深入浅出 详解Android Surface系统(1)

文章来自：http://mobile.51cto.com/android-259922.htm

 

本文详细介绍了Android中的Surface系统，采用情景分析的办法，详解了何为SurfaceFlinger，以及SurfaceFlinger的工作流程，以Activity函数调用为切入点来研究SurfaceFlinger。

一 目的

本篇文章的目的就是为了讲清楚Android中的Surface系统，大家耳熟能详的SurfaceFlinger到底是个什么东西，它的工作流程又是怎样的。当然，鉴于SurfaceFlinger的复杂性，我们依然将采用情景分析的办法，找到合适的切入点。

一个Activity是怎么在屏幕上显示出来的呢?我将首先把这个说清楚。

接着我们把其中的关键调用抽象在Native层，以这些函数调用为切入点来研究SurfaceFlinger。好了，开始我们的征途吧。

二 Activity是如何显示的

最初的想法就是，Activity获得一块显存，然后在上面绘图，最后交给设备去显示。这个道理是没错，但是Android的SurfaceFlinger是在System Server进程中创建的，Activity一般另有线程，这之间是如何...如何挂上关系的呢?我可以先提前告诉大家，这个过程还比较复杂。

好吧，我们从Activity最初的启动开始。代码在framework/base/core/java/android/app/ActivityThread.java中，这里有个函数叫handleLaunchActivity。

[---->ActivityThread:: handleLaunchActivity()]

private final void handleLaunchActivity(ActivityRecord r, Intent customIntent) {  
 
      Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);  
 
   
 
        if (a != null) {  
 
            r.createdConfig = new Configuration(mConfiguration);  
 
            Bundle oldState = r.state;  
 
            handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward);  
 
---->调用handleResumeActivity  
 
} 

handleLaunchActivity中会调用handleResumeActivity。

[--->ActivityThread:: handleResumeActivity]

final void handleResumeActivity(IBinder token, boolean clearHide, boolean isForward) {  
 
         boolean willBeVisible = !a.mStartedActivity;  
 
             
 
if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {  
 
                r.window = r.activity.getWindow();  
 
                View decor = r.window.getDecorView();  
 
                decor.setVisibility(View.INVISIBLE);  
 
                ViewManager wm = a.getWindowManager();  
 
                WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();  
 
                a.mDecor = decor;  
 
                l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;  
 
                if (a.mVisibleFromClient) {  
 
                    a.mWindowAdded = true;  
 
                    wm.addView(decor, l); //这个很关键。  
 
                } 

上面addView那几行非常关键，它关系到咱们在Activity中setContentView后，整个Window到底都包含了些什么。我先告诉大家。所有你创建的View之上，还有一个DecorView，这是一个FrameLayout，另外还有一个PhoneWindow。上面这些东西的代码在framework/Policies/Base/Phone/com/android/Internal/policy/impl。这些隐藏的View的创建都是由你在Acitivty的onCreate中调用setContentView导致的。

[---->PhoneWindow:: addContentView]

public void addContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {  
 
if (mContentParent == null) { //刚创建的时候mContentParent为空  
 
installDecor();  
 
}  
 
mContentParent.addView(view, params);  
 
final Callback cb = getCallback();  
 
if (cb != null) {  
 
cb.onContentChanged();  
 
}  
 
} 

installDecor将创建mDecor和mContentParent。mDecor是DecorView类型，ContentParent是ViewGroup类型

private void installDecor() {  
 
if (mDecor == null) {  
 
mDecor = generateDecor();  
 
mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);  
 
mDecor.setIsRootNamespace(true);  
 
}  
 
if (mContentParent == null) {  
 
mContentParent = generateLayout(mDecor); 

那么，ViewManager wm = a.getWindowManager()又返回什么呢?

PhoneWindow从Window中派生，Acitivity创建的时候会调用它的setWindowManager。而这个函数由Window类实现。

代码在framework/base/core/java/android/view/Window.java中：

public void setWindowManager(WindowManager wm,IBinder appToken, String appName) {  
 
mAppToken = appToken;  
 
mAppName = appName;  
 
if (wm == null) {  
 
wm = WindowManagerImpl.getDefault();  
 
}  
 
mWindowManager = new LocalWindowManager(wm);  
 
} 

你看见没，分析JAVA代码这个东西真的很复杂。mWindowManager的实现是LocalWindowManager，但由通过Bridge模式把功能交给WindowManagerImpl去实现了。

真的很复杂!

好了，我们回到wm.addView(decor, l)。最终会由WindowManagerImpl来完成addView操作，我们直接看它的实现好了。

代码在framework/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl.java：

[---->addView]

private void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params, boolean nest)  
 
{  
 
ViewRoot root; //ViewRoot，我们的主人公终于登场!  
 
synchronized (this) {  
 
root = new ViewRoot(view.getContext());  
 
root.mAddNesting = 1;  
 
view.setLayoutParams(wparams);  
 
if (mViews == null) {  
 
index = 1;  
 
mViews = new View[1];  
 
mRoots = new ViewRoot[1];  
 
mParams = new WindowManager.LayoutParams[1];  
 
} else {  
 
}  
 
index--;  
 
mViews[index] = view;  
 
mRoots[index] = root;  
 
mParams[index] = wparams;  
 
}  
 
root.setView(view, wparams, panelParentView);  
 
} 

ViewRoot是整个显示系统中最为关键的东西，看起来这个东西好像和View有那么点关系，其实它根本和View等UI关系不大，它不过是一个Handler罢了，唯一有关系的就是它其中有一个变量为Surface类型。我们看看它的定义。ViewRoot代码在framework/base/core/java/android/view/ViewRoot.java中：

public final class ViewRoot extends Handler implements ViewParent,  
 
View.AttachInfo.Callbacks  
 
{  
 
private final Surface mSurface = new Surface();  
 
} 

它竟然从handler派生，而ViewParent不过定义了一些接口函数罢了。

看到Surface直觉上感到它和SurfaceFlinger有点关系。要不先去看看?

Surface代码在framework/base/core/java/android/view/Surface.java中，我们调用的是无参构造函数。

public Surface() {  
 
mCanvas = new CompatibleCanvas(); //就是创建一个Canvas!  
 
} 

如果你有兴趣的话，看看Surface其他构造函数，最终都会调用native的实现，而这些native的实现将和SurfaceFlinger建立关系，但我们这里ViewRoot中的mSurface显然还没有到这一步。那它到底是怎么和SurfaceFlinger搞上的呢?这一切待会就会水落石出的。

另外，为什么ViewRoot是主人公呢?因为ViewRoot建立了客户端和SystemServer的关系。我们看看它的构造函数。

public ViewRoot(Context context) {  
 
super();  
 
....  
 
getWindowSession(context.getMainLooper());  
 
} 

getWindowsession将建立和WindowManagerService的关系。

public static IWindowSession getWindowSession(Looper mainLooper) {  
 
        synchronized (mStaticInit) {  
 
            if (!mInitialized) {  
 
                try {  
 
                //sWindowSession是通过Binder机制创建的。终于让我们看到点希望了  
 
                    InputMethodManager imm = InputMethodManager.getInstance(mainLooper);  
 
                    sWindowSession = IWindowManager.Stub.asInterface(  
 
                            ServiceManager.getService("window"))  
 
                            .openSession(imm.getClient(), imm.getInputContext());  
 
                    mInitialized = true;  
 
                } catch (RemoteException e) {  
 
                }  
 
            }  
 
            return sWindowSession;  
 
        }  
 
    } 

上面跨Binder的进程调用另一端是WindowManagerService，代码在framework/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java中。我们先不说这个。

回过头来看看ViewRoot接下来的调用。

[-->ViewRoot::setView()]，这个函数很复杂，我们看其中关键几句。

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs,  
 
            View panelParentView) {  
 
        synchronized (this) {  
 
            requestLayout();   
 
                try {  
 
                    res = sWindowSession.add(mWindow, mWindowAttributes,  
 
                            getHostVisibility(), mAttachInfo.mContentInsets);  
 
                }   
 
} 

requestLayout实现很简单，就是往handler中发送了一个消息。

public void requestLayout() {  
 
        checkThread();  
 
        mLayoutRequested = true;  
 
        scheduleTraversals(); //发送DO_TRAVERSAL消息  
 
}   
 
public void scheduleTraversals() {  
 
        if (!mTraversalScheduled) {  
 
            mTraversalScheduled = true;  
 
            sendEmptyMessage(DO_TRAVERSAL);  
 
        }  
 
} 

我们看看跨进程的那个调用。sWindowSession.add。它的最终实现在WindowManagerService中。

[--->WindowSession::add()]

public int add(IWindow window, WindowManager.LayoutParams attrs,  
 
                int viewVisibility, Rect outContentInsets) {  
 
            return addWindow(this, window, attrs, viewVisibility, outContentInsets);  
 
        } 

WindowSession是个内部类，会调用外部类的addWindow。

这个函数巨复杂无比，但是我们的核心目标是找到创建显示相关的部分。所以，最后精简的话就简单了。

[--->WindowManagerService:: addWindow]

public int addWindow(Session session, IWindow client,  
 
            WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility,  
 
            Rect outContentInsets) {  
 
        //创建一个WindowState，这个又是什么玩意儿呢？  
 
              win = new WindowState(session, client, token,  
 
                    attachedWindow, attrs, viewVisibility);  
 
           win.attach();  
 
           return res;  
 
} 

WindowState类中有一个和Surface相关的成员变量，叫SurfaceSession。它会在attach函数中被创建。SurfaceSession嘛，就和SurfaceFlinger有关系了。我们待会看。

好，我们知道ViewRoot创建及调用add后，我们客户端的View系统就和WindowManagerService建立了牢不可破的关系。

另外，我们知道ViewRoot是一个handler，而且刚才我们调用了requestLayout，所以接下来消息循环下一个将调用的就是ViewRoot的handleMessage。

public void handleMessage(Message msg) {  
 
        switch (msg.what) {  
 
       case DO_TRAVERSAL:  
 
            performTraversals(); 

performTraversals更加复杂无比，经过我仔细挑选，目标锁定为下面几个函数。当然，后面我们还会回到performTraversals，不过我们现在更感兴趣的是Surface是如何创建的。

private void performTraversals() {  
 
        // cache mView since it is used so much below...  
 
        final View host = mView;  
 
   
 
         boolean initialized = false;  
 
            boolean contentInsetsChanged = false;  
 
            boolean visibleInsetsChanged;  
 
            try {  
 
//ViewRoot也有一个Surface成员变量，叫mSurface，这个就是代表SurfaceFlinger的客户端  
 
//ViewRoot在这个Surface上作画，最后将由SurfaceFlinger来合成显示。刚才说了mSurface还没有什么内容。  
 
          relayoutResult = relayoutWindow(params, viewVisibility, insetsPending); 

[---->ViewRoot:: relayoutWindow()]

private int relayoutWindow(WindowManager.LayoutParams params, int viewVisibility,  
 
            boolean insetsPending) throws RemoteException {  
 
         
 
//relayOut是跨进程调用，mSurface做为参数传进去了，看来离真相越来越近了呀！  
 
        int relayoutResult = sWindowSession.relayout(  
 
                mWindow, params,  
 
                (int) (mView.mMeasuredWidth * appScale + 0.5f),  
 
                (int) (mView.mMeasuredHeight * appScale + 0.5f),  
 
                viewVisibility, insetsPending, mWinFrame,  
 
                mPendingContentInsets, mPendingVisibleInsets,  
 
                mPendingConfiguration, mSurface); mSurface做为参数传进去了。  
 
       } 

我们赶紧转到WindowManagerService去看看吧。

public int relayoutWindow(Session session, IWindow client,  
 
            WindowManager.LayoutParams attrs, int requestedWidth,  
 
            int requestedHeight, int viewVisibility, boolean insetsPending,  
 
            Rect outFrame, Rect outContentInsets, Rect outVisibleInsets,  
 
            Configuration outConfig, Surface outSurface){  
 
               .....  
 
         try {  
 
           //看到这里，我内心一阵狂喜，有戏，太有戏了！  
 
         //其中win是我们最初创建的WindowState！  
 
                    Surface surface = win.createSurfaceLocked();  
 
                    if (surface != null) {  
 
                  //先创建一个本地surface，然后把传入的参数outSurface copyFrom一下  
 
                        outSurface.copyFrom(surface);  
 
                        win.mReportDestroySurface = false;  
 
                        win.mSurfacePendingDestroy = false;  
 
                       } else {  
 
                       outSurface.release();  
 
                    }  
 
                }  
 
} 

[--->WindowState::createSurfaceLocked]

Surface createSurfaceLocked() {  
 
            
 
                try {  
 
                    mSurface = new Surface(  
 
                            mSession.mSurfaceSession, mSession.mPid,  
 
                            mAttrs.getTitle().toString(),  
 
                            0, w, h, mAttrs.format, flags);  
 
                  }   
 
                Surface.openTransaction(); 

这里使用了Surface的另外一个构造函数。

    public Surface(SurfaceSession s,  
 
            int pid, String name, int display, int w, int h, int format, int flags)  
 
        throws OutOfResourcesException {  
 
        mCanvas = new CompatibleCanvas();  
 
        init(s,pid,name,display,w,h,format,flags); ---->调用了native的init函数。  
 
        mName = name;  
 
} 

到这里，不进入JNI是不可能说清楚了。不过我们要先回顾下之前的关键步骤。

◆ add中，new了一个SurfaceSession

◆创建new了一个Surface

◆调用copyFrom，把本地Surface信息传到outSurface中