pLatencyMs,
uint32_t flags)
{
status_t status;
PlaybackThread *thread = NULL;
mHardwareStatus = AUDIO_HW_OUTPUT_OPEN;
uint32_t samplingRate = pSamplingRate ? *pSamplingRate : 0;
uint32_t format = pFormat ? *pFormat : 0;
uint32_t channels = pChannels ? *pChannels : 0;
uint32_t latency = pLatencyMs ? *pLatencyMs : 0;
Mutex::Autolock _l(mLock);
//由Audio硬件HAL对象创建一个AudioStreamOut对象
AudioStreamOut *output = mAudioHardware->openOutputStream(*pDevices,
(int *)&format,
&channels,
&samplingRate,
&status);
mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE;
if (output != 0) {
//创建一个Mixer线程
thread = new MixerThread(this, output, ++mNextThreadId);
}
//终于找到了，把这个线程加入线程管理组织中
mPlaybackThreads.add(mNextThreadId, thread);
return mNextThreadId;
}
}
明白了，看来AT在调用AF的createTrack的之前，AF已经在某个时候把线程创建好了，而且是一个Mixer类型的线程，看来和混音有关系呀。这个似乎和我们开始设想的AF工作有点联系喔。Lock，读缓存，写Audio硬件，Unlock。可能都是在这个线程里边做的。
2 继续createTrack
AudioFlinger::createTrack(
pid_t pid,
int streamType,
uint32_t sampleRate,
int format,
int channelCount,
int frameCount,
uint32_t flags,
const sp
int output,
status_t *status)
{
sp
sp
sp
wp
status_t lStatus;
{
//假设我们找到了对应的线程
Mutex::Autolock _l(mLock);
PlaybackThread *thread = checkPlaybackThread_l(output);
//晕，调用这个线程对象的createTrack_l
track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format,
channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus);
}
trackHandle = new TrackHandle(track);
return trackHandle；----》注意，这个对象是最终返回到AT进程中的。
实在是....太绕了。再进去看看thread->createTrack_l吧。_l的意思是这个函数进入之前已经获得同步锁了。
跟着sourceinsight ctrl+鼠标左键就进入到下面这个函数。
下面这个函数的签名好长啊。这是为何？
原来Android的C++类中大量定义了内部类。说实话，我之前几年的C++的经验中基本没接触过这么频繁使用内部类的东东。--->当然，你可以说STL也大量使用了呀。
我们就把C++的内部类当做普通的类一样看待吧，其实我感觉也没什么特殊的含义，和外部类是一样的，包括函数调用，public/private之类的东西。这个和JAVA的内部类是大不一样的。
sp
const sp
int streamType,
uint32_t sampleRate,
int format,
int channelCount,
int frameCount,
const sp
status_t *status)
{
sp
status_t lStatus;
{ // scope for mLock
Mutex::Autolock _l(mLock);
//new 一个track对象
//我有点愤怒了，Android真是层层封装啊，名字取得也非常相似。
//看看这个参数吧，注意sharedBuffer这个，此时的值应是0
track = new Track(this, client, streamType, sampleRate, format,
channelCount, frameCount, sharedBuffer);
mTracks.add(track); //把这个track加入到数组中，是为了管理用的。
}
lStatus = NO_ERROR;
return track;
}
看到这个数组的存在，我们应该能想到什么吗？这时已经有：
l 一个MixerThread，内部有一个数组保存track的
看来，不管有多少个AudioTrack，最终在AF端都有一个track对象对应，而且这些所有的track对象都会由一个线程对象来处理。----难怪是Mixer啊
再去看看new Track，我们一直还没找到共享内存在哪里创建的！！！
AudioFlinger::PlaybackThread::Track::Track(
const wp
const sp
int streamType,
uint32_t sampleRate,
int format,
int channelCount,
int frameCount,
const sp
: TrackBase(thread, client, sampleRate, format, channelCount, frameCount, 0, sharedBuffer),
mMute(false), mSharedBuffer(sharedBuffer), mName(-1)
{
// mCblk !=NULL?什么时候创建的？？
//只能看基类TrackBase，还是很愤怒，太多继承了。
if (mCblk != NULL) {
mVolume[0] = 1.0f;
mVolume[1] = 1.0f;
mStreamType = streamType;
mCblk->frameSize = AudioSystem::isLinearPCM(format) ? channelCount *
sizeof(int16_t) : sizeof(int8_t);
}
}
看看基类TrackBase干嘛了
AudioFlinger::ThreadBase::TrackBase::TrackBase(
const wp
const sp
uint32_t sampleRate,
int format,
int channelCount,
int frameCount,
uint32_t flags,
const sp
: RefBase(),
mThread(thread),
mClient(client),
mCblk(0),
mFrameCount(0),
mState(IDLE),
mClientTid(-1),
mFormat(format),
mFlags(flags & ~SYSTEM_FLAGS_MASK)
{
size_t size = sizeof(audio_track_cblk_t);
size_t bufferSize = frameCount*channelCount*sizeof(int16_t);
if (sharedBuffer == 0) {
size += bufferSize;
}
//调用client的allocate函数。这个client是什么？就是我们在CreateTrack中创建的
那个Client，我不想再说了。反正这里会创建一块共享内存
mCblkMemory = client->heap()->allocate(size);
有了共享内存，但是还没有里边有同步锁的那个对象audio_track_cblk_t
mCblk = static_cast
下面这个语法好怪啊。什么意思？？？
new(mCblk) audio_track_cblk_t();
//各位，这就是C++语法中的placement new。干啥用的啊?new后面的括号中是一块buffer，再
后面是一个类的构造函数。对了，这个placement new的意思就是在这块buffer中构造一个对象。
我们之前的普通new是没法让一个对象在某块指定的内存中创建的。而placement new却可以。
这样不就达到我们的目的了吗？搞一块共享内存，再在这块内存上创建一个对象。这样，这个对象不也就能在两个内存中共享了吗？太牛牛牛牛牛了。怎么想到的？
// clear all buffers
mCblk->frameCount = frameCount;
mCblk->sampleRate = sampleRate;
mCblk->channels = (uint8_t)channelCount;
}
好了，解决一个重大疑惑，跨进程数据共享的重要数据结构audio_track_cblk_t是通过placement new在一块共享内存上来创建的。
回到AF的CreateTrack，有这么一句话：
trackHandle = new TrackHandle(track);
return trackHandle；----》注意，这个对象是最终返回到AT进程中的。
trackHandle的构造使用了thread->createTrack_l的返回值。
读到这里的人，一定会被异常多的class类型，内部类，继承关系搞疯掉。说实话，这里废点心血整个或者paste一个大的UML图未尝不可。但是我是不太习惯用图说话，因为图我实在是记不住。那好吧。我们就用最简单的话语争取把目前出现的对象说清楚。
1 AudioFlinger
class AudioFlinger : public BnAudioFlinger, public IBinder::DeathRecipient
AudioFlinger类是代表整个AudioFlinger服务的类，其余所有的工作类都是通过内部类的方式在其中定义的。你把它当做一个壳子也行吧。
2 Client
Client是描述C/S结构的C端的代表，也就算是一个AT在AF端的对等物吧。不过可不是Binder机制中的BpXXX喔。因为AF是用不到AT的功能的。
class Client : public RefBase {
public:
sp
sp
pid_t mPid;//C端的进程id
};
3 TrackHandle
Trackhandle是AT端调用AF的CreateTrack得到的一个基于Binder机制的Track。
这个TrackHandle实际上是对真正干活的PlaybackThread::Track的一个跨进程支持的封装。
什么意思？本来PlaybackThread::Track是真正在AF中干活的东西，不过为了支持跨进程的话，我们用TrackHandle对其进行了一下包转。这样在AudioTrack调用TrackHandle的功能，实际都由TrackHandle调用PlaybackThread::Track来完成了。可以认为是一种Proxy模式吧。
这个就是AudioFlinger异常复杂的一个原因！！！
class TrackHandle : public android::BnAudioTrack {
public:
TrackHandle(const sp
virtual ~TrackHandle();
virtual status_t start();
virtual void stop();
virtual void flush();
virtual void mute(bool);
virtual void pause();
virtual void setVolume(float left, float right);
virtual sp
sp
};
4 线程类
AF中有好几种不同类型的线程，分别有对应的线程类型：
l RecordThread：
RecordThread : public ThreadBase, public AudioBufferProvider
用于录音的线程。
l PlaybackThread:
class PlaybackThread : public ThreadBase
用于播放的线程
l MixerThread
MixerThread : public PlaybackThread
用于混音的线程，注意他是从PlaybackThread派生下来的。
l DirectoutputThread
DirectOutputThread : public PlaybackThread
直接输出线程，我们之前在代码里老看到DIRECT_OUTPUT之类的判断，看来最终和这个线程有关。
l DuplicatingThread：
DuplicatingThread : public MixerThread
复制线程？而且从混音线程中派生？暂时不知道有什么用
这么多线程，都有一个共同的父类ThreadBase，这个是AF对Audio系统单独定义的一个以Thread为基类的类。------》FT，真的很麻烦。
ThreadBase我们不说了，反正里边封装了一些有用的函数。
我们看看PlayingThread吧，里边由定义了内部类：
5 PlayingThread的内部类Track
我们知道，TrackHandle构造用的那个Track是PlayingThread的createTrack_l得到的。
class Track : public TrackBase
晕喔，又来一个TrackBase。
TrackBase是ThreadBase定义的内部类
class TrackBase : public AudioBufferProvider, public RefBase
基类AudioBufferProvider是一个对Buffer的封装，以后在AF读共享缓冲，写数据到硬件HAL中用得到。
个人感觉：上面这些东西，其实完完全全可以独立到不同的文件中，然后加一些注释说明。
写这样的代码，要是我是BOSS的话，一定会很不爽。有什么意义吗？有什么好处吗？
2.5 AF流程继续好了，这里终于在AF中的createTrack返回了TrackHandle。这个时候系统处于什么状态？
l AF中的几个Thread我们之前说了，在AF启动的某个时间就已经起来了。我们就假设AT调用AF服务前，这个线程就已经启动了。
这个可以看代码就知道了：
void AudioFlinger::PlaybackThread::onFirstRef()
{
const size_t SIZE = 256;
char buffer[SIZE];
snprintf(buffer, SIZE, "Playback Thread %p", this);
//onFirstRef，实际是RefBase的一个方法，在构造sp的时候就会被调用
//下面的run就真正创建了线程并开始执行threadLoop了
run(buffer, ANDROID_PRIORITY_URGENT_AUDIO);
}
到底执行哪个线程的threadLoop？我记得我们是根据output句柄来查找线程的。
看看openOutput的实行，真正的线程对象创建是在那儿。
nt AudioFlinger::openOutput(uint32_t *pDevices,
uint32_t *pSamplingRate,
uint32_t *pFormat,
uint32_t *pChannels,
uint32_t *pLatencyMs,
uint32_t flags)
{
if ((flags & AudioSystem::OUTPUT_FLAG_DIRECT) ||
(format != AudioSystem::PCM_16_BIT) ||
(channels != AudioSystem::CHANNEL_OUT_STEREO)) {
thread = new DirectOutputThread(this, output, ++mNextThreadId);
//如果flags没有设置直接输出标准，或者format不是16bit，或者声道数不是2立体声
//则创建DirectOutputThread。
} else {
//可惜啊，我们创建的是最复杂的MixerThread
thread = new MixerThread(this, output, ++mNextThreadId);
1. MixerThread
非常重要的工作线程，我们看看它的构造函数。
AudioFlinger::MixerThread::MixerThread(const sp
: PlaybackThread(audioFlinger, output, id),
mAudioMixer(0)
{
mType = PlaybackThread::MIXER;
//混音器对象，传进去的两个参数时基类ThreadBase的，都为0
//这个对象巨复杂，最终混音的数据都由它生成，以后再说...
mAudioMixer = new AudioMixer(mFrameCount, mSampleRate);
}
2. AT调用start
此时，AT得到IAudioTrack对象后，调用start函数。
status_t AudioFlinger::TrackHandle::start() {
return mTrack->start();
} //果然，自己又不干活，交给mTrack了，这个是PlayintThread createTrack_l得到的Track对象
status_t AudioFlinger::PlaybackThread::Track::start()
{
status_t status = NO_ERROR;
sp
//这个Thread就是调用createTrack_l的那个thread对象，这里是MixerThread
if (thread != 0) {
Mutex::Autolock _l(thread->mLock);
int state = mState;
if (mState == PAUSED) {
mState = TrackBase::RESUMING;
} else {
mState = TrackBase::ACTIVE;
}
//把自己由加到addTrack_l了
//奇怪，我们之前在看createTrack_l的时候，不是已经有个map保存创建的track了
//这里怎么又出现了一个类似的操作？
PlaybackThread *playbackThread = (PlaybackThread *)thread.get();
playbackThread->addTrack_l(this);
return status;
}
看看这个addTrack_l函数
status_t AudioFlinger::PlaybackThread::addTrack_l(const sp
{
status_t status = ALREADY_EXISTS;
// set retry count for buffer fill
track->mRetryCount = kMaxTrackStartupRetries;
if (mActiveTracks.indexOf(track) < 0) {
mActiveTracks.add(track);//啊，原来是加入到活跃Track的数组啊
status = NO_ERROR;
}
//我靠，有戏啊！看到这个broadcast，一定要想到：恩，在不远处有那么一个线程正
//等着这个CV呢。
mWaitWorkCV.broadcast();
return status;
}
让我们想想吧。start是把某个track加入到PlayingThread的活跃Track队列，然后触发一个信号事件。由于这个事件是PlayingThread的内部成员变量，而PlayingThread又创建了一个线程，那么难道是那个线程在等待这个事件吗？这时候有一个活跃track，那个线程应该可以干活了吧？
这个线程是MixerThread。我们去看看它的线程函数threadLoop吧。
bool AudioFlinger::MixerThread::threadLoop()
{
int16_t* curBuf = mMixBuffer;
Vector< sp
while (!exitPending())
{
processConfigEvents();
//Mixer进到这个循环中来
mixerStatus = MIXER_IDLE;
{ // scope for mLock
Mutex::Autolock _l(mLock);
const SortedVector< wp
//每次都取当前最新的活跃Track数组
//下面是预备操作，返回状态看看是否有数据需要获取
mixerStatus = prepareTracks_l(activeTracks, &tracksToRemove);
}
//LIKELY，是GCC的一个东西，可以优化编译后的代码
//就当做是TRUE吧
if (LIKELY(mixerStatus == MIXER_TRACKS_READY)) {
// mix buffers...
//调用混音器，把buf传进去，估计得到了混音后的数据了
//curBuf是mMixBuffer，PlayingThread的内部buffer，在某个地方已经创建好了，
//缓存足够大
mAudioMixer->process(curBuf);
sleepTime = 0;
standbyTime = systemTime() + kStandbyTimeInNsecs;
}
有数据要写到硬件中，肯定不能sleep了呀
if (sleepTime == 0) {
//把缓存的数据写到outPut中。这个mOutput是AudioStreamOut
//由Audio HAL的那个对象创建得到。等我们以后分析再说
int bytesWritten = (int)mOutput->write(curBuf, mixBufferSize);
mStandby = false;
} else {
usleep(sleepTime);//如果没有数据，那就休息吧..
}
3. MixerThread核心
到这里，大家是不是有种焕然一新的感觉？恩，对了，AF的工作就是如此的精密，每个部分都配合得丝丝入扣。不过对于我们看代码的人来说，实在搞不懂这么做的好处----哈哈 有点扯远了。
MixerThread的线程循环中，最重要的两个函数：
prepare_l和mAudioMixer->process，我们一一来看看。
uint32_t AudioFlinger::MixerThread::prepareTracks_l(const SortedVector< wp
{
uint32_t mixerStatus = MIXER_IDLE;
//得到活跃track个数，这里假设就是我们创建的那个AT吧，那么count=1
size_t count = activeTracks.size();
float masterVolume = mMasterVolume;
bool masterMute = mMasterMute;
for (size_t i=0 ; i
sp
Track* const track = t.get()；
//得到placement new分配的那个跨进程共享的对象
audio_track_cblk_t* cblk = track->cblk();
//设置混音器，当前活跃的track。
mAudioMixer->setActiveTrack(track->name());
if (cblk->framesReady() && (track->isReady() || track->isStopped()) &&
!track->isPaused() && !track->isTerminated())
{
// compute volume for this track
//AT已经write数据了。所以肯定会进到这来。
int16_t left, right;
if (track->isMuted() || masterMute || track->isPausing() ||
mStreamTypes[track->type()].mute) {
left = right = 0;
if (track->isPausing()) {
track->setPaused();
}
//AT设置的音量假设不为零，我们需要聆听声音！
//所以走else流程
} else {
// read original volumes with volume control
float typeVolume = mStreamTypes[track->type()].volume;
float v = masterVolume * typeVolume;
float v_clamped = v * cblk->volume[0];
if (v_clamped > MAX_GAIN) v_clamped = MAX_GAIN;
left = int16_t(v_clamped);
v_clamped = v * cblk->volume[1];
if (v_clamped > MAX_GAIN) v_clamped = MAX_GAIN;
right = int16_t(v_clamped);
//计算音量
}
//注意，这里对混音器设置了数据提供来源，是一个track，还记得我们前面说的吗？Track从
AudioBufferProvider派生
mAudioMixer->setBufferProvider(track);
mAudioMixer->enable(AudioMixer::MIXING);
int param = AudioMixer::VOLUME;
//为这个track设置左右音量等
mAudioMixer->setParameter(param, AudioMixer::VOLUME0, left);
mAudioMixer->setParameter(param, AudioMixer::VOLUME1, right);
mAudioMixer->setParameter(
AudioMixer::TRACK,
AudioMixer::FORMAT, track->format());
mAudioMixer->setParameter(
AudioMixer::TRACK,
AudioMixer::CHANNEL_COUNT, track->channelCount());
mAudioMixer->setParameter(
AudioMixer::RESAMPLE,
AudioMixer::SAMPLE_RATE,
int(cblk->sampleRate));
} else {
if (track->isStopped()) {
track->reset();
}
//如果这个track已经停止了，那么把它加到需要移除的track队列tracksToRemove中去
//同时停止它在AudioMixer中的混音
if (track->isTerminated() || track->isStopped() || track->isPaused()) {
tracksToRemove->add(track);
mAudioMixer->disable(AudioMixer::MIXING);
} else {
mAudioMixer->disable(AudioMixer::MIXING);
}
}
}
// remove all the tracks that need to be...
count = tracksToRemove->size();
return mixerStatus;
}
看明白了吗？prepare_l的功能是什么？根据当前活跃的track队列，来为混音器设置信息。可想而知，一个track必然在混音器中有一个对应的东西。我们待会分析AudioMixer的时候再详述。
为混音器准备好后，下面调用它的process函数
void AudioMixer::process(void* output)
{
mState.hook(&mState, output);//hook？难道是钩子函数？
}
晕乎，就这么简单的函数？？？
CTRL+左键，hook是一个函数指针啊，在哪里赋值的？具体实现函数又是哪个？
没办法了，只能分析AudioMixer类了。
4. AudioMixer
AudioMixer实现在framework/base/libs/audioflinger/AudioMixer.cpp中
AudioMixer::AudioMixer(size_t frameCount, uint32_t sampleRate)
: mActiveTrack(0), mTrackNames(0), mSampleRate(sampleRate)
{
mState.enabledTracks= 0;
mState.needsChanged = 0;
mState.frameCount = frameCount;
mState.outputTemp = 0;
mState.resampleTemp = 0;
mState.hook = process__nop;//process__nop，是该类的静态函数
track_t* t = mState.tracks;
//支持32路混音。牛死了
for (int i=0 ; i<32 ; i++) {
t->needs = 0;
t->volume[0] = UNITY_GAIN;
t->volume[1] = UNITY_GAIN;
t->volumeInc[0] = 0;
t->volumeInc[1] = 0;
t->channelCount = 2;
t->enabled = 0;
t->format = 16;
t->buffer.raw = 0;
t->bufferProvider = 0;
t->hook = 0;
t->resampler = 0;
t->sampleRate = mSampleRate;
t->in = 0;
t++;
}
}
//其中，mState是在AudioMixer.h中定义的一个数据结构
//注意，source insight没办法解析这个mState，因为....见下面的注释。
struct state_t {
uint32_t enabledTracks;
uint32_t needsChanged;
size_t frameCount;
mix_t hook;
int32_t *outputTemp;
int32_t *resampleTemp;
int32_t reserved[2];
track_t tracks[32];// __attribute__((aligned(32)));《--把这里注释掉
//否则source insight会解析不了这个state_t类型
};
int mActiveTrack;
uint32_t mTrackNames;//names？搞得像字符串，实际是一个int
const uint32_t mSampleRate;
state_t mState
好了，没什么吗。hook对应的可选函数实现有：
process__validate
process__nop
process__genericNoResampling
process__genericResampling
process__OneTrack16BitsStereoNoResampling
process__TwoTracks16BitsStereoNoResampling
AudioMixer构造的时候，hook是process__nop，有几个地方会改变这个函数指针的指向。
这部分涉及到数字音频技术，我就无力讲解了。我们看看最接近的函数
process__OneTrack16BitsStereoNoResampling
void AudioMixer::process__OneTrack16BitsStereoNoResampling(state_t* state, void* output)
{
单track，16bit双声道，不需要重采样,大部分是这种情况了
const int i = 31 - __builtin_clz(state->enabledTracks);
const track_t& t = state->tracks[i];
AudioBufferProvider::Buffer& b(t.buffer);
int32_t* out = static_cast
size_t numFrames = state->frameCount;
const int16_t vl = t.volume[0];
const int16_t vr = t.volume[1];
const uint32_t vrl = t.volumeRL;
while (numFrames) {
b.frameCount = numFrames;
//获得buffer
t.bufferProvider->getNextBuffer(&b);
int16_t const *in = b.i16;
size_t outFrames = b.frameCount;
if UNLIKELY--->不走这.
else {
do {
//计算音量等数据，和数字音频技术有关。这里不说了
uint32_t rl = *reinterpret_cast
in += 2;
int32_t l = mulRL(1, rl, vrl) >> 12;
int32_t r = mulRL(0, rl, vrl) >> 12;
*out++ = (r<<16) | (l & 0xFFFF);
} while (--outFrames);
}
numFrames -= b.frameCount;
//释放buffer。
t.bufferProvider->releaseBuffer(&b);
}
}
好像挺简单的啊，不就是把数据处理下嘛。这里注意下buffer。到现在，我们还没看到取共享内存里AT端write的数据呐。
那只能到bufferProvider去看了。
注意，这里用的是AudioBufferProvider基类，实际的对象是Track。它从AudioBufferProvider派生。
我们用得是PlaybackThread的这个Track
status_t AudioFlinger::PlaybackThread::Track::getNextBuffer(AudioBufferProvider::Buffer* buffer)
{
//一阵暗喜吧。千呼万唤始出来，终于见到cblk了
audio_track_cblk_t* cblk = this->cblk();
uint32_t framesReady;
uint32_t framesReq = buffer->frameCount;
//哈哈，看看数据准备好了没，
framesReady = cblk->framesReady();
if (LIKELY(framesReady)) {
uint32_t s = cblk->server;
uint32_t bufferEnd = cblk->serverBase + cblk->frameCount;
bufferEnd = (cblk->loopEnd < bufferEnd) ? cblk->loopEnd : bufferEnd;
if (framesReq > framesReady) {
framesReq = framesReady;
}
if (s + framesReq > bufferEnd) {
framesReq = bufferEnd - s;
}
获得真实的数据地址
buffer->raw = getBuffer(s, framesReq);
if (buffer->raw == 0) goto getNextBuffer_exit;
buffer->frameCount = framesReq;
return NO_ERROR;
}
getNextBuffer_exit:
buffer->raw = 0;
buffer->frameCount = 0;
return NOT_ENOUGH_DATA;
}
再看看释放缓冲的地方：releaseBuffer，这个直接在ThreadBase中实现了
void AudioFlinger::ThreadBase::TrackBase::releaseBuffer(AudioBufferProvider::Buffer* buffer)
{
buffer->raw = 0;
mFrameCount = buffer->frameCount;
step();
buffer->frameCount = 0;
}
看看step吧。mFrameCount表示我已经用完了这么多帧。
bool AudioFlinger::ThreadBase::TrackBase::step() {
bool result;
audio_track_cblk_t* cblk = this->cblk();
result = cblk->stepServer(mFrameCount);//哼哼，调用cblk的stepServer，更新
服务端的使用位置
return result;
}
到这里，大伙应该都明白了吧。原来AudioTrack中write的数据，最终是这么被使用的呀！！！
恩，看一个process__OneTrack16BitsStereoNoResampling不过瘾，再看看
process__TwoTracks16BitsStereoNoResampling。
void AudioMixer::process__TwoTracks16BitsStereoNoResampling(state_t* state, void*
output)
int i;
uint32_t en = state->enabledTracks;
i = 31 - __builtin_clz(en);
const track_t& t0 = state->tracks[i];
AudioBufferProvider::Buffer& b0(t0.buffer);
en &= ~(1<
i = 31 - __builtin_clz(en);
const track_t& t1 = state->tracks[i];
AudioBufferProvider::Buffer& b1(t1.buffer);
int16_t const *in0;
const int16_t vl0 = t0.volume[0];
const int16_t vr0 = t0.volume[1];
size_t frameCount0 = 0;
int16_t const *in1;
const int16_t vl1 = t1.volume[0];
const int16_t vr1 = t1.volume[1];
size_t frameCount1 = 0;
int32_t* out = static_cast
size_t numFrames = state->frameCount;
int16_t const *buff = NULL;
while (numFrames) {
if (frameCount0 == 0) {
b0.frameCount = numFrames;
t0.bufferProvider->getNextBuffer(&b0);
if (b0.i16 == NULL) {
if (buff == NULL) {
buff = new int16_t[MAX_NUM_CHANNELS * state->frameCount];
}
in0 = buff;
b0.frameCount = numFrames;
} else {
in0 = b0.i16;
}
frameCount0 = b0.frameCount;
}
if (frameCount1 == 0) {
b1.frameCount = numFrames;
t1.bufferProvider->getNextBuffer(&b1);
if (b1.i16 == NULL) {
if (buff == NULL) {
buff = new int16_t[MAX_NUM_CHANNELS * state->frameCount];
}
in1 = buff;
b1.frameCount = numFrames;
} else {
in1 = b1.i16;
}
frameCount1 = b1.frameCount;
}
size_t outFrames = frameCount0 < frameCount1?frameCount0:frameCount1;
numFrames -= outFrames;
frameCount0 -= outFrames;
frameCount1 -= outFrames;
do {
int32_t l0 = *in0++;
int32_t r0 = *in0++;
l0 = mul(l0, vl0);
r0 = mul(r0, vr0);
int32_t l = *in1++;
int32_t r = *in1++;
l = mulAdd(l, vl1, l0) >> 12;
r = mulAdd(r, vr1, r0) >> 12;
// clamping...
l = clamp16(l);
r = clamp16(r);
*out++ = (r<<16) | (l & 0xFFFF);
} while (--outFrames);
if (frameCount0 == 0) {
t0.bufferProvider->releaseBuffer(&b0);
}
if (frameCount1 == 0) {
t1.bufferProvider->releaseBuffer(&b1);
}
}
if (buff != NULL) {
delete [] buff;
}
}
看不懂了吧？？哈哈，知道有这回事就行了，专门搞数字音频的需要好好研究下了！
三 再论共享audio_track_cblk_t
为什么要再论这个？因为我在网上找了下，有人说audio_track_cblk_t是一个环形buffer，环形buffer是什么意思？自己查查！
这个吗，和我之前的工作经历有关系，某BOSS费尽心机想搞一个牛掰掰的环形buffer，搞得我累死了。现在audio_track_cblk_t是环形buffer？我倒是想看看它是怎么实现的。
顺便我们要解释下，audio_track_cblk_t的使用和我之前说的Lock,读/写，Unlock不太一样。为何？
l 第一因为我们没在AF代码中看到有缓冲buffer方面的wait，MixThread只有当没有数据的时候会usleep一下。
l 第二，如果有多个track，多个audio_track_cblk_t的话，假如又是采用wait信号的办法，那么由于pthread库缺乏WaitForMultiObjects的机制，那么到底该等哪一个？这个问题是我们之前在做跨平台同步库的一个重要难题。
1. 写者的使用
我们集中到audio_track_cblk_t这个类，来看看写者是如何使用的。写者就是AudioTrack端，在这个类中，叫user
l framesAvailable，看看是否有空余空间
l buffer，获得写空间起始地址
l stepUser，更新user的位置。
2. 读者的使用
读者是AF端，在这个类中加server。
l framesReady，获得可读的位置
l stepServer，更新读者的位置
看看这个类的定义：
struct audio_track_cblk_t
{
Mutex lock; //同步锁
Condition cv;//CV
volatile uint32_t user;//写者
volatile uint32_t server;//读者
uint32_t userBase;//写者起始位置
uint32_t serverBase;//读者起始位置
void* buffers;
uint32_t frameCount;
// Cache line boundary
uint32_t loopStart; //循环起始
uint32_t loopEnd; //循环结束
int loopCount;
uint8_t out; //如果是Track的话，out就是1，表示输出。
}
注意这是volatile，跨进程的对象，看来这个volatile也是可以跨进程的嘛。
l 唉，又要发挥下了。volatile只是告诉编译器，这个单元的地址不要cache到CPU的缓冲中。也就是每次取值的时候都要到实际内存中去读，而且可能读内存的时候先要锁一下总线。防止其他CPU核执行的时候同时去修改。由于是跨进程共享的内存，这块内存在两个进程都是能见到的，又锁总线了，又是同一块内存，volatile当然保证了同步一致性。
l loopStart和loopEnd这两个值是表示循环播放的起点和终点的，下面还有一个loopCount吗，表示循环播放次数的
那就分析下吧。
先看写者的那几个函数
4 写者分析
先用frameavail看看当前剩余多少空间，我们可以假设是第一次进来嘛。读者还在那sleep呢。
uint32_t audio_track_cblk_t::framesAvailable()
{
Mutex::Autolock _l(lock);
return framesAvailable_l();
}
int32_t audio_track_cblk_t::framesAvailable_l()
{
uint32_t u = this->user; 当前写者位置，此时也为0
uint32_t s = this->server; //当前读者位置，此时为0
if (out) { out为1
uint32_t limit = (s < loopStart) ? s : loopStart;
我们不设循环播放时间吗。所以loopStart是初始值INT_MAX，所以limit=0
return limit + frameCount - u;
//返回0+frameCount-0，也就是全缓冲最大的空间。假设frameCount=1024帧
}
}
然后调用buffer获得其实位置，buffer就是得到一个地址位置。
void* audio_track_cblk_t::buffer(uint32_t offset) const
{
return (int8_t *)this->buffers + (offset - userBase) * this->frameSize;
}
完了，我们更新写者，调用stepUser
uint32_t audio_track_cblk_t::stepUser(uint32_t frameCount)
{
//framecount，表示我写了多少，假设这一次写了512帧
uint32_t u = this->user;//user位置还没更新呢，此时u=0；
u += frameCount;//u更新了，u=512
// Ensure that user is never ahead of server for AudioRecord
if (out) {
//没甚，计算下等待时间
}
//userBase还是初始值为0，可惜啊，我们只写了1024的一半
//所以userBase加不了
if (u >= userBase + this->frameCount) {
userBase += this->frameCount;
//但是这句话很重要，userBase也更新了。根据buffer函数的实现来看，似乎把这个
//环形缓冲铺直了....连绵不绝。
}
this->user = u;//喔，user位置也更新为512了，但是useBase还是0
return u;
}
好了，假设写者这个时候sleep了，而读者起来了。
5 读者分析
uint32_t audio_track_cblk_t::framesReady()
{
uint32_t u = this->user; //u为512
uint32_t s = this->server;//还没读呢，s为零
if (out) {
if (u < loopEnd) {
return u - s;//loopEnd也是INT_MAX，所以这里返回512，表示有512帧可读了
} else {
Mutex::Autolock _l(lock);
if (loopCount >= 0) {
return (loopEnd - loopStart)*loopCount + u - s;
} else {
return UINT_MAX;
}
}
} else {
return s - u;
}
}
使用完了，然后stepServer
bool audio_track_cblk_t::stepServer(uint32_t frameCount)
{
status_t err;
err = lock.tryLock();
uint32_t s = this->server;
s += frameCount; //读了512帧了，所以s=512
if (out) {
}
没有设置循环播放嘛，所以不走这个
if (s >= loopEnd) {
s = loopStart;
if (--loopCount == 0) {
loopEnd = UINT_MAX;
loopStart = UINT_MAX;
}
}
//一样啊，把环形缓冲铺直了
if (s >= serverBase + this->frameCount) {
serverBase += this->frameCount;
}
this->server = s; //server为512了
cv.signal(); //读者读完了。触发下写者吧。
lock.unlock();
return true;
}
6 真的是环形缓冲吗？
环形缓冲是这样一个场景，现在buffer共1024帧。
假设：
l 写者先写到1024帧
l 读者读到512帧
l 那么，写者还可以从头写512帧。
所以，我们得回头看看frameavail是不是把这512帧算进来了。
uint32_t audio_track_cblk_t::framesAvailable_l()
{
uint32_t u = this->user; //1024
uint32_t s = this->server;//512
if (out) {
uint32_t limit = (s < loopStart) ? s : loopStart;
return limit + frameCount - u;返回512，用上了！
}
}
再看看stepUser这句话
if (u >= userBase + this->frameCount) {u为1024，userBase为0，frameCount为1024
userBase += this->frameCount;//好，userBase也为1024了
}
看看buffer
return (int8_t *)this->buffers + (offset - userBase) * this->frameSize;
//offset是外界传入的基于user的一个偏移量。offset-userBase，得到的正式从头开始的那段数据空间。太牛了！
