Android 4.4(KitKat)中VSync信号的虚拟化

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Android 4.1(Jelly Bean)引入了Vsync(Vertical Syncronization)用于渲染同步，使得App UI和SurfaceFlinger可以按硬件产生的VSync节奏来进行工作。关于VSync的介绍详见博文http://www.androidpolice.com/2012/07/12/getting-to-know-android-4-1-part-3-project-butter-how-it-works-and-what-it-added/。引用该博文的一张图来作为本文的开头：



虽然大家都同步了，但新的问题产生了：

1. App UI和SurfaceFlinger的工作显然是一个流水线的模型。即对于一帧内容，先等App
UI画完了，SurfaceFlinger再出场对其进行合并渲染后放入framebuffer，最后整到屏幕上。而现有的VSync模型是让大家一起开始干活。这样对于同一帧内容，第一个VSync信号时App
UI的数据开始准备，第二个VSync信号时SurfaceFlinger工作，第三个VSync信号时用户看到内容，这样就两个VSync
period(每个16ms)过去了。这会影响用户体验。

2.计算机资源是有限的，大家一起做事，都抢资源，必然导致工作加倍的慢。

Android 4.4(KitKat)引入了VSync的虚拟化，即把硬件的VSync信号先同步到一个本地VSync模型中，再从中一分为二，引出两条VSync时间与之有固定偏移的线程。示意图如下：



这样，大家工作既保持一定的节拍，又可以相互错开，一前一后保持着咚次哒次，咚次哒次的流水节奏了:) 注意其中两个Phase
offset参数（即VSYNC_EVENT_PHASE_OFFSET_NS和SF_VSYNC_EVENT_PHASE_OFFSET_NS）是可调的。

相关的主要创建流程在DispSync::DispSync()：

292DispSync::DispSync() {

293 mThread = new DispSyncThread();

294 mThread->run("DispSync", PRIORITY_URGENT_DISPLAY + PRIORITY_MORE_FAVORABLE);

以及SurfaceFlinger::init()中：

604 sp<VSyncSource> vsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,

605 vsyncPhaseOffsetNs, true);

606 mEventThread = new EventThread(vsyncSrc);

607 sp<VSyncSource> sfVsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,

608 sfVsyncPhaseOffsetNs, false);

609 mSFEventThread = new EventThread(sfVsyncSrc);

610 mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread);

611

612 mEventControlThread = new EventControlThread(this);

613 mEventControlThread->run("EventControl", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);

相关的类图如下：



如果上图不怎么直观的话，下面这张用序列图表示的线程模型图应该更好理解一点:



类型DispSync表示了一个基于硬件VSync信号的同步模型，它会根据从HWComposer来的硬件VSync信号的采样来进行同步。其它两个EventThread分别用了两个不同的虚拟VSync信号源（用DispSyncSource表示，其中包含了与真实VSync信号的偏移值），这两个VSync信号源就是被虚拟出来分别用于控制App
UI和SurfaceFlinger渲染的。在EventThread的线程循环中，如果有需要就会向DispSync注册相应的listener。DispSyncThread就像乐队鼓手一样控制着大家的节奏。它在主循环中会先通过已经向DispSync注册的listener计算下一个要产生的虚拟VSync信号还要多久，等待相应时间后就会调用相应listener的callback函数。这样，对于那些注册了listener的监听者来说，就好像被真实的VSync信号控制着一样。至于EventControlThread是用来向真实的VSync硬件发命令的，可以先不管。

看来谷歌对于大家对Android UI流畅性的吐槽也已经很郁闷了，才会把VSync整这么麻烦。不过这样做缺点是引入了需要tune的参数，如果设不好结果可能也好不到哪去，将来会不会通过一些统计手段来让这两个参数自适应呢？