原文：http://www.360doc.com/content/11/0121/11/474846_88042929.shtml
现在我们尝试从最开始的启动流程来熟悉android camera的整体framework流程:
首先从上图的各个步骤来逐一分析流程，后续会根据具体的一些点进行内容的添加和扩充：
?Camera.java
packages/apps/camera/src/com/android/最上层的应用就是从这个文件开始。
该文件集中了整个android上层应用的所有相关内容，当然更多的则为界面的代码实现。
如果出现了camera应用界面的问题(当然除了camera拍摄区域内容外)，可以从android的代码入手。
?Camera.java
frameworks\base\core\java\android\hardware\
该文件中主要是对native函数接口的调用，当然也包括一些本地的函数实现。
也可以认为该文件是实现了从java层调用c++层代码函数接口。
也就是我们需要去了解的一点JNI机制。
?android_hardware_Camera.cpp
该文件就是JNI的c++层的代码实现。
通过camera的类实例来调用camera类的相关接口。
?Camera.cpp/Camera.h
对于上层应用来说，camera.cpp是最为直接的函数调用和实现。
继承于ICameraClient类,典型的Client端的接口实例。
?BnCameraClient/BpCameraClient
IPC通讯所需的函数接口实现，继承于ICameraClient类。
?ICameraClient.cpp/ICameraClient.h
Client/Service模式下的Client端实现
?ICameraService.cpp/ICameraService.h
Client/Service模式下service端实现
?BnCameraService/BpCameraService
IPC通讯所需的函数接口实现，继承于ICameraService类。
?CameraService.cpp/CameraService.h
继承于BnCameraService类。
是对BnCameraService函数接口的实现，其本质也是对CameraService的内部类Client函数接口的调用。
?Client(CameraService内部类)
该类才是真正的底层函数实现，其通过openCameraHardware()得到camera硬件实例对象进行操作。
其继承于ICamera类,是对ICamera类函数接口的实现。
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接下来，我们通过对流程的步步分析来将 camera 整体串接起来 :
1． 首先则看看 camera.java 的 onCreate 函数入口，针对 android 的所有应用， onCreate 函数入口作为跟踪和了解应用架构的首选。
@Override
public void onCreate(Bundle icicle) {
super.onCreate(icicle);
devlatch = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch() 关于这个类，可以简单的理解为它是用来线程之间的等待处理，当然这里采用的计数为 1 ，则可以简单理解为一个计数开关来控制调用了 tlatch.await() 函数的进程，方式就是将 devlatch 的计数减为 0(countDown() ) 。
这里启动了一个线程用来打开 camera 服务，而打开过程则比较费时 ( 一般在 2s 左右 ) ，故单独启用一个线程避免应用线程阻塞。
Thread startPreviewThread = new Thread(new Runnable() {
CountDownLatch tlatch = devlatch;
public void run() {
try {
mStartPreviewFail = false;
ensureCameraDevice();
// Wait for framework initialization to be complete before
// starting preview
try {
tlatch.await();
} catch (InterruptedException ie) {
mStartPreviewFail = true;
}
startPreview();
} catch (CameraHardwareException e) {
// In eng build, we throw the exception so that test tool
// can detect it and report it
if ("eng".equals(Build.TYPE)) {
throw new RuntimeException(e);
}
mStartPreviewFail = true;
}
}
});
startPreviewThread.start();
在这里，需要跟进 ensureCameraDevice(); 该函数，可以看到其实现为：
private void ensureCameraDevice() throws CameraHardwareException {
if (mCameraDevice == null) {
mCameraDevice = CameraHolder.instance().open();
mInitialParams = mCameraDevice.getParameters();
}
}
当前 mCameraDevice() 实例为 null, 则会调用 CameraHolder.instance().open() 函数来创建 mCameraDevice 对象实例。
private android.hardware.Camera mCameraDevice;
跟进 CameraHolder.instance().open() ，进入到了 CameraHolder 类中：
public synchronized android.hardware.Camera open()
throws CameraHardwareException {
Assert(mUsers == 0);
if (mCameraDevice == null) {
try {
mCameraDevice = android.hardware.Camera.open();
} catch (RuntimeException e) {
Log.e(TAG, "fail to connect Camera", e);
throw new CameraHardwareException(e);
}
mParameters = mCameraDevice.getParameters();
} else {
……
下面大概介绍下我对 CameraHolder 的理解：
1 、 CameraHolder 对 mCameraDevice 实例进行短暂的保留 (keep() 函数中可以设定这个保留时长 , 一般默认为 3000ms) ，避免用户在短暂退出 camera 又重新进入时，缩短 camera 启动时长 ( 正如之前所说，打开 CameraDevice 时间较长 )
2 、 CameraHolder 并有一个关键的计数 mUsers 用来保证 open() 和 release() 的配套调用，避免多次重复释放或者打开 ( 上层应用的保护措施之一 ) 。
2． 第一步的完成，进而跳转到了 android.hardware.Camera 类中的 open() 函数接口调用。
public static Camera open() {
return new Camera();
}
静态函数，也就可以通过类名直接调用， open() 函数中去创建一个 Camera 的实例。
Camera() {
mShutterCallback = null;
mRawImageCallback = null;
mJpegCallback = null;
mPreviewCallback = null;
mPostviewCallback = null;
mZoomListener = null;
Looper looper;
if ((looper = Looper.myLooper()) != null) {
mEventHandler = new EventHandler(this, looper);
} else if ((looper = Looper.getMainLooper()) != null) {
mEventHandler = new EventHandler(this, looper);
} else {
mEventHandler = null;
}
native_setup(new WeakReference<Camera>(this));
}
在 Camera 构造函数中有这个关键的一步 , 最开始的一些 callback 可以认为它们最终被底层调用到 ( 至于具体流程后面会讲到 ) 。 EventHandler 和 Looper 我们暂时跳过，知道它是消息处理就行了。最后也就是最为关键的函数接口调用： native_setup
private native final void native_setup(Object camera_this);
典型的 native 函数接口声明，说明并非 camera 类的本地函数实现，也就意味着会通过 JNI(Java Native Interface) 调用对用 C++ 文件中的函数接口。
3． 通过代码搜索，或者如果你清楚 JNI 文件路径也可以去该路径下找。
其实这边有个小技巧，虽然不一定都通用，但可以试试看：
java 类的 package 名往往可以作为寻找相应 JNI 文件的途径：
package android.hardware;
则就可以通过 android.hardware. camera.cpp 来寻找 ( 其实还是归咎于 android 的规范命名规则 ) 。
跳转到 android_hardware_Camera.cpp 中寻找 native_setup() 所对应的 JNI 函数接口：
static JNINativeMethod camMethods[] = {
{ "native_setup",
"(Ljava/lang/Object;)V",
(void*)android_hardware_Camera_native_setup },
{ "native_release",
"()V",
(void*)android_hardware_Camera_release },
{ "setPreviewDisplay",
"(Landroid/view/Surface;)V",
(void *)android_hardware_Camera_setPreviewDisplay },
……
而 camMethods[] 在什么时候映射的那？继续看：
int register_android_hardware_Camera(JNIEnv *env) {
…..
// Register native functions
return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/hardware/Camera",
camMethods,NELEM(camMethods));
}
最终在 AndroidRuntime.cpp 中被调用：
REG_JNI(register_android_hardware_Camera),
说明如果我们自己要添加 JNI 接口实现的话，这些地方也需要添加相应的代码 ( 具体在 AndroidRuntime.cpp 的细节我没深看，也不做介绍 ) 。
简单介绍： JNINativeMethod 的第一个成员是一个字符 串，表示了 JAVA 本地调用方法的名称，这个名称是在 JAVA 程序中调用的名称；第二个成员也是一个字符串，表示 JAVA 本地调用方法的参数和返回值；第三个成员是 JAVA 本地调用方法对应的 C 语言函数 。
跟进观察 android_hardware_Camera_native_setup() 函数的实现：
// connect to camera service
static void android_hardware_Camera_native_setup(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject weak_this)
{
sp<Camera> camera = Camera::connect();
if (camera == NULL) {
jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException",
"Fail to connect to camera service");
return;
}
….
}
初步可以认为 Camera::connect() 的函数调用时返回了一个 Camera 的实例对象。
4． 通过上述的跟进流程来到了针对上层应用而言最为直接的类： camera.cpp ：
对 Camera::connect 函数的调用如下：
sp<Camera> Camera::connect()
{
LOGV("connect");
sp<Camera> c = new Camera();
const sp<ICameraService>& cs = getCameraService();
if (cs != 0) {
c->mCamera = cs->connect(c);
}
if (c->mCamera != 0) {
c->mCamera->asBinder()->linkToDeath(c);
c->mStatus = NO_ERROR;
} else {
c.clear();
}
return c;
}
首先是创建一个 camera 对象实例，然后通过调用 getCameraService() 去取得 ICameraService 的服务实例：
// establish binder interface to camera service
const sp<ICameraService>& Camera::getCameraService()
{
Mutex::Autolock _l(mLock);
if (mCameraService.get() == 0) {
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager() ;
sp<IBinder> binder;
do {
binder = sm->getService(String16("media.camera"));
if (binder != 0)
break;
LOGW("CameraService not published, waiting...");
usleep(500000); // 0.5 s
} while(true);
if (mDeathNotifier == NULL) {
mDeathNotifier = new DeathNotifier();
}
binder->linkToDeath(mDeathNotifier);
mCameraService = interface_cast<ICameraService>(binder);
}
LOGE_IF(mCameraService==0, "no CameraService!?");
return mCameraService;
}
这边就涉及到了 ServiceManager() 对服务的管理，在这之前 Camera 的服务已经注册到了 ServiceManager 中，我们可以通过服务字串 (media.camera) 来获得 camera service( 其本质得到的是 CameraService 的实例对象，虽然通过类型上溯转换成父类 ICameraService ，对 ICameraService 对象的函数调用本质是调用到了 CameraService 的函数实现 ) 。
在得到 camera service 后，返回之前的步骤：当得到的 cs 即 cameraservice 实例存在时，通过调用 cs->connect(c) 去得到 ICamera 实例，并赋值给了 camera 实例的一个类成员 ICamera mCamera ：
if (cs != 0) {
c->mCamera = cs->connect(c);
5． 接下来则涉及到ICamraService 的相关调用关系，其实这个地方需要去弄清楚一些函数接口的实现在具体哪些文件中，因为存在较多的虚函数。
继续流程，上一步走到了 cs->connect() ，也就是 ICameraService 的 connect() 函数接口。
class ICameraService : public IInterface
{
public:
enum {
CONNECT = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION,
};
public:
DECLARE_META_INTERFACE(CameraService);
virtual sp<ICamera> connect(const sp<ICameraClient>& cameraClient) = 0;
};
可以发现该connect() 接口为一个纯虚函数，需要 ICameraService 的子类对该接口进行实现，从而对connect() 的调用则会映射到 ICameraService 子类的具体实现。
关于 ICameraService 的实例问题，目前暂时跳过 ( 后面马上就会讲到 ) ，简单认为这个时候会调用到其一个子类的实现：
class BpCameraService: public BpInterface<ICameraService>
{
public:
BpCameraService(const sp<IBinder>& impl)
: BpInterface<ICameraService>(impl)
{
}
// connect to camera service
virtual sp<ICamera> connect(const sp<ICameraClient>& cameraClient)
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(ICameraService::getInterfaceDescriptor());
data.writeStrongBinder(cameraClient->asBinder());
remote()->transact(BnCameraService::CONNECT, data, &reply);
return interface_cast<ICamera>(reply.readStrongBinder());
}
};
BpCameraService 为代理类，其主要用途为 Binder 通讯机制即进程间的通讯 (Client/Service) ，最终还是会调用 BnCameraService 的具体实现，即：
status_t BnCameraService::onTransact (
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch(code) {
case CONNECT: {
CHECK_INTERFACE(ICameraService, data, reply);
sp<ICameraClient> cameraClient
= interface_cast<ICameraClient>(data.readStrongBinder());
sp<ICamera> camera = connect(cameraClient);
reply->writeStrongBinder(camera->asBinder());
return NO_ERROR;
} break;
default:
return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
而BnCameraService ( 为实现类 ) 类继承于ICameraService ，并且也并没有对connect() 纯虚函数进行了实现，同样意味着其实该调用的实质是 BnCameraService 的子类实现。
毕竟虚函数的调用没有实例肯定是没有意义的，说明我们需要找到对 connect() 纯虚函数的实现子类即继承于 BnCameraService 。
6． 结合上面所述，可以寻找到了继承于BnCameraService 的子类CameraService.cpp ：
这时虽然找到了CameraService 该类，但是你肯定会问到该类实例的创建在什么地方哪？再后头看 CameraService 启动注册的地方：
int main(int argc, char** argv)
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
AudioFlinger::instantiate();
MediaPlayerService::instantiate();
CameraService::instantiate();
AudioPolicyService::instantiate();
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
这个 main 函数位于 main_mediaserver.cpp 中，而 mediaserver 是在系统开始的时候就启动起来的 server 端（MediaServer ，在系统启动时由 init 所启动，具可参考 init.rc 文件 ），进而将相关的服务也创建了实例。
跟进 CameraService::instantiate() 函数实现，可以发现：
void CameraService::instantiate() {
defaultServiceManager()->addService(
String16(" media.camera "), new CameraService() );
}
创建了一个 CameraService 实例 ，并给定了 CameraService 的服务字串为 ”media.camera” ，而之前在通过 ServiceManager 获取 CameraService 的时候，所调用的接口为binder = sm->getService(String16("media.camera")); ，两者保持了一样的字符串。
if (mCameraService.get() == 0) {
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
sp<IBinder> binder;
do {
binder = sm->getService(String16("media.camera"));
if (binder != 0)
break;
LOGW("CameraService not published, waiting...");
usleep(500000); // 0.5 s
} while(true);
if (mDeathNotifier == NULL) {
mDeathNotifier = new DeathNotifier();
}
binder->linkToDeath(mDeathNotifier);
mCameraService = interface_cast<ICameraService>(binder);
}
结合上述分析，此处的binder 对象其实为CameraService 类实例 ( 多态类型转换 ) 。
interface_cast<ICameraService>(binder) 宏映射，需要展开：
template<typename INTERFACE>
inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
return INTERFACE::asInterface(obj);
}
INTERFACE::asInterface(obj); 宏映射，继续展开可得：
sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface(const sp<IBinder>& obj) \
{ \
sp<I##INTERFACE> intr; \
if (obj != NULL) { \
intr = static_cast<I##INTERFACE*>( \
obj->queryLocalInterface( \
I##INTERFACE::descriptor).get()); \
if (intr == NULL) { \
intr = new Bp##INTERFACE(obj); \
} \
} \
return intr; \
}
( 其上的宏展开都是在 IMPLEMENT_META_INTERFACE(CameraService, "android.hardware.ICameraService"); 中实现的 )
此处又创建了一个BpCameraService (new Bp##INTERFACE) 对象并将binder 对象 (obj) 传入到 BpCameraService 的构造函数中。
虽然获取的时候通过多态将 CameraService 实例转换成了 BnCameraService 也进一步解释了为什么 ICameraService 子类 BnCameraservice 中的 connect 函数实质会调用到 CameraService 中函数实现了。
于是就调用到了 CameraService 的 connect 函数接口：
sp<ICamera> CameraService::connect(const sp<ICameraClient>& cameraClient) {
…..
// create a new Client object
client = new Client(this, cameraClient, callingPid);
mClient = client;
if (client->mHardware == NULL) {
client = NULL;
mClient = NULL;
return client;
}
…..
}
创建了一个 Client 实例对象，并将该实例对象赋值给 CameraSevice 的类成员 mClient, 方便其实函数接口对 Client 的调用。
在这之前需要提及它的一个内部类 Client ，该类才是最为关键的函数实现 ,CameraService 的一些接口都会调用到其 Client 实例的具体函数。
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7． 那么现在的关键就是 Client 类了·进一步跟进：
CameraService::Client::Client(const sp<CameraService>& cameraService,
const sp<ICameraClient>& cameraClient, pid_t clientPid)
{
…..
mCameraService = cameraService;
mCameraClient = cameraClient;
mClientPid = clientPid;
mHardware = openCameraHardware();
}
将 cameraService 和 cameraClient 的实例分别赋值给了 Client 的类成员变量。
另外 openCameraHardware() 是值得注意的地方，也就是连接上层应用和底层驱动的关键，通过调用 openCameraHardware() 得到了一个 CameraHardwareInterface 实例对象，并赋值给自己的类成员： `
sp<CameraHardwareInterface> mHardware;
对 hardware 的操作就是通过该对象完成的，所以说真正意义上的功能实现其实就是在这里，即 client 类的函数接口调用。
对于 hardware 的东东咱们暂时不去关注吧。
那么我们再次仔细研究下 Client 类的继承关系 ( 这些继承关系很容易混乱，涉及到较多的多态类型转换 ) ，这个其实往往都很关键：
Client 继承于 BnCamera ，而 BnCamera 则继承于 ICamera ，也就是说 Client 继承了 ICamera, 实现了 ICamera 中的函数。
进而发现，原来绕一个大圈，把最开始的图简化下：
8． 除此之外还有两个步骤或许需要去研究下：
先从单一函数去跟进，看具体一些 callback 的实现流程：
// callback from camera service
void Camera::notifyCallback(int32_t msgType, int32_t ext1, int32_t ext2)
{
sp<CameraListener> listener;
{
Mutex::Autolock _l(mLock);
listener = mListener;
}
if (listener != NULL) {
listener->notify(msgType, ext1, ext2);
}
}
这是 Camera 类中一个 callback 函数实现，但其本质在哪？先看 camera 类的继承关系：
通过以上的继承关系，继续跟进其父类 ICameraClient :
class ICameraClient: public IInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(CameraClient);
virtual void notifyCallback(int32_t msgType, int32_t ext1, int32_t ext2) = 0;
virtual void dataCallback(int32_t msgType, const sp<IMemory>& data) = 0;
virtual void dataCallbackTimestamp(nsecs_t timestamp, int32_t msgType, const sp<IMemory>& data) = 0;
};
其中 notifyCallback() 又是纯虚函数 , 则同样说明实现在其子类 BpCameraClient 中：
// generic callback from camera service to app
void notifyCallback(int32_t msgType, int32_t ext1, int32_t ext2)
{
LOGV("notifyCallback");
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(ICameraClient::getInterfaceDescriptor());
data.writeInt32(msgType);
data.writeInt32(ext1);
data.writeInt32(ext2);
remote()->transact(NOTIFY_CALLBACK,data, &reply, IBinder::FLAG_ONEWAY);
}
然后通过 Binder 通讯调用到 BnCameraClient 中实现：
status_t BnCameraClient::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch(code) {
case NOTIFY_CALLBACK: {
LOGV("NOTIFY_CALLBACK");
CHECK_INTERFACE(ICameraClient, data, reply);
int32_t msgType = data.readInt32();
int32_t ext1 = data.readInt32();
int32_t ext2 = data.readInt32();
notifyCallback(msgType, ext1, ext2);
return NO_ERROR;
} break;
….
}
进而调用到了 Camera.cpp 中的函数实现了，但或许你有疑问，这些 callback 是涉及到一些驱动的 callback ，哪怎么跟驱动联系起来那？
结合之前对 hardware 接口调用的类 Client ，进一步可以发现 callback 的处理同样是在 Client 类实例化的时候：
CameraService::Client::Client(const sp<CameraService>& cameraService,
const sp<ICameraClient>& cameraClient, pid_t clientPid)
{
…..
mHardware->setCallbacks( notifyCallback ,
dataCallback,
dataCallbackTimestamp,
mCameraService.get());
…..
}
调用了 mHardware 将 callback 传入，但此处的 notifyCallback 并不是 camera.cpp 中的函数，而是 client 类的 notifyCallback 函数。
再继续看 client 类中的 notifyCallback 函数实现：
void CameraService::Client::notifyCallback(int32_t msgType, int32_t ext1,int32_t ext2, void* user)
{
…..
default:
sp<ICameraClient> c = client->mCameraClient;
if (c != NULL) {
c->notifyCallback(msgType, ext1, ext2);
}
break;
…..
}
通过得到 ICameraClient 实例进而调用到了具体的对象 Camera 的 notifyCallback() 函数。这个地方估计会遇见跟 ICameraService 函数调用一样的问题， ICameraClient 函数调用所需要的函数实例在哪？
记得上述 ICameraService 讲到的 connect() 函数嘛？其中有一个参数不能被忽略掉的，就是 ICameraClient ，但它在真正传入的时候却是一个 ICameraClient 子类 camera 的实例对象。
CameraService:
sp<ICamera> CameraService::connect(const sp<ICameraClient>& cameraClient)
{
…..
// create a new Client object
client = new Client(this, cameraClient , callingPid);
…..
}
Client:
CameraService::Client::Client(const sp<CameraService>& cameraService,
const sp<ICameraClient>& cameraClient , pid_t clientPid)
{
….
mCameraService = cameraService;
mCameraClient = cameraClient ;
….
}
这样就清楚了，其实 Client 在调用设置 callback 的调用最终还是调用到了 camera.cpp 中的 callback 函数，进而将具体内容通过 callback 反馈给上层应用做出相应的处理。
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