Android显示系统（09）- SurfaceFlinger的使用

红米饭配南瓜汤

已于 2025-01-20 17:53:02 修改

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分类专栏： Android显示系统 Android 文章标签： android 媒体音视频

于 2024-12-10 11:54:38 首次发布

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一、前言：

之前文章讲解了Android显示系统的架构，并且花了大量时间介绍了OpenGL ES，以及为了保证OpenGL ES的平台无关性，Android引入的EGL。不过我们都是借助于GLSurfaceView来学习的，而我们构建GLSurfaceView对象的时候，在Native层做了很多的事情，其中，大多数逻辑都是SurfaceFlinger辅助我们完成的，它才是整个Android显示系统的核心。

SurfaceFlinger最重要的职责就是合成各个App传递过来的Surface。本文先学会在Native层使用SurfaceFlinger，后续根据代码一点点引入不同知识。

**说明：**后续文章如果出现SF那就是我对SurfaceFlinger的缩写。

二、BootAnimation：

读者可能很郁闷，讲SF的使用，怎么突然蹦出来这么一个东西。其实，BootAnimation是 Android 系统启动时显示的动画，通常包括启动画面、动画效果和加载过程中的图形展示。要学习Native层显示系统，它是最好的程序之一，因为，此时AMS、WMS那些复杂的服务还没有启动，干扰项少！

1、启动：

在Android.bp当中启动bootanim.rc；
解析文件内容启动BootAnimation进程;
启动之后，就会调用BootAnimation的main函数；

这是base\cmds\bootanimation\bootanim.rc内容，我都贴心的加了注释。

# 这行定义了一个名为 bootanim 的服务，服务的可执行文件是 /system/bin/bootanimation。
service bootanim /system/bin/bootanimation
    # 这行指定了服务的类别。将其归类为 core 和 animation 意味着该服务属于系统的核心服务及动画服务类别，可能影响其调度和优先级
    class core animation
    # 这行指定了运行该服务的用户身份是 graphics
    user graphics
    # 这行指定该服务属于 graphics 和 audio 组。这样做是为了允许该服务访问所需的资源和设备，因此图形和音频相关的权限会得到支持。
    group graphics audio
    # 这表示该服务在系统启动时不会自动启动。
    disabled
    # 这个关键字指明该服务是一种一次性服务。它在启动后会运行一次并退出，而不是保持在后台持续运行
    oneshot
    # 这行设置了 I/O 调度优先级，rt 表示实时优先级，0 是优先级值。设置为 0 表示它具有较低的实时优先级
    ioprio rt 0
    # 这一行表示将该服务的进程 ID（PID）写入到特定路径 /dev/stune/top-app/tasks 中
    writepid /dev/stune/top-app/tasks

注意，其中这一行disabled表示这个服务不会自己启动，为什么呢？因为它要渲染开机画面，离不开大佬SurfaceFlinger，SurfaceFlinger启动之后，会将这个改成enable，然后，bootanimation服务就启动了，启动后当然就要执行main函数了。

2、流程概述：

我们假设自己没有阅读过BootAnimation，但是，我们对SurfaceFlinger比较熟悉，我们觉得应该怎么做？

获得SurfaceFlinger服务；
通过SurfaceFlinger创建Surface;
开始循环：
- 得到surface里面的buffer；
- 设置给渲染引擎（比如之前的OpenGL ES），往buffer填充数据；
- 提交填充好的buffer；

后续我们阅读完开机动画代码之后再总结，只是会详细很多，透过现象看本质，大体思路不会变。

3、main函数：

文件路径：base\cmds\bootanimation\bootanimation_main.cpp

代码如下：

int main()
{
   
   
    setpriority(PRIO_PROCESS, 0, ANDROID_PRIORITY_DISPLAY);

    bool noBootAnimation = bootAnimationDisabled();
    ALOGI_IF(noBootAnimation,  "boot animation disabled");
    if (!noBootAnimation) {
   
   

        sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
        ProcessState::self()->startThreadPool();

        // create the boot animation object (may take up to 200ms for 2MB zip)
        sp<BootAnimation> boot = new BootAnimation(audioplay::createAnimationCallbacks());

        waitForSurfaceFlinger();

        boot->run("BootAnimation", PRIORITY_DISPLAY);

        ALOGV("Boot animation set up. Joining pool.");

        IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    }
    return 0;
}

总体来看：

负责设置进程的优先级，检查是否禁用 BootAnimation，启动并设置 BootAnimation 相关的状态和资源，同时确保在 SurfaceFlinger 可用后开始播放动画。通过这样的结构，系统能够顺利地处理BootAnimation的显示，确保用户在设备开机时有良好的视觉体验。

详细看看：

设置进程优先级：
```
setpriority(PRIO_PROCESS, 0, ANDROID_PRIORITY_DISPLAY);
```
- PRIO_PROCESS 指定要修改的是进程的优先级。
- 0 表示当前进程（即当前执行的 main 函数）。
- ANDROID_PRIORITY_DISPLAY 是一个常量，通常是在 Android 中用于设置与显示相关的进程优先级，确保 Boot Animation 在显示时有足够的资源进行渲染。
检查是否禁用 BootAnimation:
```
bool noBootAnimation = bootAnimationDisabled();
```
如果没有禁用，才会执行主要逻辑；
打开Binder，并启动线程池：

因为SF就是一个Binder服务，要想访问SF，必须先打开Binder；
```
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
ProcessState::self()->startThreadPool();
```
其实ProcessState::self()主要作用就是打开binder，并将进程和线程的相关信息设置进binder的binder_proc,binder_thread结构当中。接着通过startThreadPool()启动线程池，主要处理 IPC（进程间通信）请求。这样可以在后台异步处理工作而不阻塞主线程。
创建 BootAnimation 对象，并设置音频回调函数：
```
sp<BootAnimation> boot = new BootAnimation(audioplay::createAnimationCallbacks());
```
这回调函数应该是播放那个开机完了噔噔噔噔的，我没看！！
等待 SurfaceFlinger可用：
```
waitForSurfaceFlinger();
```
运行BootAnimation：
```
boot->run("BootAnimation", PRIORITY_DISPLAY);
```
传入“BootAnimation”的名称和显示优先级 PRIORITY_DISPLAY。
加入线程池：
```
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
```
当前的线程（也就是main方法所在的线程）加入Binder的线程池，并阻塞住，保证当前进程不退出。

4、启动BootAnimation:

4.1、重要方法：

sp指针是Android当中的一个强智能指针（strong pointer，不是smart pointer），对应的还有wp就是weak pointer。
BootAnimation继承自Thread和DeathRecipient（DeathRecipient继承了RefBase），也就是说BootAnimation