Android display架构分析七-Surfaceflinger process流程分析

根据前面的介绍，surfaceflinger作为一个server process，上层的应用程序（作为client）通过Binder方式与其进行通信。Surfaceflinger作为一个thread，这里把它分为3个部分，如下：

1、 Thread本身处理部分，包括初始化以及thread loop。

2、 Binder部分，负责接收上层应用的各个设置和命令，并反馈状态标志给上层。

3、 与底层的交互，负责调用底层接口（HAL）。

结构图如下：

注释：

a、 Binder接收到应用程序的命令（如创建surface、设置参数等），传递给flinger。

b、 Flinger完成对应命令后将相关结果状态反馈给上层。

c、 在处理上层命令过程中，根据需要设置event（主要和显示有关），通知Thread Loop进行处理。

d、 Flinger根据上层命令通知底层进行处理（主要是设置一些参数，Layer、position等）

e、 Thread Loop中进行surface的合成并通知底层进行显示（Post buffer）。

f、 DisplayHardware层根据flinger命令调用HAL进行HW的操作。

下面来具体分析一些SurfaceFlinger中重要的处理函数以及surface、Layer的属性

1）、readToRun

SurfaceFlinger thread的初始化函数，主要任务是分配内存和设置底层接口(EGL&HAL)。

status_t SurfaceFlinger::readyToRun()

｛

…

…

mServerHeap = new MemoryDealer(4096, MemoryDealer::READ_ONLY);//为IPC分配共享内存

…

mSurfaceHeapManager = new SurfaceHeapManager(this, 8 << 20);//为flinger分配heap，大小为8M，存放具体的显示数据

    {

       // initialize the main display

        GraphicPlane& plane(graphicPlane(dpy));

        DisplayHardware* const hw = new DisplayHardware(this, dpy);

        plane.setDisplayHardware(hw);//保存显示接口

}

//获取显示相关参数

    const GraphicPlane& plane(graphicPlane(dpy));

    const DisplayHardware& hw = plane.displayHardware();

    const uint32_t w = hw.getWidth();

    const uint32_t h = hw.getHeight();

    const uint32_t f = hw.getFormat();

…

…

    // Initialize OpenGL|ES

    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);

    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);

    glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);

    glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

    glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);

…

…

｝

2）、ThreadLoop

Surfaceflinger的loop函数，主要是等待其他接口发送的event，进行显示数据的合成以及显示

bool SurfaceFlinger::threadLoop()

{

    waitForEvent();//等待其他接口的signal event

…

…

    // post surfaces (if needed)

    handlePageFlip();//处理翻页机制

    const DisplayHardware& hw(graphicPlane(0).displayHardware());

    if (LIKELY(hw.canDraw()))

   {

        // repaint the framebuffer (if needed)

        handleRepaint();//合并所有layer并填充到buffer中去

…

…

        postFramebuffer();//互换front buffer和back buffer，调用EGL接口进行显示

    }

…

…

}

3）、createSurface

提供给应用程序的主要接口，该接口可以创建一个surface，底层会根据参数创建layer以及分配内存，surface相关参数会反馈给上层

sp<ISurface> SurfaceFlinger::createSurface(ClientID clientId, int pid,

        ISurfaceFlingerClient::surface_data_t* params,

        DisplayID d, uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format,

        uint32_t flags)

｛

…

…

    int32_t id = c->generateId(pid);

    if (uint32_t(id) >= NUM_LAYERS_MAX) //NUM_LAYERS_MAX=31

    {

        LOGE("createSurface() failed, generateId = %d", id);

        return

    }

…

layer = createNormalSurfaceLocked(c, d, id, w, h, format, flags);//创建layer，根据参数（宽高格式）分配内存（共2个buffer：front/back buffer）

    if (layer)

    {

        setTransactionFlags(eTransactionNeeded);

        surfaceHandle = layer->getSurface();//创建surface

        if (surfaceHandle != 0)

            surfaceHandle->getSurfaceData(params);//创建的surface参数反馈给应用层

    }

｝

４）、setClientState

处理上层的各个命令，并根据flag设置event通知Threadloop进行处理

status_t SurfaceFlinger::setClientState(

        ClientID cid,

        int32_t count,

        const layer_state_t* states)

{

    Mutex::Autolock _l(mStateLock);

    uint32_t flags = 0;

    cid <<= 16;

    for (int i=0 ; i<count ; i++) //检测所有存在layer的状态标志

    {

        const layer_state_t& s = states[i];

        LayerBaseClient* layer = getLayerUser_l(s.surface | cid);

        if (layer)

             {

            const uint32_t what = s.what;

            // 检测应用层是否设置各个标志，如果有则通知底层完成对应操作，并通知ThreadLoop做对应的处理

            if (what & eDestroyed) //删除该层Layer

                 {

                if (removeLayer_l(layer) == NO_ERROR)

                 {

                    flags |= eTransactionNeeded;

                    continue;

                }

            }

            if (what & ePositionChanged) //显示位置变化

                 {

                if (layer->setPosition(s.x, s.y))

                    flags |= eTraversalNeeded;

            }

            if (what & eLayerChanged) //Layer改变

                 {

                if (layer->setLayer(s.z))

                  {

                    mCurrentState.layersSortedByZ.reorder(

                            layer, &Layer::compareCurrentStateZ);

                    flags |= eTransactionNeeded|eTraversalNeeded;

                }

            }

            if (what & eSizeChanged)

                  {

                if (layer->setSize(s.w, s.h))//设置宽高变化

                    flags |= eTraversalNeeded;

            }

            if (what & eAlphaChanged) {//设置Alpha效果

                if (layer->setAlpha(uint8_t(255.0f*s.alpha+0.5f)))

                  flags |= eTraversalNeeded;

            }

            if (what & eMatrixChanged) {//矩阵参数变化

                if (layer->setMatrix(s.matrix))

                    flags |= eTraversalNeeded;

            }

            if (what & eTransparentRegionChanged) {//显示区域变化

                if (layer->setTransparentRegionHint(s.transparentRegion))

                    flags |= eTraversalNeeded;

            }

            if (what & eVisibilityChanged) {//是否显示

                if (layer->setFlags(s.flags, s.mask))

                    flags |= eTraversalNeeded;

            }

        }

    }

if (flags)

{

        setTransactionFlags(flags);//通过signal通知ThreadLoop

    }

    return NO_ERROR;

}

5）、composeSurfaces

该接口在Threadloop中被调用，负责将所有存在的surface进行合并，OpenGl模块负责这个部分。

6）、postFramebuffer

该接口在Threadloop中被调用，负责将合成好的数据（存于back buffer中）推入在front buffer中，然后调用HAL接口命令底层显示。

7）、从3中可知，上层每创建一个surface的时候，底层都会同时创建一个layer，下面看一下surface及layer的相关属性。

Note：code中相关结构体太大，就不全部罗列出来了

A、Surface相关属性（详细参考文件surface.h）

a1：SurfaceID：根据此ID把相关surface和layer对应起来

a2：SurfaceInfo

包括宽高格式等信息

a3：2个buffer指针、buffer索引等信息

B、Layer相关属性（详细参考文件layer.h/layerbase.h/layerbitmap.h）

包括Layer的ID、宽高、位置、layer、alpha指、前后buffer地址及索引、layer的状态信息（如eFlipRequested、eBusy、eLocked等）