Android 4.0.3 顯示系統深入理解

1. 簡介      

        網上已經有很多兄弟對Android的顯示系統做了深入解剖，很是佩服。可最近小弟在研究Android4.0時發現出入比較大，也許是Android4.0的修改比較多吧！因為小弟沒有看Android4.0以前的代碼。

       面對這麼復雜一個Android顯示系統，如何入手呢? 根據以前的經驗，不管它有多麼復雜，其功能不就是以下三步曲嗎？

　　1）顯示系統的創建及初始化

       2）畫圖

       3）銷毀

       哪我的分析就從顯示系統的創建及初始化開始吧！由於小弟對Java沒有什麼研究興趣，所有重點就分析Native部分。當然Native的入口就在android_view_Surface.cpp中，此文件主要包含以下兩部分給Java層調用：

       1）gSurfaceSessionMethods： 操作SurfaceSession的方法

       2）gSurfaceMethods：操作Surface的方法

2. android_view_Surface.cpp

2.1 SurfaceSession操作方法

1. static JNINativeMethod gSurfaceSessionMethods[] = {    
2.     {"init",     "()V",  (void*)SurfaceSession_init }, //創建SurfaceComposerClient    
3.     {"destroy",  "()V",  (void*)SurfaceSession_destroy }, //直接銷毀SurfaceComposerClient    
4.     {"kill",     "()V",  (void*)SurfaceSession_kill },//先clear,再銷毀SurfaceComposerClient   
5. };    

2.1.1 SurfaceSession_init

        其功能如下：

        1）創建SurfaceComposerClient對象

        2）調用SurfaceComposerClient::onFirstRef方法

        現在已經進入到SurfaceComposerClient的地盤，根據其名字含義，它應該是一個進行Surface合成的客戶端，通過它發命令給SurfaceFlinger來進行需要的操作。其初始化流程如下圖所示：

2.1.2 SurfaceComposerClient.cpp中的寶貝

        為了方便後面的理解，先看看SurfaceComposerClient中有些什麼寶貝來完成這個任務。在其中定義了如下幾個類：

2.1.2.1 ComposerService(獲取SurfaceFlinger服務)

        一看到名字為Service，應該是用於從SurfaceFlinger中獲取Service以建立連接關系<它是一個單實例，一個進程有且只有一個實例對象>，然後供後面進行相關的操作。其構造函數代碼如下：      

1. class ComposerService : public Singleton<ComposerService>  
2. {  
3.     //實質為BpSurfaceComposer,通過它與SurfaceFlinger進行通信，   
4.     //BnSurfaceComposer是SurfaceFlinger基類中的一個   
5.     sp<ISurfaceComposer> mComposerService;  
6.   
7.     //實質為BpMemoryHeap,它在SurfaceFlinger中對應為管理一個4096字節的   
8.     //一個MemoryHeapBase對象，在SurfaceFlinger::readyToRun中創建   
9.     sp<IMemoryHeap> mServerCblkMemory;  
10.       
11.     //為MemoryHeapBase管理的內存在用戶空間的基地址，通過mmap而來，   
12.     //具體見MemoryHeapBase::mapfd   
13.     surface_flinger_cblk_t volatile* mServerCblk;  
14.     ComposerService();  
15.     friend class Singleton<ComposerService>;  
16. public:  
17.     static sp<ISurfaceComposer> getComposerService();  
18.     static surface_flinger_cblk_t const volatile * getControlBlock();  
19. };  
20.   
21. ComposerService::ComposerService()  
22. : Singleton<ComposerService>() {  
23.     const String16 name("SurfaceFlinger");  
24.     //獲取SurfaceFlinger服務，即BpSurfaceComposer對象   
25.     while (getService(name, &mComposerService) != NO_ERROR) {  
26.         usleep(250000);  
27.     }  
28.     //獲取共享內存塊   
29.     mServerCblkMemory = mComposerService->getCblk();  
30.     //獲取共享內存塊基地址   
31.     mServerCblk = static_cast<surface_flinger_cblk_t volatile *>(  
32.             mServerCblkMemory->getBase());  
33. }  

      由此可見，ComposerService主要是獲取SurfaceFlinger服務、獲取在SurfaceFlinger::readyToRun中創建的共享內存塊及其基地址。在Client中，誰要想與SurfaceFlinger通信，需要通過接口getComposerService來獲取此BpSurfaceComposer。

     此ComposerService是在調用ComposerService::getInstance時進行有且只有一個的實例化，因為前面講過，它是一個單實例。

2.1.2.2 Composer

      它也是一個單實例，管理並發送每個layer的ComposerState。其定義如下：

1. struct ComposerState {  
2.     sp<ISurfaceComposerClient> client;  
3.     layer_state_t state;  
4.     status_t    write(Parcel& output) const;  
5.     status_t    read(const Parcel& input);  
6. };  
7.   
8. class Composer : public Singleton<Composer>  
9. {  
10.     friend class Singleton<Composer>;  
11.   
12.     mutable Mutex               mLock;  
13.     //SurfaceComposerClient+SurfaceID與一個ComposerState一一對應   
14.     SortedVector<ComposerState> mStates;       
15.     int                         mOrientation;//整個屏幕的方向   
16.     Composer() : Singleton<Composer>(),  
17.         mOrientation(ISurfaceComposer::eOrientationUnchanged) { }  
18.     //通過BpSurfaceComposer把mStates發送給SurfaceFlinger處理   
19.     void closeGlobalTransactionImpl();  
20.   
21.     //根據client和id從mStates中獲取對應原ComposerState,從而獲取對應的layer_state_t   
22.     layer_state_t* getLayerStateLocked(  
23.             const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id);  
24.   
25. public:  
26.     //設置與client和id對應的layer_state_t中的位置信息,並保存在mStates中   
27.     status_t setPosition(const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id,  
28.             float x, float y);  
29.     //設置與client和id對應的layer_state_t中的Size信息,並保存在mStates中   
30.     status_t setSize(const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id,  
31.             uint32_t w, uint32_t h);  
32.     //設置與client和id對應的layer_state_t中的z-order信息,並保存在mStates中   
33.     status_t setLayer(const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id,  
34.             int32_t z);  
35.     //設置與client和id對應的layer_state_t中的flags信息,並保存在mStates中   
36.     status_t setFlags(const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id,  
37.             uint32_t flags, uint32_t mask);  
38.     //設置與client和id對應的layer_state_t中的透明區域信息,並保存在mStates中   
39.     status_t setTransparentRegionHint(  
40.             const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id,  
41.             const Region& transparentRegion);  
42.     //設置與client和id對應的layer_state_t中的alpha信息,並保存在mStates中   
43.     status_t setAlpha(const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id,  
44.             float alpha);  
45.     //設置與client和id對應的layer_state_t中的矩陣信息,並保存在mStates中   
46.     status_t setMatrix(const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id,  
47.             float dsdx, float dtdx, float dsdy, float dtdy);  
48.     //設置與client和id對應的layer_state_t中的位置信息,並保存在mStates中   
49.     status_t setFreezeTint(  
50.             const sp<SurfaceComposerClient>& client, SurfaceID id,  
51.             uint32_t tint);  
52.     //設置整個屏幕的方向   
53.     status_t setOrientation(int orientation);  
54.     //通過BpSurfaceComposer把mStates發送給SurfaceFlinger處理   
55.     static void closeGlobalTransaction() {  
56.         Composer::getInstance().closeGlobalTransactionImpl();  
57.     }  
58. }  

      把上面的comments看完就明白了，Composer管理每個SurfaceComposerClient中的每一個Surface的狀態，並記錄在ComposerState的layer_state_t中，然後調用者可以調用其closeGlobalTransaction方法把這些mStates發送給SurfaceFlinger處理（處理函數為：SurfaceFlinger::setTransactionState）。

      誰來調用它的方法設置層的屬性及發送mStates呢? -----答案是由SurfaceComposerClient來調用。