Android 画面显示流程二-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Android 画面显示流程二。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

BufferQueue

BufferQueue要解决的是生产者的同步问题，应用程序生产画面，SurfaceFlinger消费画面，SurfaceFlinger生产画面而HWCService消费画面。用来存储这些画面的存储区我们称其为帧缓冲区buffer,下面我们以应用程序作为生产者，SurfaceFlinger作为消费者为例来了解一下BufferQueue的内部设计。

Buffer State的切换

在Buffer Queue的设计中，一个buffer有以下几种状态：
FREE：表示该buffer可以给到应用程序，由应用程序来绘画
Dequeued：表示该buffer的控制权已经交给到应用程序侧，这个状态下应用程序可以在上面绘图了
Queued：表示buffer已经由应用程序绘画完成，buffer的控制权已经回到SurfaceFlinger手上
QCQUIRED:表示该buffer已经交给HWC service去合成了，这时控制权已经到HWC Service了

Buffer初始态为FREE，当生产者通过dequeueBuffer来申请buffer成功时，buffer状态变成Dequeued状态，应用画图完成后通过queueBuffer将buffer状态变为了Queued状态，当SurfaceFlinger通过acquireBuffer操作将buffer拿去给HWC Service合成，这时buffer状态变为ACQUIRED状态，合成完成后通过releaseBuffer把buffer状态重新改为FREE状态。状态切换如下图所示：
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从时间轴上来看一个buffer的状态总是这样循环变化
FREE–>DEQUEUED–>QUEUED–>FREE
应用程序在DEQUEUED状态下绘图，而HWC Service在状态为ACQUIRED状态下合成

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BufferSlot

每一个应用程序的图层在SurfaceFlinger里称为一个Layer,而每个Layer都拥有一个独立的BufferQueue，每个BufferQueue都有多个Buffer,Android系统上目前支持每个Layer最多64个buffer,这个最大值被定义在frameworks/native/gui/BufferQueueDefs.h，每个buffer用一个结构体BufferSlot来代表。
每个BufferSlot里主要有如下重要成员：

struct BufferSlot{
   
    ......
    BufferState mBufferState;//代表当前Buffer的状态 FREE/DEQUEUED/QUEUED/ACQUIRED
    ....
    sp<GraphicBuffer> mGraphicBuffer;//代表了真正的buffer的存储空间
    ......
    uint64_t mFrameNumber;//表示这个slot被queued的编号，在应用调dequeueBuffer申请slot时会参考该值
    ......
    sp<Fence> mFence;//在Fence一章再来看它的作用
    .....
}

64个BufferSlot可以分成俩个部分，used Slots和Unused Slot就是使用未使用的，而Used Slots又可以分为Active Slots和UnActive Slots ,处在Dequeued，queued,ACQUIRED状态的被称为Active Slots,剩下FREE状态的称为UnActive Slots,所以所有Active Slots都是正在有人使用中的slot,使用者可能是生产者也可能是消费者。而FREE状态的Slot根据是否已经为其分配内存分为两个部分，一是已经分配过内存的，在Android源码中称mFreeBuffers,没有分配过内存的称为mFreeSlots, 所以如果我们在代码中看到是从mFreeSlots里拿出一个BufferSlot那说明这个BufferSlot是还没有配置GraphicBuffer的，这个slot可能是第一次被使用到。其分类如下图所示：
Android 画面显示流程二,android,surfaceflinger 我们来看一下，应用上帧时SurfaceFlinger是如何管理分配这些Slot的。
应用侧对图层buffer的操作接口如下文件：
应用第一次dequeueBuffer前会通过connect接口和SurfaceFlinger建立连接

int Surface::connect(int api, const sp<IProducerListener>&listener, bool reportBufferRemoval){
   
    ATRACE_CALL();//应用第一次上帧前可以在trace 中看到这个
    ......
    int err = mGraphicBufferProducer->connect(listener, api, mProducerControlledByApp, &output);//这里通过binder调用和SurfaceFlinger建立联系
    ......
}

应用第一次dequeueBuffer时会先调用requestBuffer:

int Surface::dequeueBuffer(android_native_buffer_t** buffer, int* fenceFd) {
   
    ATRACE_CALL();//这里可以在systrace中看到
    ......
    //这里尝试去dequeueBuffer,因为这时SurfaceFlinger对应Layer的slot还没有分配buffer,这时SurfaceFlinger会回复的flag会有BUFFER_NEEDS_REALLOCATION
    status_t result = mGraphicBufferProducer->dequeueBuffer(&buf, &fence, reqWidth, reqHeight, 
                                       reqFormat, reqUsage, &mBufferAge, 
                                        enableFrameTimestamps?&frameTimestamps:nullptr);
    ......
    if((result & IGraphicBufferProducer::BUFFER_NEEDS_REALLOCATION) || gbuf == nullptr) {
   
        ......
        //这里检查到dequeueBuffer返回的结果里带有BUFFER_NEEDS_REALLOCATION标志就会发出一次requestBuffer
        result = mGraphicBufferProducer->requestBuffer(buf, &gbuf);
        ......
    }
    ......
}

在SurfaceFinger这端，第一次收到DequeueBuffer时发现分配出来的slot没有Graphic，这时会去申请对应的Buffer文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-534652.html

status_t BufferQueueProducer::dequeueBuffer(int* outSlot, sp<android::Fence>* outFence,
                                            uint32_t width, uint32_t height, PixelFormat format,
                                            uint64_t usage, uint64_t* outBufferAge,
                                            FrameEventHistoryDelta* outTimestamps) {
   
    if ((buffer == NULL) ||
        buffer->needsReallocation(width, height, format, BQ_LAYER_COUNT,