Android GDI之SurfaceFlinger

SurfaceFinger按英文翻译过来就是Surface投递者。SufaceFlinger的构成并不是太复杂，复杂的是他的客户端建构。SufaceFlinger主要功能是：

1） 将Layers （Surfaces） 内容的刷新到屏幕上

2） 维持Layer的Zorder序列，并对Layer最终输出做出裁剪计算。

3） 响应Client要求，创建Layer与客户端的Surface建立连接

4） 接收Client要求，修改Layer属性（输出大小，Alpha等设定）

但是作为投递者的实际意义，我们首先需要知道的是如何投递，投掷物，投递路线，投递目的地。

1  SurfaceFlinger的基本组成框架

SurfaceFlinger管理对象为：

mClientsMap：管理客户端与服务端的连接。

ISurface，IsurfaceComposer：AIDL调用接口实例

mLayerMap：服务端的Surface的管理对象。

mCurrentState.layersSortedByZ ：以Surface的Z-order序列排列的Layer数组。

graphicPlane 缓冲区输出管理

OpenGL ES：图形计算，图像合成等图形库。

gralloc.xxx.so这是个跟平台相关的图形缓冲区管理器。

pmem Device：提供共享内存，在这里只是在gralloc.xxx.so可见，在上层被gralloc.xxx.so抽象了。

2 SurfaceFinger Client和服务端对象关系图

Client端与SurfaceFlinger连接图：

 

Client对象：一般的在客户端都是通过SurfaceComposerClient来跟SurfaceFlinger打交道。

3 主要对象说明

3.1 DisplayHardware &FrameBuffer

    首先SurfaceFlinger需要操作到屏幕，需要建立一个屏幕硬件缓冲区管理框架。Android在设计支持时，考虑多个屏幕的情况，引入了 graphicPlane的概念。在SurfaceFlinger上有一个graphicPlane数组，每一个graphicPlane对象都对应一个 DisplayHardware.在当前的Android（2.1）版本的设计中，系统支持一个graphicPlane，所以也就支持一个 DisplayHardware。

SurfaceFlinger，Hardware硬件缓冲区的数据结构关系图。

3.2 Layer

method:setBuffer  在SurfaceFlinger端建立显示缓冲区。这里的缓冲区是指的HW性质的，PMEM设备文件映射的内存。

1) layer的绘制

void Layer::onDraw(const Region& clip) const

{

    int index = mFrontBufferIndex;

    GLuint textureName = mTextures[index].name;

…

  drawWithOpenGL(clip, mTextures[index]);

}

3.2 mCurrentState.layersSortedByZ

   以Surface的Z-order序列排列的LayerBase数组，该数组是层显示遮挡的依据。在每个层计算自己的可见区域时，从Z-order 顶层开始计算，是考虑到遮挡区域的裁减，自己之前层的可见区域就是自己的不可见区域。而绘制Layer时，则从Z-order底层开始绘制，这个考虑到透 明层的叠加。

4 SurfaceFlinger的运行框架

    我们从前面的章节<Android Service>的基本原理可以知道，SurfaceFlinger的运行框架存在于：threadLoop,他是SurfaceFlinger的主循环体。SurfaceFlinger在进入主体循环之前会首先运行：SurfaceFlinger::readyToRun()。

4.1 SurfaceFlinger::readyToRun()

（1）建立GraphicPanle

（2）建立FrameBufferHardware(确定输出目标)

      初始化：OpenGL ES

           建立兼容的mainSurface.利用eglCreateWindowSurface。

           建立OpenGL ES进程上下文。

   建立主Surface（OpenGL ES）。 DisplayHardware的Init()@DisplayHardware.cpp函数对OpenGL做了初始化，并创建立主Surface。为什 么叫主Surface，因为所有的Layer在绘制时，都需要先绘制在这个主Surface上，最后系统才将主Surface的内容”投掷”到真正的屏幕 上。

（3） 主Surface的绑定

1）在DisplayHandware初始完毕后，hw.makeCurrent()将主Surface，OpenGL ES进程上下文绑定到SurfaceFlinger的上下文中，

2）之后所有的SurfaceFlinger进程中使用EGL的所有的操作目的地都是mSurface@DisplayHardware。

这样，在OpenGL绘制图形时，主Surface被记录在进程的上下文中，所以看不到显示的主Surfce相关参数的传递。下面是Layer-Draw，Hardware.flip的动作示意图：

4.2 ThreadLoop

(1)handleTransaction(…):主要计算每个Layer有无属性修改，如果有修改着内用需要重画。

(2)handlePageFlip()

    computeVisibleRegions：根据Z-Order序列计算每个Layer的可见区域和被覆盖区域。裁剪输出范围计算-

在生成裁剪区域的时候，根据Z_order依次，每个Layer在计算自己在屏幕的可显示区域时，需要经历如下步骤：

  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

在绘制时，Layer将根据自己的可将区域做相应的区域数据Copy。

（3）handleRepaint()

composeSurfaces（需要刷新区域）：

根据每个Layer的可见区域与需要刷新区域的交集区域从Z-Order序列从底部开始绘制到主Surface上。

（4）postFramebuffer()

（DisplayHardware）hw.flip(mInvalidRegion);

eglSwapBuffers(display,mSurface) :将mSruface投递到屏幕。

5 总结

现在SurfaceFlinger干的事情利用下面的示意图表示出来：