Android SurfaceFlinger中的Layer,LayerDim,LayerBlur,LayerBuffer

應用程序中不同類型的Surface,在FrameWorks本地層的SurfaceFlinger中，分別對應著不同的Layer類，本文主要是討論這幾種Layer的實現和差異。

閱讀本文之前，最好對SurfaceFlinger這個系統服務有所了解，可以參閱我的以下兩篇文章：

• Android SurfaceFlinger中的SharedClient -- 客戶端（Surface）和服務端（Layer）之間的顯示緩沖區管理
• Android SurfaceFlinger中的工作線程：threadLoop()

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視覺效果

下面幾張圖片分別表示了不同Layer產生的視覺效果：

• Layer對應普通的窗口
• LayerDim 會使他後面的窗口產生一個變暗的透明效果
• LayerBlur在LayerDim的基礎上，背景會產生模糊的效果

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創建Layer

默認地，創建普通的窗口Surface，在SurfaceFlinger中會創建Layer類，如果想創建LayerDim或LayerBlur，應用程序需要在綁定View之前設置一下窗口的標志位：

創建LayerDim效果：

 

@Override  
protected void onCreate(Bundle icicle) {  
    // Be sure to call the super class.  
    super.onCreate(icicle);  
 
    // Have the system blur any windows behind this one.  
    getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_DIM_BEHIND,  
            WindowManager.LayoutParams.FLAG_DIM_BEHIND);  
    ......  
    setContentView(......);  
} 

 

 

創建LayerBlur效果：

 

@Override  
protected void onCreate(Bundle icicle) {  
    // Be sure to call the super class.  
    super.onCreate(icicle);  
 
    // Have the system blur any windows behind this one.  
    getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_BLUR_BEHIND,  
            WindowManager.LayoutParams.FLAG_BLUR_BEHIND);  
    ......  
    setContentView(......);  
} 

 

 

相應地，在SufaceFlinger中，會根據Java層傳入的標志，創建不同的Layer:

sp<ISurface> SurfaceFlinger::createSurface(ClientID clientId, int pid,  
        const String8& name, ISurfaceFlingerClient::surface_data_t* params,  
        DisplayID d, uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format,  
        uint32_t flags)  
{  
    sp<LayerBaseClient> layer;  
    sp<LayerBaseClient::Surface> surfaceHandle;  
    ......  
    switch (flags & eFXSurfaceMask) {  
        case eFXSurfaceNormal:  
            if (UNLIKELY(flags & ePushBuffers)) {  
                layer = createPushBuffersSurfaceLocked(client, d, id,  
                        w, h, flags);  
            } else {  
                layer = createNormalSurfaceLocked(client, d, id,  
                        w, h, flags, format);  
            }  
            break;  
        case eFXSurfaceBlur:  
            layer = createBlurSurfaceLocked(client, d, id, w, h, flags);  
            break;  
        case eFXSurfaceDim:  
            layer = createDimSurfaceLocked(client, d, id, w, h, flags);  
            break;  
    }  
 
    if (layer != 0) {  
        layer->setName(name);  
        setTransactionFlags(eTransactionNeeded);  
        surfaceHandle = layer->getSurface();  
        ........  
    }  
 
    return surfaceHandle;  
}  

 

 

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Layer類的靜態結構

下面的圖展示了Layer類之間的繼承關系：

• 所有的Layer都繼承了LayerBaseClient，SurfaceFlinger統一通過LayerBaseClient類訪問其他的派生Layer類
• LayerBaseClient的內嵌類Surface繼承了ISurface接口，ISurface用於和SurfaceFlinger的客戶端交互
• Layer和LayerBuffer都有各自的內嵌類：SurfaceLayer、SurfaceLayerBuffer，繼承了LayerBaseClient的內嵌類Surface
•  LayerBuffer還有另外的內嵌類：Source，並且派生出另外兩個內嵌類：BufferSource、OverlaySource

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ISurface接口

 ISurface接口其實非常簡單，只有幾個函數：

• requestBuffer()        // Layer類使用，用於申請frontbuffer、backbuffer，初始化或size變化時調用
• registerBuffers()      // LayerBuffer類使用，用於注冊IMemoryHeap接口
• unregisterBuffers()  // LayerBuffer類使用，用於注銷IMemoryHeap接口
• postBuffer()             // post用於刷新的圖像數據
• createOverlay()       // 用於創建Overlay表面

LayerBaseClient的派生類中，會有一個內嵌類，繼承LayerBaseClient::Surface，然後根據需要會實現該接口的相應函數。

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Layer類

Layer類是使用最多的一個，普通的應用程序窗口都會對應一個Layer類，Layer類的內嵌類SurfaceLayer繼承了ISurface接口，創建Layer類時，將會返回一個ISurface接口給創建者。並且，Layer類在創建時會建立兩個GraphicBuffer對象，這兩個Buffer在不同的時刻分別被作為frontbuffer和backbuffer，frontbuffer用於本窗口的畫圖操作，backbuffer用於所有窗口的混合操作。但是兩個GraphicBuffer對象在創建時並沒有真正地分配內存，而是在第一次lockBuffer時才正式通過ISurface接口的requestBuffer方法申請內存，當窗口的大小發生變化時，也要重新分配適合窗口大小的內存。Layer類的主要成員函數如下：

• createSurface()  返回ISurface接口
• setBuffers()  創建兩個GraphicBuffer對象，創建ISurface接口的實現類SurfaceLayer
• onDraw()  把frontbuffer中的圖像數據通過OpenGL混合到OpenGL的主表面中
• doTransaction()  檢測並處理窗口大小變化
• lockPageFlip()  獲取frontbuffer，並且生成frontbuffer的OpenGL貼圖
• finishPageFlip()  unlock frontbuffer，此後該buffer會queue到空閒列表中，下次可以作為backbuffer使用

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LayerDim和LayerBlur

LayerDim和LayerBlur，他們的顯示內容是固定不變的（透明的黑色），所以不需要分配兩個GraphicBuffer對象，因此它們也沒有繼承自LayerBaseClient::Surface的內嵌類，而是直接使用LayerBaseClient::Surface類作為它們的ISurface接口。以LayerDim為例跟蹤一下它的Draw過程：

• 創建LayerDim時，在LayerDim.initDimmer()中生成純黑的OpenGL貼圖

 

void LayerDim::initDimmer(SurfaceFlinger* flinger, uint32_t w, uint32_t h)  
{  
    sTexId = -1;  
    sImage = EGL_NO_IMAGE_KHR;  
    ......  
    if (LIKELY(flags & DisplayHardware::DIRECT_TEXTURE)) {  
        /* 申請GraphicBuffer */ 
        sp<GraphicBuffer> buffer = new GraphicBuffer(w, h, PIXEL_FORMAT_RGB_565,  
                 GraphicBuffer::USAGE_SW_WRITE_OFTEN |  
                 GraphicBuffer::USAGE_HW_TEXTURE);  
          
        android_native_buffer_t* clientBuf = buffer->getNativeBuffer();  
       /* 申請OpenGL貼圖 */ 
        glGenTextures(1, &sTexId);  
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, sTexId);  
 
        EGLDisplay dpy = eglGetCurrentDisplay();  
        sImage = eglCreateImageKHR(dpy, EGL_NO_CONTEXT,   
                EGL_NATIVE_BUFFER_ANDROID, (EGLClientBuffer)clientBuf, 0);  
        glEGLImageTargetTexture2DOES(GL_TEXTURE_2D, (GLeglImageOES)sImage);  
        ......   
        // initialize the texture with zeros  
        GGLSurface t;  
        buffer->lock(&t, GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_OFTEN);  
        memset(t.data, 0, t.stride * t.height * 2);  
        buffer->unlock();  
        sUseTexture = true;  
    }  
}  

 

 

• 在OnDraw()中把第一步生成的貼圖混合到OpenGL的主表面中

 

void LayerDim::onDraw(const Region& clip) const 
{  
    const State& s(drawingState());  
    Region::const_iterator it = clip.begin();  
    Region::const_iterator const end = clip.end();  
    if (s.alpha>0 && (it != end)) {  
        const DisplayHardware& hw(graphicPlane(0).displayHardware());  
        ......  
        /* 設置透明值 */ 
        glColor4x(0, 0, 0, alpha);  
          
#if defined(DIM_WITH_TEXTURE) && defined(EGL_ANDROID_image_native_buffer)  
        if (sUseTexture) {  
            glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, sTexId);  
            glEnable(GL_TEXTURE_2D);  
            glTexEnvx(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE);  
            const GLshort texCoords[4][2] = {  
                    { 0,  0 },  
                    { 0,  1 },  
                    { 1,  1 },  
                    { 1,  0 }  
            };  
            glMatrixMode(GL_TEXTURE);  
            glLoadIdentity();  
            glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);  
            glTexCoordPointer(2, GL_SHORT, 0, texCoords);  
        } else 
#endif  
        {  
            glDisable(GL_TEXTURE_2D);  
        }  
 
        GLshort w = sWidth;  
        GLshort h = sHeight;  
        const GLshort vertices[4][2] = {  
                { 0, 0 },  
                { 0, h },  
                { w, h },  
                { w, 0 }  
        };  
        glVertexPointer(2, GL_SHORT, 0, vertices);  
 
        while (it != end) {  
            const Rect& r = *it++;  
            const GLint sy = fbHeight - (r.top + r.height());  
            glScissor(r.left, sy, r.width(), r.height());  
            glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, 4);   
        }  
    }  
    glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);  
}  

 

 

 

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LayerBuffer

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《未完待續》