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Android SurfaceFlinger——创建Surface（二十一）

时间：2024-07-02 14:55:32浏览次数：18  
标签：const struct int ANativeWindow Surface SurfaceFlinger Android NATIVE

        通过前面的篇文章我们简单了解了 Surface 和 Layer，并且知道了 SurfaceComposerClient 的 createSurface() 方法最终创建的其实是一个 Layer，这里我们来看一下真正的获取 Surface 的方法。

一、获取Surface

        通过系统动画的播放流程中我们知道真正获取 Surface 的方法是 SurfaceControl 中的 getSurface() 函数，这里我们先来看一下 SurfaceControl 的构造函数。

1、SurfaceControl

源码位置：/frameworks/native/libs/gui/SurfaceControl.cpp

SurfaceControl::SurfaceControl(const sp<SurfaceComposerClient>& client, const sp<IBinder>& handle,
            const sp<IGraphicBufferProducer>& gbp, int32_t layerId, uint32_t w, uint32_t h, 
            PixelFormat format, uint32_t transform, uint32_t flags)
    : mClient(client),
    mHandle(handle),
    mGraphicBufferProducer(gbp),
    mLayerId(layerId),
    mTransformHint(transform),
    mWidth(w),
    mHeight(h),
    mFormat(format),
    mCreateFlags(flags) {}

        此时 SurfaceControl 同时持有了 Client 的 Binder，图元生产者以及 SurfaceComposerClient 服务。 当 SurfaceControl 有了之后，需要绘制像素，是绘制在 SurfaceControl 生成的 Surface 上。

getSurface

sp<Surface> SurfaceControl::getSurface()
{
    Mutex::Autolock _l(mLock);
    if (mSurfaceData == nullptr) {
        return generateSurfaceLocked();
    }
    return mSurfaceData;
}

        这里调用了 generateSurfaceLocked() 函数。

generateSurfaceLocked 

sp<Surface> SurfaceControl::generateSurfaceLocked()
{
    uint32_t ignore;
    auto flags = mCreateFlags & (ISurfaceComposerClient::eCursorWindow | ISurfaceComposerClient::eOpaque);
    // 这里创建一个新的名为"bbq-wrapper"的Layer
    mBbqChild = mClient->createSurface(String8("bbq-wrapper"), 0, 0, mFormat, flags, mHandle, {}, &ignore);
    // 创建BLASTBufferQueue
    mBbq = sp<BLASTBufferQueue>::make("bbq-adapter", mBbqChild, mWidth, mHeight, mFormat);

    // 从BLASTBufferQueue中获取实际的Surface对象
    mSurfaceData = mBbq->getSurface(true);

    return mSurfaceData;
}

        该函数为 SurfaceControl 实例创建并返回一个 Surface 对象。这个 Surface 对象是通过创建一个中间的 BufferQueue（BBQ，即 BLASTBufferQueue）图层来间接获得的，用于图形内容的显示和管理。 

2、BLASTBufferQueue.cpp

源码位置：/frameworks/native/libs/gui/BLASTBufferQueue.cpp

sp<Surface> BLASTBufferQueue::getSurface(bool includeSurfaceControlHandle) {
    std::unique_lock _lock{mMutex};
    sp<IBinder> scHandle = nullptr;
    if (includeSurfaceControlHandle && mSurfaceControl) {
        scHandle = mSurfaceControl->getHandle();
    }
    return new BBQSurface(mProducer, true, scHandle, this);
}

class BBQSurface : public Surface {
}

        这里创建一个 BBQSurface，而 BBQSurface 又继承自 Surface，所以这里就完成了 Surface 的创建。也就是把图元生产者设置到 Surface 中。

二、Surface初始化

        Surface 才是面向我们客户端，开发者的绘制图层。我们不会直接操作图元生产者。一切的事情都交给 Surface 来发送。这里面包含了很重要的图元发送等逻辑。

1、Surface.h

源码位置：/frameworks/native/libs/gui/include/gui/Surface.h

/**
 * ANativeWindow的实现，它将图形缓冲区提供给BufferQueue
 */
class Surface : public ANativeObjectBase<ANativeWindow, Surface, RefBase>

        可以看到 Surface 继承了一个 ANativeObjectBase 模版类，这个模版类只是处理引用计数。

2、ANativeObjectBase.h 

源码位置：/frameworks/native/libs/ui/include/ui/ANativeObjectBase.h

/*
 * 这个助手类将ANativeXXX对象类型转换为c++引用计数对象;使用适当的类型转换。
 */
template <typename NATIVE_TYPE, typename TYPE, typename REF,
        typename NATIVE_BASE = android_native_base_t>
class ANativeObjectBase : public NATIVE_TYPE, public REF
{
public:
    // 消除REF中的incStrong和NATIVE_TYPE之间的歧义
    void incStrong(const void* id) const {
        REF::incStrong(id);
    }
    void decStrong(const void* id) const {
        REF::decStrong(id);
    }

protected:
    typedef ANativeObjectBase<NATIVE_TYPE, TYPE, REF, NATIVE_BASE> BASE;
    ANativeObjectBase() : NATIVE_TYPE(), REF() {
        NATIVE_TYPE::common.incRef = incRef;
        NATIVE_TYPE::common.decRef = decRef;
    }
    static inline TYPE* getSelf(NATIVE_TYPE* self) {
        return static_cast<TYPE*>(self);
    }
    static inline TYPE const* getSelf(NATIVE_TYPE const* self) {
        return static_cast<TYPE const *>(self);
    }
    static inline TYPE* getSelf(NATIVE_BASE* base) {
        return getSelf(reinterpret_cast<NATIVE_TYPE*>(base));
    }
    static inline TYPE const * getSelf(NATIVE_BASE const* base) {
        return getSelf(reinterpret_cast<NATIVE_TYPE const*>(base));
    }
    static void incRef(NATIVE_BASE* base) {
        ANativeObjectBase* self = getSelf(base);
        self->incStrong(self);
    }
    static void decRef(NATIVE_BASE* base) {
        ANativeObjectBase* self = getSelf(base);
        self->decStrong(self);
    }
};

         使用模版了类决定了继承关系。换句话说其实相当于一个 Hook，在不改变设计结构下，增加了引用的特性。

3、ANativeWindow

源码位置：/frameworks/native/libs/nativewindow/include/system/window.h

struct ANativeWindow
{
#ifdef __cplusplus
    ANativeWindow()
        : flags(0), minSwapInterval(0), maxSwapInterval(0), xdpi(0), ydpi(0)
    {
        common.magic = ANDROID_NATIVE_WINDOW_MAGIC;
        common.version = sizeof(ANativeWindow);
        memset(common.reserved, 0, sizeof(common.reserved));
    }

    /* 实现sp<ANativeWindow>期望的方法，以便它可以用来自动重新计算ANativeWindow的。 */
    void incStrong(const void* /*id*/) const {
        common.incRef(const_cast<android_native_base_t*>(&common));
    }
    void decStrong(const void* /*id*/) const {
        common.decRef(const_cast<android_native_base_t*>(&common));
    }
#endif

    struct android_native_base_t common;

    /* 描述此表面或其更新程序的某些属性的标志 */
    const uint32_t flags;

    /* 此更新支持的最小交换缓冲 */
    const int minSwapInterval;

    /* 此更新支持的最大交换缓冲 */
    const int maxSwapInterval;

    /* DPI中的水平和垂直分辨率 */
    const float xdpi;
    const float ydpi;

    /* 一些存储保留给OEM的驱动程序 */
    intptr_t oem[4];

    /* 设置该表面的交换缓冲 */
    int (*setSwapInterval)(struct ANativeWindow* window, int interval);

    /* 由EGL调用以获取缓冲区的Hook */
    int (*dequeueBuffer_DEPRECATED)(struct ANativeWindow* window, struct ANativeWindowBuffer** buffer);

    /* 由EGL调用来锁定缓冲区的Hook */
    int (*lockBuffer_DEPRECATED)(struct ANativeWindow* window, struct ANativeWindowBuffer* buffer);

    /* 由EGL调用完成对渲染缓冲区的修改的Hook */
    int(*queueBuffer_DEPRECATED)(struct ANativeWindow* window, struct ANativeWindowBuffer* buffer);

    /* 用于检索有关本机窗口的信息Hook */
    int (*query)(const struct ANativeWindow* window, int what, int* value);

    /* 用于在表面执行各种操作Hook */
    int (*perform)(struct ANativeWindow* window, int operation, ... );

    /* 用于取消已退出队列的缓冲区Hook */
    int (*cancelBuffer_DEPRECATED)(struct ANativeWindow* window, struct ANativeWindowBuffer* buffer);

    /* 由EGL调用以获取缓冲区的Hook */
    int (*dequeueBuffer)(struct ANativeWindow* window, struct ANativeWindowBuffer** buffer, int* fenceFd);

    /* 由EGL调用完成对渲染缓冲区的修改的Hook */
    int (*queueBuffer)(struct ANativeWindow* window, struct ANativeWindowBuffer* buffer, int fenceFd);

    /* 用于取消已退出队列的缓冲区的Hook */
    int (*cancelBuffer)(struct ANativeWindow* window, struct ANativeWindowBuffer* buffer, int fenceFd);
};

        这里别看名叫 Window，实际上 ANativeWindow 不是作为图元存储的结构体，他是用来控制 ANativeWindowBuffer 像素缓存的。大致上有四个操作，queueBuffer 图元入队，dequeueBuffer 图元出队，lockBuffer 图元锁定，query 图元查找等。当然还有setSwapInterval 交换缓冲。

        接下来再来看看整个 Surface 的初始化。

4、Surface

源码位置：/frameworks/native/libs/gui/Surface.cpp

Surface::Surface(const sp<IGraphicBufferProducer>& bufferProducer, bool controlledByApp,
                 const sp<IBinder>& surfaceControlHandle)
      : mGraphicBufferProducer(bufferProducer),
        mCrop(Rect::EMPTY_RECT),
        mBufferAge(0),
        mGenerationNumber(0),
        mSharedBufferMode(false),
        mAutoRefresh(false),
        mAutoPrerotation(false),
        mSharedBufferSlot(BufferItem::INVALID_BUFFER_SLOT),
        mSharedBufferHasBeenQueued(false),
        mQueriedSupportedTimestamps(false),
        mFrameTimestampsSupportsPresent(false),
        mEnableFrameTimestamps(false),
        mFrameEventHistory(std::make_unique<ProducerFrameEventHistory>()) {
    // Initialize the ANativeWindow function pointers.
    ANativeWindow::setSwapInterval  = hook_setSwapInterval;
    ANativeWindow::dequeueBuffer    = hook_dequeueBuffer;
    ANativeWindow::cancelBuffer     = hook_cancelBuffer;
    ANativeWindow::queueBuffer      = hook_queueBuffer;
    ANativeWindow::query            = hook_query;
    ANativeWindow::perform          = hook_perform;

    ANativeWindow::dequeueBuffer_DEPRECATED = hook_dequeueBuffer_DEPRECATED;
    ANativeWindow::cancelBuffer_DEPRECATED  = hook_cancelBuffer_DEPRECATED;
    ANativeWindow::lockBuffer_DEPRECATED    = hook_lockBuffer_DEPRECATED;
    ANativeWindow::queueBuffer_DEPRECATED   = hook_queueBuffer_DEPRECATED;

    const_cast<int&>(ANativeWindow::minSwapInterval) = 0;
    const_cast<int&>(ANativeWindow::maxSwapInterval) = 1;

    mReqWidth = 0;
    mReqHeight = 0;
    mReqFormat = 0;
    mReqUsage = 0;
    mTimestamp = NATIVE_WINDOW_TIMESTAMP_AUTO;
    mDataSpace = Dataspace::UNKNOWN;
    mScalingMode = NATIVE_WINDOW_SCALING_MODE_FREEZE;
    mTransform = 0;
    mStickyTransform = 0;
    mDefaultWidth = 0;
    mDefaultHeight = 0;
    mUserWidth = 0;
    mUserHeight = 0;
    mTransformHint = 0;
    mConsumerRunningBehind = false;
    mConnectedToCpu = false;
    mProducerControlledByApp = controlledByApp;
    mSwapIntervalZero = false;
    mMaxBufferCount = NUM_BUFFER_SLOTS;
    mSurfaceControlHandle = surfaceControlHandle;
}

        在 Surface 初始化的时候，同时为每一个方法指针都赋值了，让 Surface 拥有了操作的能力。

总结

        其实整个过程就是图元缓冲队列的初始化流程。在这个初始化流程中，初步的搭建了整个生产者-消费者模型。剩下的步骤就是生产图元，写入生产者，生产者把数据写进缓冲队列，通知消费者进行消费。

  • createSurface 通过 SurfaceFlinger 的 Client 对象创建了一个图元生产者，并且赋值给 SurfaceControl 中。
  • setLayer 设置 layer  图层在 Z 轴上的层级。
  • getSurface 通过 SurfaceControl 生产 Surface 对象，真正进行交互是 Surface 对象。

标签：const,struct,int,ANativeWindow,Surface,SurfaceFlinger,Android,NATIVE
From： https://blog.csdn.net/c19344881x/article/details/140046960

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