Android核心分析（26）-----Android GDI之SurfaceFlinger

Android GDI之SurfaceFlinger

SurfaceFinger按英文翻譯過來就是Surface投遞者。SufaceFlinger的構成並不是太復雜，復雜的是他的客戶端建構。SufaceFlinger主要功能是：

1） 將Layers （Surfaces） 內容的刷新到屏幕上

2） 維持Layer的Zorder序列，並對Layer最終輸出做出裁剪計算。

3） 響應Client要求，創建Layer與客戶端的Surface建立連接

4） 接收Client要求，修改Layer屬性（輸出大小，Alpha等設定）

但是作為投遞者的實際意義，我們首先需要知道的是如何投遞，投擲物，投遞路線，投遞目的地。

1  SurfaceFlinger的基本組成框架

SurfaceFlinger管理對象為：

mClientsMap：管理客戶端與服務端的連接。

ISurface，IsurfaceComposer：AIDL調用接口實例

mLayerMap：服務端的Surface的管理對象。

mCurrentState.layersSortedByZ ：以Surface的Z-order序列排列的Layer數組。

graphicPlane 緩沖區輸出管理

OpenGL ES：圖形計算，圖像合成等圖形庫。

gralloc.xxx.so這是個跟平台相關的圖形緩沖區管理器。

pmem Device：提供共享內存，在這裡只是在gralloc.xxx.so可見，在上層被gralloc.xxx.so抽象了。

2 SurfaceFinger Client和服務端對象關系圖

Client端與SurfaceFlinger連接圖：

Client對象：一般的在客戶端都是通過SurfaceComposerClient來跟SurfaceFlinger打交道。

3 主要對象說明

3.1 DisplayHardware &FrameBuffer

    首先SurfaceFlinger需要操作到屏幕，需要建立一個屏幕硬件緩沖區管理框架。Android在設計支持時，考慮多個屏幕的情況，引入了graphicPlane的概念。在SurfaceFlinger上有一個graphicPlane數組，每一個graphicPlane對象都對應一個DisplayHardware.在當前的Android（2.1）版本的設計中，系統支持一個graphicPlane，所以也就支持一個DisplayHardware。

SurfaceFlinger，Hardware硬件緩沖區的數據結構關系圖。

3.2 Layer

method:setBuffer  在SurfaceFlinger端建立顯示緩沖區。這裡的緩沖區是指的HW性質的，PMEM設備文件映射的內存。

1) layer的繪制

void Layer::onDraw(const Region& clip) const

{

    int index = mFrontBufferIndex;

    GLuint textureName = mTextures[index].name;

…

  drawWithOpenGL(clip, mTextures[index]);

}

3.2 mCurrentState.layersSortedByZ

   以Surface的Z-order序列排列的LayerBase數組，該數組是層顯示遮擋的依據。在每個層計算自己的可見區域時，從Z-order 頂層開始計算，是考慮到遮擋區域的裁減，自己之前層的可見區域就是自己的不可見區域。而繪制Layer時，則從Z-order底層開始繪制，這個考慮到透明層的疊加。

4 SurfaceFlinger的運行框架

    我們從前面的章節<Android Service>的基本原理可以知道，SurfaceFlinger的運行框架存在於：threadLoop,他是SurfaceFlinger的主循環體。SurfaceFlinger在進入主體循環之前會首先運行：SurfaceFlinger::readyToRun()。

4.1 SurfaceFlinger::readyToRun()

（1）建立GraphicPanle

（2）建立FrameBufferHardware(確定輸出目標)

      初始化：OpenGL ES

           建立兼容的mainSurface.利用eglCreateWindowSurface。

           建立OpenGL ES進程上下文。

   建立主Surface（OpenGL ES）。 DisplayHardware的Init()@DisplayHardware.cpp函數對OpenGL做了初始化，並創建立主Surface。為什麼叫主Surface，因為所有的Layer在繪制時，都需要先繪制在這個主Surface上，最後系統才將主Surface的內容”投擲”到真正的屏幕上。

（3） 主Surface的綁定

1）在DisplayHandware初始完畢後，hw.makeCurrent()將主Surface，OpenGL ES進程上下文綁定到SurfaceFlinger的上下文中，

2）之後所有的SurfaceFlinger進程中使用EGL的所有的操作目的地都是[email protected]。

這樣，在OpenGL繪制圖形時，主Surface被記錄在進程的上下文中，所以看不到顯示的主Surfce相關參數的傳遞。下面是Layer-Draw，Hardware.flip的動作示意圖：

4.2 ThreadLoop

(1)handleTransaction(…):主要計算每個Layer有無屬性修改，如果有修改著內用需要重畫。

(2)handlePageFlip()

    computeVisibleRegions：根據Z-Order序列計算每個Layer的可見區域和被覆蓋區域。裁剪輸出范圍計算-

在生成裁剪區域的時候，根據Z_order依次，每個Layer在計算自己在屏幕的可顯示區域時，需要經歷如下步驟：

  1）以自己的W,H給出自己初始的可見區域

  2）減去自己上面窗口所覆蓋的區域

在繪制時，Layer將根據自己的可將區域做相應的區域數據Copy。

（3）handleRepaint()

composeSurfaces（需要刷新區域）：

根據每個Layer的可見區域與需要刷新區域的交集區域從Z-Order序列從底部開始繪制到主Surface上。

（4）postFramebuffer()

（DisplayHardware）hw.flip(mInvalidRegion);

eglSwapBuffers(display,mSurface) :將mSruface投遞到屏幕。

5 總結

現在SurfaceFlinger干的事情利用下面的示意圖表示出來：