为什么SurfaceFlinger是Android流畅显示的幕后英雄？合成过程详解

一、什么是SurfaceFlinger

SurfaceFlinger 是 Android 系统的核心系统服务之一，负责合成和显示所有图形界面内容。它作为系统级图形合成引擎，接收来自各个应用和系统组件的图形缓冲区（如 SurfaceView、TextureView、系统UI等），通过 GPU 硬件加速 将这些独立的图形层合成为最终的屏幕显示图像，并精确控制帧率同步（VSync）、窗口层级管理、动画渲染和多屏显示等关键功能，确保整个系统的流畅、无撕裂的视觉体验。

二、SurfaceFlinger服务启动和初始化

当系统内核启动第一个用户空间进程init进程后，init进程解析init.rc文件来启动一些必要的系统服务，其中包含：

...
on boot
...
  class_start core
...

class_start core表示启动所有类别属于core的服务，那我们在看下surfaceflinger.rc文件：

service surfaceflinger /system/bin/surfaceflinger
    class core animation
    user system
    group graphics drmrpc readproc
    capabilities SYS_NICE
    onrestart restart --only-if-running zygote
    task_profiles HighPerformance

我们可以看到 class core animation，说明surfaceflinger属于系统核心组同时也属于动画服务组，所以这里我们就可以知道init进程会在系统启动的时候启动core组成员之一的surfaceflinger服务。

那么我们来看下SurfaceFlinger进程对应的类的入口在哪里，怎么看呢，我们可以找到AOSP中SurfaceFlinger模块，找到模块中的frameworks/native/services/surfaceflinger/Android.bp这个文件：

...
filegroup {
   // 看命名可以知道是surfaceflinger二进制文件对应的源码文件
    name: "surfaceflinger_binary_sources",
    srcs: [
        ":libsurfaceflinger_sources",
        // 入口在这个文件中
        "main_surfaceflinger.cpp",
    ],
}
...

SurfaceFlinger被编译生成的二进制文件对应的源码上面说的很清楚了，所以我们知道进程的启动入口就是在类main_surfaceflinger.cpp文件中的main()函数：

int main() {
    // 对于SIGPIPE信号，选择忽略（SIG_ING）
    // SIGPIPE信号可能是连接surfaceflinger的APP异常退出的时候系统发出此信号
    // 这里选择忽略，避免surfaflinger服务被影响kill掉
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

    // 
    hardware::configureRpcThreadpool(1 /* maxThreads */,
            false /* callerWillJoin */);

    // 核心流程1：
    startGraphicsAllocatorService();

    // When SF is launched in its own process, limit the number of
    // binder threads to 4.
    ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4);

    // Set uclamp.min setting on all threads, maybe an overkill but we want
    // to cover important threads like RenderEngine.
    SurfaceFlinger::setSchedAttr(true, __func__);

    // The binder threadpool we start will inherit sched policy and priority
    // of (this) creating thread. We want the binder thread pool to have
    // SCHED_FIFO policy and priority 1 (lowest RT priority)
    // Once the pool is created we reset this thread's priority back to
    // original.
    int newPriority = 0;
    int origPolicy = sched_getscheduler(0);
    struct sched_param origSchedParam;

    int errorInPriorityModification = sched_getparam(0, &origSchedParam);
    if (errorInPriorityModification == 0) {
        int policy = SCHED_FIFO;
        newPriority = sched_get_priority_min(policy);

        struct sched_param param;
        param.sched_priority = newPriority;

        errorInPriorityModification = sched_setscheduler(0, policy, &param);
    }

    // start the thread pool
    sp<ProcessState> ps(ProcessState::self());
    ps->startThreadPool();

    // Reset current thread's policy and priority
    if (errorInPriorityModification == 0) {
        errorInPriorityModification = sched_setscheduler(0, origPolicy, &origSchedParam);
    } else {
        ALOGE("Failed to set SurfaceFlinger binder threadpool priority to SCHED_FIFO");
    }

    // 核心流程2：
    // instantiate surfaceflinger
    sp<SurfaceFlinger> flinger = surfaceflinger::createSurfaceFlinger();

    // Set the minimum policy of surfaceflinger node to be SCHED_FIFO.
    // So any thread with policy/priority lower than {SCHED_FIFO, 1}, will run
    // at least with SCHED_FIFO policy and priority 1.
    if (errorInPriorityModification == 0 &&
        !FlagManager::getInstance().disable_sched_fifo_sf_binder()) {
        flinger->setMinSchedulerPolicy(SCHED_FIFO, newPriority);
    }

    setpriority(PRIO_PROCESS, 0, PRIORITY_URGENT_DISPLAY);

    set_sched_policy(0, SP_FOREGROUND);

    // 核心流程3：
    // initialize before clients can connect
    flinger->init();

    // 核心流程4：
    // publish surface flinger
    sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());
    sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false,
                   IServiceManager::DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | IServiceManager::DUMP_FLAG_PROTO);

    // publish