Android -- SurfaceFlinger 合成主线程系列 (三)_android surfaceflinger合成的代码流程

作者：盐析白兔 | 2024-06-18 19:29:07

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android surfaceflinger合成的代码流程

SurfaceFlinger 属于system_server进程，在system_init.cpp中利用SurfaceFlinger::instantiate()启动，在此加入到service manager中，所以本身提供service服务功能。

首先看下SurfaceFlinger的类声明：

class SurfaceFlinger :
   public BinderService<SurfaceFlinger>,
   public BnSurfaceComposer,
   protected Thread

从接口可以看出使用Binder与客户端通讯，并且继承线程 Thread 类，则循环执行threadLoop。完成系统中的各个Layer-Surface进行混合，然后将一帧帧混合好的图像传送到显示framebuffer中。

其主线程工作流程图如下：

下面就这以上图五步将代码一一过一遍：
1、waitForEvent() 等待什么事情呢？

void SurfaceFlinger::waitForEvent()
{
   while (true) {
   ......

     sp<MessageBase> msg = mEventQueue.waitMessage(timeout);
   ......
   if (msg != 0) {
   switch (msg->what) {
   //等的就是这个消息事件哟。。。。
   case MessageQueue::INVALIDATE:
   // invalidate message, just return to the main loop
   return;
   }
   }
  }
}

原来是等待收到MessageQueue::INVALIDATE重绘消息才退回到主线程，那么这个消息由谁来发送呢？

请看下面代码：
void SurfaceFlinger::signalEvent() {
   mEventQueue.invalidate();
}

void SurfaceFlinger::signal() const {
   // this is the IPC call
   const_cast<SurfaceFlinger*>(this)->signalEvent();
}

这是就是发送消息的点，这个函数signalEvent由谁来调用呢？其个这个发起都是上一节说的，在释放Surface对应的显示缓冲区需要显示时调用：
unlockAndPost() --> queueBuffer() --> mClient.signalServer() --> SurfaceFlinger::signal()

2、handlePageFlip()
该阶段会遍历各个Layer，在每个Layer中，取得并锁住该Layer的frontBuffer，然后利用frontBuffer 中的图像数据生成该Layer的2D贴图（Texture），并且计算更新区域，为后续的混合操作做准备。

void SurfaceFlinger::handlePageFlip()
{
//调用 lockPageFlip
visibleRegions |= lockPageFlip(currentLayers);

//取得屏幕的区域
const Region screenRegion(hw.bounds());
if (visibleRegions) {
Region opaqueRegion;
computeVisibleRegions(currentLayers, mDirtyRegion, opaqueRegion);
.....
mWormholeRegion = screenRegion.subtract(opaqueRegion);
}
.....
//调用 unlockPageFlip
unlockPageFlip(currentLayers);
}

上面的调用实际上是一对函数：lockPageFlip & lockPageFlip,那么主要干些啥呢？

bool SurfaceFlinger::lockPageFlip(const LayerVector& currentLayers)
{
   bool recomputeVisibleRegions = false;
   size_t count = currentLayers.size();
   sp<LayerBase> const* layers = currentLayers.array();

   //逐个 layer 进行处理
   for (size_t i=0 ; i<count ; i++) {
   const sp<LayerBase>& layer(layers[i]);
   layer->lockPageFlip(recomputeVisibleRegions);
   }
   return recomputeVisibleRegions;
}

void Layer::lockPageFlip(bool& recomputeVisibleRegions)
{
SharedBufferServer* lcblk(sharedClient.get());

// 获取当前可用的 frontbuffer 索引号
ssize_t buf = lcblk->retireAndLock();

// 计算当前的脏区域
  sp<GraphicBuffer> newFrontBuffer(getBuffer(buf));
  if (newFrontBuffer != NULL) {
   // get the dirty region
   // compute the posted region
   const Region dirty(lcblk->getDirtyRegion(buf));
   mPostedDirtyRegion = dirty.intersect( newFrontBuffer->getBounds() );
   ....

// 如果有脏区域需要重绘，则生成 OpenGL ES 纹理贴图
reloadTexture( mPostedDirtyRegion );
}

void SurfaceFlinger::unlockPageFlip(const LayerVector& currentLayers)
{
   const GraphicPlane& plane(graphicPlane(0));
   const Transform& planeTransform(plane.transform());
   size_t count = currentLayers.size();
   sp<LayerBase> const* layers = currentLayers.array();
   for (size_t i=0 ; i<count ; i++) {
   const sp<LayerBase>& layer(layers[i]);

//进行区域的清理工作
   layer->unlockPageFlip(planeTransform, mDirtyRegion);
   }
}

void Layer::unlockPageFlip(
   const Transform& planeTransform, Region& outDirtyRegion)
{
   Region dirtyRegion(mPostedDirtyRegion);
   if (!dirtyRegion.isEmpty()) {
   mPostedDirtyRegion.clear();
....
   if (visibleRegionScreen.isEmpty()) {
   // an invisible layer should not hold a freeze-lock
   // (because it may never be updated and therefore never release it)
   mFreezeLock.clear();
   }
}

以上的工作就是按照 Zorder 序计算自已屏幕上的可显示区域：
1、以自己的W,H给出自己初始的可见区域
2、减去自己上面窗口所覆盖的区域

3、handleRepaint
每个Layer的数据都准备好了，并且各个脏区域也计算ok，下步就是根据 Zorder 序从底部将数据绘制到主Surface上

void SurfaceFlinger::handleRepaint()
{
   // compute the invalid region
   mInvalidRegion.orSelf(mDirtyRegion);

....

   // compose all surfaces
   composeSurfaces(mDirtyRegion);

   // clear the dirty regions
   mDirtyRegion.clear();
}

void SurfaceFlinger::composeSurfaces(const Region& dirty)
{
...
   const size_t count = layers.size();
   for (size_t i=0 ; i<count ; ++i) {
   const sp<LayerBase>& layer(layers[i]);
   const Region clip(dirty.intersect(layer->visibleRegionScreen));
   if (!clip.isEmpty()) {
   // 这就是绘图核心函数
   layer->draw(clip);
   }
   }
}

void Layer::onDraw(const Region& clip) const
---> drawWithOpenGL(clip, tex); 基本上都是OpenGL ES 操作函数

   while (it != end) {
   const Rect& r = *it++;
   const GLint sy = fbHeight - (r.top + r.height());
   // 裁剪
   glScissor(r.left, sy, r.width(), r.height());
   // 画矩形
   glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, 4);
   }

4、unlockClients()
释放 handlePageFlip 占用的 frontbuffer 索引号，以便客户端可以继续在新的surface画图

void SurfaceFlinger::unlockClients()
{
...
   for (size_t i=0 ; i<count ; ++i) {
   const sp<LayerBase>& layer = layers[i];
   layer->finishPageFlip();
   }
}

-->
SharedBufferServer* lcblk(sharedClient.get());
status_t err = lcblk->unlock( buf );

5、postFramebuffer()
现在已经将所有的Layer图层数据合成完成，最后就是输入到屏幕上显示了

void SurfaceFlinger::postFramebuffer()
{
//调用此函数将混合后的图像传递到屏幕中进行显示
hw.flip(mInvalidRegion);
...
}

void DisplayHardware::flip(const Region& dirty) const
{
// 显示图像吧。。。。。
   eglSwapBuffers(dpy, surface);

}

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