Vsync垂直同步信号分发和SurfaceFlinger响应执行渲染流程分析（一）

最新推荐文章于 2024-06-18 08:48:31 发布

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本文分析了Android系统中Vsync垂直同步信号的引入背景，以及如何解决界面错乱问题。通过硬件或软件产生Vsync信号，协调CPU、GPU和Display同步进行UI合成、渲染和显示。文章深入探讨了Vsync的产生过程，并介绍了在硬件支持时的注册回调机制，以及SurfaceFlinger在初始化中的角色。

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之前有一篇博客已经讲过一点Android应用程序和SurfaceFlinger建立连接，获取一个binder本地代理对象的过程，有了这个本地代理对象，应用程序就可以使用它调用SurfaceFlinger的UI合成、渲染功能了，可参考：Android Application与SurfaceFlinger连接过程分析，讲的很粗糙，但是我们可以看到一个大致过程，就是在WindowManagerService为每个Activity执行添加窗口addView方法时，创建好了WindowState对象，然后会调用win.attch()方法，和SurfaceFlinger取得连接也就是这个时候建立的。如果大家还想了解更细的话，可以参考老罗的博客：Android应用程序与SurfaceFlinger服务的连接过程分析，这里讲的非常详细。

关于UI合成渲染这块的知识，用到的东西太多了，我也是平时看看书，查查百度，想尽量搞清楚一些，但是目前为止，还是只能了解的部分，无法从全面掌握，也是为了怕自己忘记，所以将自己学习到的总结出来，方便随时查阅，如果能给大家带来帮助，那就更好了。

好了，我们进入正题，话说Android在4.1版本之前，UI界面方面存在很大的一个问题，就是经常会出现界面错乱，Google官方叫Jank，我们来看看下面这幅图：

绘制过程没有采用Vsync同步的情况

从图上我们就很明显可以看出来问题产生的原因了，就是我们的CPU、GPU、Display三个器件需要进行配合对所有的UI进行合成、渲染、显示，但是之前的版本当中，没有一个统一的命令，导致CPU不知道何时开始执行合成，于是推迟了时间，后边的渲染和显示自然也就耽误了，那么就会出现数字1的画面显示了两帧，还有可能出现，数字1的一部分和数字2的一部分显示在同一界面上了，Google为了解决这个问题，所以加入了Vsync垂直同步信息，我们来看看加入了Vsync垂直同步信息后的情况：

加入了Vsync之后的情况

从加入了垂直同步信号后的情况明显可以看出来，情况好了很多，由信号产生模块发出信号，只要信号发出，CPU马上进行合成，完成后交给GPU渲染，最后由Display进行显示，这样的话，就能很好的保证我们的界面显示问题了，当然，任何软件措施都无法保证100%的解决问题，但是从现在实际场景来看效果，确实还是非常满意的。

现在呢，我们就来了解一下Vsync垂直同步信号。从上面的逻辑图当中，应该也很容易看出来，我们需要的是什么呢？就是一个信号产生器就OK了，由它产生信号，指挥CPU、GPU、Display三者对UI进行同步的合成，这样就够了，那么Google在提供这个功能的时候，提供了两种方式：一种是由硬件产生，一种是由软件产生。接下来我们就来看一下Vsync的生产过程，产生的代码在HWComposer.cpp当中，composer的英文意思就是设计者，看着这个名字都让我们非常清晰它的作用，这也是细节之处，高手写出来的代码，处处都是亮点，小到一个变量、一个方法的修饰词，大到一个类、项目框架，里边有很多值得我们学习的地方。下面我们来看一下这块的代码：

HWComposer::HWComposer(
        const sp
    
     & flinger,
        EventHandler& handler)
    : mFlinger(flinger),
      mFbDev(0), mHwc(0), mNumDisplays(1),
      mCBContext(new cb_context),
      mEventHandler(handler),
      mDebugForceFakeVSync(false)
{
    for (size_t i =0 ; i
     
      > 24) & 0xff,
              (hwcApiVersion(mHwc) >> 16) & 0xff);
        if (mHwc->registerProcs) {
            mCBContext->hwc = this;
            mCBContext->procs.invalidate = &hook_invalidate;
            mCBContext->procs.vsync = &hook_vsync;