7.SurfaceFlinger
SurfaceFlinger在前面的篇幅了,多有涉及。
SurfaceFlinger是GUI刷新UI的核心,所以任何关于SurfaceFlinger的改进都会对android UI系统有重大影响。
SurfaceFlinger主要分为4个部分
1)黄油计划---project butter
2)启动过程
3)SurfaceFlinger & BufferQueue的关系
4)Vsync信号的处理
7.1黄油计划
就是给android系统,图上一层“黄油”。我们来看看andorid是怎么给SurfaceFlinger涂上这层黄油的。
butter 由2个组成部分,Vsync & Triple buffer。
Triple buffer:
上面讲到双缓冲区技术,也提到FrameBufferNativeWindow 在申请buffer的时候,可以是2,或者是3.
这个3 就是马上要讲到的Triple Buffer技术。
我们先会过来看看双缓冲技术。
之前说 双缓冲,是把一个buffer放在bitmap上,等到这个所有元素都准备好以后,在把bitmap刷到屏幕上。
这样会解决卡顿的感觉。
我们考虑一种情况,假设屏幕刷新频率是66Hz,CPU频率是100Hz.
之前已经讲了双缓冲技术,这里简单过一下。
如上面的假设,UI的刷新是0.015s,而buffer的准备是0.01s
一个Frame Buffer代表一帧图像。
0.01s:
此时,buffer已经准备好数据,而显示器只显示了图像的2/3
0.015s
显示器显示了第一帧图像,而buffer已经填充了第二帧的1/3
0.02s
Buffer已经准备好了第二帧,而显示器出现了问题,1/3的内容属于第二帧,2/3的内容属于第一帧。
这就是android引入双缓冲技术的原因。
如果buffer准备的时间,比屏幕刷新图像的速度慢呢?
显示屏的每一次刷新,就是对显示器屏幕的扫描,但是它是有间隔的(物理设备嘛,肯定有这个间隔)。
典型的PC显示器屏幕刷新频率是60Hz,这是因为一秒60帧,从人的角度看,就会觉得很流畅。
所以间隔1/60秒,也就是16ms 如果我们准备时间<=16ms,那就可以做到“无缝连接”。画面就很流程。
这段空隙称为VBI。 这个时间就是交换缓冲区最佳的时间。而这个交换的动作就是Vsync 也是SurfaceFlinger的重点。
如果我们图像准备时间<=16ms. OK,画面是很流畅的,但是我们无法保证设备性能一定很very good。所以也有可能画面准备时间超过16ms
我们看看这张图。
7.2 SurfaceFlinger的启动
SurfaceFlinger 我们前面已经说了,它其实就是一个service。
void SurfaceFlinger::onFirstRef() { mEventQueue.init(this); }
初始化事件队列。
void MessageQueue::init(const sp<SurfaceFlinger>& flinger) { mFlinger = flinger; mLooper = new Looper(true); mHandler = new Handler(*this); }
创建了looper & Handler
但是这个looper什么时候起来的呢?
void MessageQueue::waitMessage() { do { IPCThreadState::self()->flushCommands(); int32_t ret = mLooper->pollOnce(-1); switch (ret) { case Looper::POLL_WAKE: case Looper::POLL_CALLBACK: continue; case Looper::POLL_ERROR: ALOGE("Looper::POLL_ERROR"); case Looper::POLL_TIMEOUT: // timeout (should not happen) continue; default: // should not happen ALOGE("Looper::pollOnce() returned unknown status %d", ret); continue; } } while (true); }
可以看到最终会调用looper启动函数。可以看到Looper::POLL_TIMEOUT: android什么都没做,尽管它们不应该发生。
其实handler兜了一圈,发现最后还是回到surfaceflinger来处理:
void SurfaceFlinger::onMessageReceived(int32_t what) { ATRACE_CALL(); switch (what) { case MessageQueue::TRANSACTION: { handleMessageTransaction(); break; } case MessageQueue::INVALIDATE: { bool refreshNeeded = handleMessageTransaction(); refreshNeeded |= handleMessageInvalidate(); refreshNeeded |= mRepaintEverything; if (refreshNeeded) { // Signal a refresh if a transaction modified the window state, // a new buffer was latched, or if HWC has requested a full // repaint signalRefresh(); } break; } case MessageQueue::REFRESH: { handleMessageRefresh(); break; } } }
7.3 client
任何有UI界面App都在surfaceflinger里面有client。
所以是一个app对应一个surfaceflinger里面的client(ISurfaceComposerClient)。
下面我们来分析surfaceflinger的2个重要函数:
sp<ISurfaceComposerClient> SurfaceFlinger::createConnection() { sp<ISurfaceComposerClient> bclient; sp<Client> client(new Client(this)); status_t err = client->initCheck(); if (err == NO_ERROR) { bclient = client; } return bclient; }
返回ISurfaceComposerClient,也就是client的bind对象实体。
其实就上面标红的一句,进行必要的有效性检查,现在代码:
status_t Client::initCheck() const { return NO_ERROR; }
有了clinet以后,看下surface的产生。
status_t Client::createSurface( const String8& name, uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format, uint32_t flags, sp<IBinder>* handle, sp<IGraphicBufferProducer>* gbp) { /* * createSurface must be called from the GL thread so that it can * have access to the GL context. */ class MessageCreateLayer : public MessageBase { SurfaceFlinger* flinger; Client* client; sp<IBinder>* handle; sp<IGraphicBufferProducer>* gbp; status_t result; const String8& name; uint32_t w, h; PixelFormat format; uint32_t flags; public: MessageCreateLayer(SurfaceFlinger* flinger, const String8& name, Client* client, uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format, uint32_t flags, sp<IBinder>* handle, sp<IGraphicBufferProducer>* gbp) : flinger(flinger), client(client), handle(handle), gbp(gbp), name(name), w(w), h(h), format(format), flags(flags) { } status_t getResult() const { return result; } virtual bool handler() { result = flinger->createLayer(name, client, w, h, format, flags, handle, gbp); return true; } }; sp<MessageBase> msg = new MessageCreateLayer(mFlinger.get(), name, this, w, h, format, flags, handle, gbp); mFlinger->postMessageSync(msg); return static_cast<MessageCreateLayer*>( msg.get() )->getResult(); }
到来到去,其实就2句话:
postMessageSync,其实就是一开始不会直接创建surface,然后放入surfaceflinger队列里,这样不会打断现在的操作。
然后启动createlayer方法。这个方法之前已经分析过了。
参考:
《深入理解android内核设计思想》 林学森