Android GUI系统之SurfaceFlinger 系列文章目录 android surfaceflinger 框架

一　frameBuffer与Android

当我们的程序想要在屏幕上显示内容时，我们的机制是直接向 FrameBuffer（后面简称FB）写入内容来实现。接下来谈谈 Android 使用 FB 的策略：

如果只有一个 FB，当 APP 写入速度大于 LCD 显示速度时没问题；当 APP 写入速度小于等于 LCD 显示速度时，就会产生卡顿和闪烁，为了解决这个问题，一般采用2个以上 FB。以2个 FB 为例，APP 写入 FB0，LCD 此时渲染 FB1，FB0 写入结束后，LCD 渲染 FB0，此时 APP 写入 FB1，之后不断循环即可。

对于 Android 系统来说，有很多个 APP，如果这些 APP 同时向 FB 写入内容那显示的内容就乱了，因此 需要一个大管家来管理，这个大管家就是 SurfaceFlinger。

二　SurfaceFlinger整体框架简图说明

SurfaceFlinger（后简称SF）主要可以做以下几件事情：

• 给 app 提供 buffer： 通过 gralloc 模块向 ashmen 申请内存得到文件句柄 fd，将 fd 通过 binder 机制传递给对应的 app，app 再执行 mmap 操作即可获得对应的 buffer
• 将 app 发来的 buffer（界面数据）进行合成：根据各个界面的 layer（就是 Z 值，由 WMS 来确定）,把这些排序后的整体 buffer 传递给 HardwareComposer (后简称 HWC)
• 当 HWC 不能处理（无 HWC 硬件、超出 HWC 层数）buffer 时，使用图形库 GL 来处理
• SF 也好，APP 也好，都可以直接调用 EGL 层接口来实现渲染功能

三　最简单的Surface测试程序

为了更好的了解 SurfaceFlinger 的显示流程我们先用最简单的例子感知下最小显示系统。同时后面的章节也会以此来分析 SF 的内部机制。程序代码如下：

#include <cutils/memory.h>
#include <utils/Log.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>
#include <binder/ProcessState.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <gui/Surface.h>
#include <gui/SurfaceComposerClient.h>
#include <android/native_window.h>
 
using namespace android;
 
int main(int argc, char** argv)
{
    // 启动 binder 和它的线程池
    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    ProcessState::self()->startThreadPool();
 
    // 创建 surfaceflinger 的客户端
    sp<SurfaceComposerClient> client = new SurfaceComposerClient();
    
    // 获取 surface
    sp<SurfaceControl> surfaceControl = client->createSurface(String8("resize"),
            160, 240, PIXEL_FORMAT_RGB_565, 0);
    sp<Surface> surface = surfaceControl->getSurface();
 
    //设置 layer，layer 值越大，显示层越靠前
    SurfaceComposerClient::openGlobalTransaction();
    surfaceControl->setLayer(100000);
    SurfaceComposerClient::closeGlobalTransaction();
 
    //获取 buffer->锁定 buffer->写入 buffer->解锁并提交 buffer
    ANativeWindow_Buffer outBuffer;
    surface->lock(&outBuffer, NULL);
    ssize_t bpr = outBuffer.stride * bytesPerPixel(outBuffer.format);
    android_memset16((uint16_t*)outBuffer.bits, 0xF800, bpr*outBuffer.height);
    surface->unlockAndPost();
    sleep(3);
 
    //同上
    surface->lock(&outBuffer, NULL);
    android_memset16((uint16_t*)outBuffer.bits, 0x07E0, bpr*outBuffer.height);
    surface->unlockAndPost();
    sleep(3);
    
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();    
    return 0;
}

对应的Android.mk文件如下：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
 
LOCAL_SRC_FILES:= \
	SurfaceTest.cpp
 
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
	libcutils \
	libutils \
    libui \
    libgui \
    libbinder
 
LOCAL_MODULE:= SurfaceTest
 
LOCAL_MODULE_TAGS := tests
 
include $(BUILD_EXECUTABLE)

程序的显示效果如下（即在界面上显示一个色块 ）：

整个流程总结如下：

获取 SurfaceFlinger->获取 Surface->设置 Layer->获取 Buffer->锁定 buffer->写入 buffer->解锁并提交 buffer