Android图形系统的分析与移植--一、Android GUI系统简介

1  综述

Android的GUI系统由C语言框架和JAVA语言框架组成。对下层，Android的GUI系统通过调用显示输出设备和输入设备的驱动，从而将Android的软件系统和底层的硬件联系起来。对上层，Android的GUI系统提供了Java层次的绘图结构，Android的Java框架层调用这些绘图接口来构建各种UI元素，这些绘图接口也可以供Java应用程序层来调用。
Android的GUI系统架构图如图1所示：


图1    GUI系统框架图
其中驱动包括FrameBuffer驱动，Event输入驱动等。
由上图可知，libui是提供接口的框架库，其他的库大部分通过继承并实现libui中定义的类来实现相应的功能。因此，理解libui的构造对于了解GUI的整体框架存在必然性。以下就来介绍一下该库。

2  libui库                                                                                      

libui是Android在本地层次一个框架性质的集成库，它不仅是现实的中枢，也是整个AndroidGUI系统的中枢。
这个库提供了一些接口，由其他的库通过类继承方式来实现，而调用者只需要调用libui库的接口即可。libui库包含了颜色格式，Egl窗口（用户显示），按键及事件处理，Surface（显示界面），Overlay（显示叠加层接口），Camera（照相机接口）等多个方面的定义。
libui库中包含的内容如下：
1)       Format（颜色格式)）部分
这个部分本身定义颜色空间的枚举类型和数据结构，它需要重用pixelflinger中的一些数据格式的定义。
2)       Native Windows（本地窗口）部分
本部分用于实现一个本地显示的接口，也就是实现一个egl_native_window_t类，程序通过调用从而实现基本的显示功能。
3)       Key/Event（按键和时间处理）部分
本部分是系统输入的基础，其中定义按键的映射，通过操作Event时间设备来实现获取系统的输入。
4)       Surface（显示界面）部分
本部分定义了显示界面较高层次的接口，包含部分显示界面的管理功能。
5)       Overlay（显示部分的叠加层）部分
定义了一个叠加的显示输出层接口，覆盖在主显示层之上，常用于视频输出。
6)       Camera（照相机）部分
定义摄像头的框架和接口。

3  显示输出与硬件的接口

显示输出接口最终需要与硬件交互，对于Linux操作系统，就是要和驱动程序打交道。这两部分原本也是属于“硬件抽象层”的内容，由于Android中使用的是FrameBuffer的标准显示驱动，因此本部分内容在libui库中使用标准方式来实现。
对于Android的显示部分，需要实现的接口是egl_native_window_t，它是一个OpenGL结构，也是给libEGL使用的。
Android使用标准的FrameBuffer作为驱动程序，同时也在本地框架中提供了系统和FrameBuffer驱动程序之间的适配层，即硬件抽象层。这个部分主要在Gralloc模块中实现调用标准的FrameBuffer驱动，它是系统和FrameBuffer设备之间的接口，以硬件模块的形式存在。Gralloc被libui库调用。
Gralloc模式是显示模块的实现，其中，framebuffer.cpp用于基于FrameBuffer的显示实现。其中定义了帧缓冲区为双缓冲：
// numbers ofbuffers for page flipping
#defineNUM_BUFFERS 2
……
//使用FBIOGET_FSCREENINFO和FBIOGET_VSCREENINFO的ioctl()接口来获取驱动程序的基本信息，并调用mmap()将驱动程序的内存映射到用户空间
structfb_fix_screeninfo finfo;
    if (ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo) == -1)
        return -errno;
structfb_var_screeninfo info;
    if (ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO,&info) == -1)
        return -errno;
//RequestNUM_BUFFERS screens (at lest 2 for page flipping)
info.yres_virtual= info.yres * NUM_BUFFERS;
libui对gralloc模块实现了调用，在FrameBufferNativeWindow.cpp中打开了gralloc设备。
FramebufferNativeWindow::FramebufferNativeWindow()
      :BASE(),fbDev(0),grDev(0),mUpdateOnDemand(false)
{
hw_module_tconst* module;
if(hw_get_module(GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID, &module) == 0) {
int stride;
int err;
err = framebuffer_open(module,&fbDev);
LOGE_IF(err,"couldn't open framebuffer HAL (%s)", strerror(-err));
err =gralloc_open(module, &grDev);
LOGE_IF(err,"couldn't open gralloc HAL (%s)", strerror(-err));
// ......
}