Audio System 之一：AudioTrack如何与AudioFlinger交换音频数据（下）

framesReady()用于获取FIFO中可读取的空间大小。

uint32_t audio_track_cblk_t::framesReady()
{
    uint32_t u = this->user;
    uint32_t s = this->server;
    if (out) {
        if (u < loopEnd) {
            return u - s;
        } else {
            Mutex::Autolock _l(lock);
            if (loopCount >= 0) {
                return (loopEnd - loopStart)*loopCount + u - s;
            } else {
                return UINT_MAX;
            }
        }
    } else {
        return s - u;
    }
}

我们看看下面的示意图：

               _____________________________________________

               ^                          ^                             ^                           ^

        buffer_start              server(s)                 user(u)                  buffer_end

 很明显，frameReady = u - s，frameAvalible = frameCount - frameReady = frameCount - u + s

 可能有人会问，应为这是一个环形的buffer，一旦user越过了buffer_end以后，应该会发生下面的情况：

                _____________________________________________

               ^                ^             ^                                                     ^

        buffer_start     user(u)     server(s)                                   buffer_end

这时候u在s的前面，用上面的公式计算就会错误，但是android使用了一些技巧，保证了上述公式一直成立。我们先看完下面三个函数的代码再分析：

uint32_t audio_track_cblk_t::stepUser(uint32_t frameCount)
{
    uint32_t u = this->user;
    u += frameCount;
    ......
    if (u >= userBase + this->frameCount) {
        userBase += this->frameCount;
    }
    this->user = u;
    ......
    return u;
}

bool audio_track_cblk_t::stepServer(uint32_t frameCount)
{
    // the code below simulates lock-with-timeout
    // we MUST do this to protect the AudioFlinger server
    // as this lock is shared with the client.
    status_t err;
    err = lock.tryLock();
    if (err == -EBUSY) { // just wait a bit
        usleep(1000);
        err = lock.tryLock();
    }
    if (err != NO_ERROR) {
        // probably, the client just died.
        return false;
    }
    uint32_t s = this->server;
    s += frameCount;
    // 省略部分代码
     // ......
    if (s >= serverBase + this->frameCount) {
        serverBase += this->frameCount;
    }
    this->server = s;
    cv.signal();
    lock.unlock();
    return true;
}

void* audio_track_cblk_t::buffer(uint32_t offset) const
{
    return (int8_t *)this->buffers + (offset - userBase) * this->frameSize;
}

stepUser()和stepServer的作用是调整当前偏移的位置，可以看到，他们仅仅是把成员变量user或server的值加上需要移动的数量，user和server的值并不考虑FIFO的边界问题，随着数据的不停写入和读出，user和server的值不断增加，只要处理得当，user总是出现在server的后面，因此frameAvalible()和frameReady()中的算法才会一直成立。根据这种算法，user和server的值都可能大于FIFO的大小：framCount，那么，如何确定真正的写指针的位置呢？这里需要用到userBase这一成员变量，在stepUser()中，每当user的值越过(userBase+frameCount)，userBase就会增加frameCount，这样，映射到FIFO中的偏移总是可以通过(user-userBase)获得。因此，获得当前FIFO的写地址指针可以通过成员函数buffer()返回：

p = mClbk->buffer(mclbk->user);

在AudioTrack中，封装了两个函数：obtainBuffer()和releaseBuffer()操作FIFO，obtainBuffer()获得当前可写的数量和写指针的位置，releaseBuffer()则在写入数据后被调用，它其实就是简单地调用stepUser()来调整偏移的位置。

IMemory接口

在createTrack的过程中，AudioFlinger会根据传入的frameCount参数，申请一块内存，AudioTrack可以通过IAudioTrack接口的getCblk()函数获得指向该内存块的IMemory接口，然后AudioTrack通过该IMemory接口的pointer()函数获得指向该内存块的指针，这块内存的开始部分就是audio_track_cblk_t结构，紧接着是大小为frameSize的FIFO内存。

IMemory->pointer() ---->|_______________________________________________________

                                     |__audio_track_cblk_t__|_______buffer of FIFO(size==frameCount)____|

看看AudioTrack的createTrack()的代码就明白了：

sp track = audioFlinger->createTrack(getpid(),
                                                      streamType,
                                                      sampleRate,
                                                      format,
                                                      channelCount,
                                                      frameCount,
                                                      ((uint16_t)flags) << 16,
                                                      sharedBuffer,
                                                      output,
                                                      &status);
    // 得到IMemory接口
    sp cblk = track->getCblk();
    mAudioTrack.clear();
    mAudioTrack = track;
    mCblkMemory.clear();
    mCblkMemory = cblk;
    // 得到audio_track_cblk_t结构
    mCblk = static_cast(cblk->pointer());
    // 该FIFO用于输出
    mCblk->out = 1;
    // Update buffer size in case it has been limited by AudioFlinger during track creation
    mFrameCount = mCblk->frameCount;
    if (sharedBuffer == 0) {
       // 给FIFO的起始地址赋值
        mCblk->buffers = (char*)mCblk + sizeof(audio_track_cblk_t);
    } else {
        ..........
    }