本文主要介绍AudioFlinger,AudioFlinger向下访问AudioHardware,实现输出音频数据,控制音频参数。同 时,AudioFlinger向上通过IAudioFinger接口提供服务。所以,AudioFlinger在Android的音频系统框架中起着承上 启下的作用,地位相当重要。AudioFlinger的相关代码主要在:frameworks/base/libs/audioflinger,也有部分 相关的代码在frameworks/base/media/libmedia里。
AudioFlinger的类结构
下面的图示描述了AudioFlinger类的内部结构和关系:
图一 AudioFlinger的类结构
不知道各位是否和我一样,第一次看到AudioFlinger类的定义的时候都很郁闷--这个类实在是庞大和臃肿,可是当你理清他的关系以后,你会觉得相当合理。下面我们一一展开讨论。
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IAudioFlinger接口
这是AudioFlinger向外提供服务的接口,例如openOutput,openInput,createTrack,openRecord等等, 应用程序或者其他service通过ServiceManager可以获得该接口。该接口通过继承BnAudioFlinger得到。
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ThreadBase
在AudioFlinger中,Android为每一个放音/录音设备均创建一个处理线程,负责音频数据的I/O和合成,ThreadBase是这些线程的基类,所有的播放和录音线程都派生自ThreadBase
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TrackBase
应用程序每创建一个音轨(AudioTrack/AudioRecord),在AudioFlinger中都会创建一个对应的Track实例,TrackBase就是这些Track的基类,他的派生类有:
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- PlaybackTread::Track // 用于普通播放,对应于应用层的AudioTrack
- PlaybackThread::OutputTrack // 用于多重设备输出,当蓝牙播放开启时使用
- RecordThread::RecordTrack // 用于录音,对应于应用层的AudioRecord
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播放
默认的播放线程是MixerThread,它由AudioPolicyManager创建,在AudioPolicyManager的构造函数中,有以下代码:
- mHardwareOutput=mpClientInterface->openOutput(&outputDesc->mDevice,
- &outputDesc->mSamplingRate,
- &outputDesc->mFormat,
- &outputDesc->mChannels,
- &outputDesc->mLatency,
- outputDesc->mFlags);
mHardwareOutput = mpClientInterface->openOutput(&outputDesc->mDevice, &outputDesc->mSamplingRate, &outputDesc->mFormat, &outputDesc->mChannels, &outputDesc->mLatency, outputDesc->mFlags);
最终会进入AudioFlinger的openOut函数:
- ......
- thread=new MixerThread( this ,output,++mNextThreadId);
- ......
- mPlaybackThreads.add(mNextThreadId,thread);
- ......
- return mNextThreadId;
...... thread = new MixerThread(this, output, ++mNextThreadId); ...... mPlaybackThreads.add(mNextThreadId, thread); ...... return mNextThreadId;
可以看到,创建好的线程会把该线程和它的Id保存在AudioFlinger的成员变量mPlaybackThreads 中,mPlaybackThreads是一个Vector,AudioFlinger创建的线程都会保存在里面,最后,openOutput返回该线程的 Id,该Id也就是所谓的audio_io_handle_t,AudioFlinger的调用者这能看到这个audio_io_handle_t,当需 要访问时传入该audio_io_handle_t,AudioFlinger会通过mPlaybackThreads,得到该线程的指针。
要播放声音,应用程序首先要通过IAudioFlinger接口,调用createTrack(),关于createTrack的流程,可以参看我的另一篇文章:
http://blog.csdn.net/DroidPhone/archive/2010/10/14/5941344.aspx
createTrack会调用PlaybackThread类的createTrack_l函数:
- track=thread->createTrack_l(client,streamType,sampleRate,format,
- channelCount,frameCount,sharedBuffer,&lStatus);
track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format, channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus);
再跟入createTrack_l函数中,可以看到创建了PlaybackThread::Track类,然后加入播放线程的track列表mTracks中。
- track=thread->createTrack_l(client,streamType,sampleRate,format,
- channelCount,frameCount,sharedBuffer,&lStatus);
- ......
- mTracks.add(track);
track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format, channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus); ...... mTracks.add(track);
在createTrack的最后,创建了TrackHandle类并返回,TrackHandle继承了IAudioTrack接口,以后,createTrack的调用者可以通过IAudioTrack接口与AudioFlinger中对应的Track实例交互。
- trackHandle= new TrackHandle(track);
- ......
- return trackHandle;
trackHandle = new TrackHandle(track); ...... return trackHandle;
最后,在系统运行时,AudioFlinger中的线程和Track的结构大致如下图所示:它会拥有多个工作线程,每个线程拥有多个Track。
图二 AudioFlinger的线程结构
播放线程实际上是MixerThread的一个实例,MixerThread的threadLoop()中,会把该线程中的各个Track进行混 合,必要时还要进行ReSample(重采样)的动作,转换为统一的采样率(44.1K),然后通过音频系统的AudioHardware层输出音频数 据。
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录音
录音的流程和放音差不多,只不过数据流动的方向相反,录音线程变成RecordThread,Track变成了RecordTrack,openRecord返回RecordHandle,详细的暂且不表。
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DuplicatingThread
AudioFlinger中有一个特殊的线程类:DuplicatingThread,从图一可以知道,它是MixerThread的子类。当系统中有两 个设备要同时输出时,DuplicatingThread将被创建,通过IAudioFlinger的openDuplicateOutput方法创建 DuplicatingThread。
- int AudioFlinger::openDuplicateOutput( int output1, int output2)
- {
- Mutex::Autolock_l(mLock);
- MixerThread*thread1=checkMixerThread_l(output1);
- MixerThread*thread2=checkMixerThread_l(output2);
- ......
- DuplicatingThread*thread=new DuplicatingThread( this ,thread1,++mNextThreadId);
- thread->addOutputTrack(thread2);
- mPlaybackThreads.add(mNextThreadId,thread);
- return mNextThreadId;
- }
int AudioFlinger::openDuplicateOutput(int output1, int output2) { Mutex::Autolock _l(mLock); MixerThread *thread1 = checkMixerThread_l(output1); MixerThread *thread2 = checkMixerThread_l(output2); ...... DuplicatingThread *thread = new DuplicatingThread(this, thread1, ++mNextThreadId); thread->addOutputTrack(thread2); mPlaybackThreads.add(mNextThreadId, thread); return mNextThreadId; }
创建DuplicatingThread时,传入2个需要同时输出的目标线程Id,openDuplicateOutput先从 mPlaybackThreads中根据Id取得相应输出线程的实例,然后为每个线程创建一个虚拟的AudioTrack---- OutputTrack,然后把这个虚拟的AudioTrack加入到目标线程的mTracks列表中,DuplicatingThread在它的 threadLoop()中,把Mixer好的数据同时写入两个虚拟的OutputTrack中,因为这两个OutputTrack已经加入到目标线程的 mTracks列表,所以,两个目标线程会同时输出DuplicatingThread的声音。
实际上,创建DuplicatingThread的工作是有AudioPolicyService中的AudioPolicyManager里发起的。主要是当蓝牙耳机和本机输出都开启时,AudioPolicyManager会做出以下动作:
- 首先打开(或创建)蓝牙输出线程A2dpOutput
- 以HardwareOutput和A2dpOutput作为参数,调用openDuplicateOutput,创建DuplicatingThread
- 把属于STRATEGY_MEDIA类型的Track移到A2dpOutput中
- 把属于STRATEGY_DTMF类型的Track移到A2dpOutput中
- 把属于STRATEGY_SONIFICATION类型的Track移到DuplicateOutput中
结果是,音乐和DTMF只会在蓝牙耳机中输出,而按键音和铃声等提示音会同时在本机和蓝牙耳机中输出。