Android4.4深入浅出之SurfaceFlinger(一)

           同样还是surfaceflinger，最近有点进展，特地分享！

一 开门见山

     android 源代码中的类名真的是乱的一塌糊涂，经过一周多的研读The Fucking Source Code，终于有点眉头。首先surfaceflinger（以后简称SF），负责管理渲染UI的，他是个service，一直跟application交互，实时刷新surface。

     

知道这个，我从service这个点入手，之前尝试过直接看SF类等等，但是都搞不清楚头绪，所以改道service。

二 SF这个service的起源诞生

     在源码frameworks/native/service/surfaceflinger/main_surfaceflinger.cpp 中，让我们扒一扒是啥玩意。。

 

    

int main(int argc, char** argv) {
    // When SF is launched in its own process, limit the number of
    // binder threads to 4.
    ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4); //忽略。。

    // start the thread pool
    sp ps(ProcessState::self());//忽略
    ps->startThreadPool(); // instantiate surfaceflinger 
    sp flinger = new SurfaceFlinger();//好戏从这里开始，得到一个SF对象
    #if defined(HAVE_PTHREADS) 
    setpriority(PRIO_PROCESS, 0, PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
    #endif set_sched_policy(0, SP_FOREGROUND); // initialize before clients can connect 
    flinger->init();//SF的初始化 
    //publish surface flinger 
    sm(defaultServiceManager()); //得到一个ServiceManager对象 
    sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false); // // run in this thread 
    flinger->run();//服务开始运行了！！！ }

 

    是不是无语了。。。对就是这么简单粗暴。但是丫的没这么简单吧。好了我们开始从

sp sm(defaultServiceManager()); 开始，这里有个sp，简单介绍

一下，这是c++中为了防止指针出现段错误而设计的一种智能指针，smart pointer！用法是怎样的呢，其实很简单。sp  等同于 XXXX* ,比如 sp == char* 很粗暴吧。。。

       回归正题，这里定义了一个IServiceManage的对象，sm（xx）就是把sm初始化为xx，所以现在看看sm被初始化成什么。我们跟踪下deafaultServieManager（）。

     

sp defaultServiceManager()
{
    if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;//忽略
    
    {
        AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock); //这个就是上锁的意思
        while (gDefaultServiceManager == NULL) {
            gDefaultServiceManager = interface_cast(    //重头戏在这                                                          ProcessState::self()->getContextObject(NULL));
            if (gDefaultServiceManager == NULL)
                sleep(1);
        }
    }
    
    return gDefaultServiceManager;
}

gDefaultServiceManager是怎么来的。

gDefaultServiceManager = interface_cast(    //重头戏在这                                                          ProcessState::self()->getContextObject(NULL));

我FTSC！！又调用了函数，我们乖乖跟踪下 interface_cast(   ProcessState::self()->getContextObject(NULL)) 这个函数。。首先看一下它那吓死人的参数：

   首先是一个self（）：

sp ProcessState::self()
{
    Mutex::Autolock _l(gProcessMutex);
    if (gProcess != NULL) {
        return gProcess;
    }
    gProcess = new ProcessState;
    return gProcess;
}

他其实就是返回一个初始化好的 ProcessState类对象，然后接着看getContextObject(NULL)，这个函数在ProcessState中，是成员函数，注意了，传进去的是null，我们看下实体：

 

sp ProcessState::getContextObject(const sp& caller)
{
    return getStrongProxyForHandle(0);
}

不多说了，继续跟踪 getStrongProxyForHandle(0);

sp ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)
{
    sp result; 

    AutoMutex _l(mLock);//上锁

    handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);//
    if (e != NULL) { 
        IBinder* b = e->binder;
        if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) //刚开始b肯定为NULL                                                                if (handle == 0) {//刚刚传进来的handle是0！                                                                                            Parcel data;         //下面做了什么我也不知道估计不影响
                status_t status = IPCThreadState::self()->transact(
                        0, IBinder::PING_TRANSACTION, data, NULL, 0);
                if (status == DEAD_OBJECT)
                   return NULL;
            }                                                                                                                                //这是重头戏啊 又来了个BpBinder？是啥玩意待会再说  	                                                                             b = new BpBinder(handle); 
            e->binder = b;
            if (b) e->refs = b->getWeakRefs();
            result = b;
        } else {
            
            result.force_set(b);
            e->refs->decWeak(this);
        }
    }


    return result;//总之返回的是一个BpBinder类。}

BpBinder是个强大深奥的东西，下面会专门讲一下，先接着看吧。

参数是BpBinder类的，接下俩看函数是怎么定义的。。

这里我们不妨留意一下 它的参数？函数的形参是IBinder类的，查了下才知道BpBinder继承了IBinder，所以形参是IBinder也不会有什么大问题。。。这这。。难道有一场阴谋？？

template
inline sp interface_cast(const sp& obj)
{
    return INTERFACE::asInterface(obj);
}	

好吧，这是模板的使用，再看看原函数的调用在函数名后面有个尖括号<>，这下知道他的作用了吧，对！尖括号内的东西是用来代替    sp 中的 INTERFACE，也就是 IServiceManager代替INTERFACE
再看看函数体。。。。shit！！又是一个函数。我们继续跟踪 asInterface(obj);       
     好吧，我找了好半天，发现没有找到定义。。。但是看到了一个奇怪的东西。。就是发现他在宏定义里面申明的然后又在宏定义里面实现的！！是在IInterface.h中的定义的。

      

#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)                               \
    static const android::String16 descriptor;                          \
    static android::sp asInterface(                       \
            const android::sp& obj);                  \
    virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;    \
    I##INTERFACE();                                                     \
    virtual ~I##INTERFACE();                                            \

这是声明。。。。接下来是实现的宏定义：

#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)                       \
    const android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME);             \
    const android::String16&                                            \
            I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const {              \
        return I##INTERFACE::descriptor;                                \
    }                                                                   \
    android::sp I##INTERFACE::asInterface(                \
            const android::sp& obj)                   \
    {                                                                   \
        android::sp intr;                                 \
        if (obj != NULL) {                                              \
            intr = static_cast(                          \
                obj->queryLocalInterface(                               \
                        I##INTERFACE::descriptor).get());               \
            if (intr == NULL) {                                         \
                intr = new Bp##INTERFACE(obj);                          \
            }                                                           \
        }                                                               \
        return intr;                                                    \
    }                                                                  \
    I##INTERFACE::I##INTERFACE() { }                                    \
    I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { }                                   \

脑袋瓜表示不够用了，好一个乱七八糟，乱八九糟，乱九十糟。。。。。红色部分分别是asInterface的声明和定义。这个时候我在想这是两个宏而已，到底他在哪里被调用了。

    好！这里我们回到前一步 interface_cast 函数实体是 return IServiceManage::asInterface(obj);这个函数应该定义在

IServiceManage类中才是啊，于是我去跟踪了下IServiceManage这个类：

   

class IServiceManager : public IInterface

{
public:

    DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);

     virtual status_t   addService( const String16& name,

                                            const sp& service) = 0;
      // 。。。。。。
};

好吧，看到这个类的第三行顿时感觉世界有救了，这不就是之前的宏定义吗，原来着这里调用了。。。好，我们在穿越时空到那个宏定义。。。。

  发现了什么？他的参数是个INTERFACE 跟刚刚的模板很像吧，不管了把所有的INTERFACE换成  ServiceManager， 宏定义中还有类似 I##INTERFACE ，其实即使翻译成 IINTERFACE,看看上面那个 ServiceManager类中的调用他的参数就是 ServiceManager，所以 在宏定义里面就变成 I ServiceManager,好吧！我把他翻译一下。声明翻译成以下：

static const android::String16 descriptor; 

static android::sp< IServiceManager > asInterface(const android::sp&

obj) 
virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const; 

IServiceManager ();                                                     \
virtual ~IServiceManager();

实现翻译如下：

const android::String16 IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);

const android::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const

 {  return IServiceManager::descriptor;//返回上面那个android.os.IServiceManager

   }                                                                      android::sp IServiceManager::asInterface(

            const android::sp& obj)

    {

        android::sp intr;

        if (obj != NULL) {                                             

            intr = static_cast(                         

                obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get());              

            if (intr == NULL) {                                         

                intr = new BpServiceManager(obj);                         

            }                                                          

        }                                                               

        return intr;                                                   

    }                                                                 

    IServiceManager::IServiceManager () { }                                   

    IServiceManager::~ IServiceManager() { }

  好我们重点看下  asInterface 这个函数体，妈的绕了这么久终于可以接下去走了。简单分析下，程序走到第一个if进去了，然后第一次intr还是null所以又走到第二个if，对intr被初始化成一个 BpServiceManager对象。。。。

     问题来了，BpServiceManager是什么东西，暂且不管，携带着这个坑爹的结果然我们一步步退出苦海，来到最开始的

sp sm(defaultServiceManager());

 发现，实质上也没做什么事啊，不行，我们再回去研究一下 BpServiceManager。。

三  关于BpServiceManager

   之前一篇文章说过Bp 中p是proxy的意思，也就是代理。B其实就是传说中的叱咤江湖的 ”Binder“。。。。有点阴谋了，记得之前提过的那个大阴谋？我们接下去看。先找到这个类的相关定义（在IServiceManager.h中）：

class BpServiceManager : public BpInterface
{
public:
    BpServiceManager(const sp& impl)
        : BpInterface(impl)
    {

//构造函数的形参是IBinder参数，但是实际上传进来的是new BpBinder(0) （ps：为什么呢？之前最开始的时候传进来的参数就是BpBinder类的，只是形参一直写成IBinder又是BpBinder，而且参数名是impl，敏感吗，不就是implement的缩写，实现？难道有猫腻？接着看。    }

    virtual sp getService(const String16& name) const
    {
        //忽略
    }

    virtual sp checkService( const String16& name) const
    {
      。。。。。忽略
    }
//这是个重要的函数 不能忽略先把他记在心里，待会会解释                                                                                     virtual status_t addService(const String16& name, const sp& service,
            bool allowIsolated)
    {
        Parcel data, reply;
        data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
        data.writeString16(name);
        data.writeStrongBinder(service);
        data.writeInt32(allowIsolated ? 1 : 0);
        status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
        return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;
    }

    virtual Vector listServices()
    {
       //忽略
    }
};

   好了，我们知道上一环节有提到 BpServiceManager的是这行代码  intr = new BpServiceManager(obj);传进去的obj参数是IBinder类的，构造函数是 BpServiceManager(const sp& impl) : BpInterface(impl)

传进去的参数 直接进入BpInterface（）这个函数，内容如下：

template
inline BpInterface::BpInterface(const sp& remote)
    : BpRefBase(remote)
{
}

我了个cacaca，传进来的impl改名为 remote，又来个 BpRefBase(remote)，android元老们，你爸妈造你这么吊吗。。。。继续跟踪这个函数：

BpRefBase::BpRefBase(const sp& o)
    : mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)
{
    extendObjectLifetime(OBJECT_LIFETIME_WEAK);

    if (mRemote) {
        mRemote->incStrong(this);           // Removed on first IncStrong().
        mRefs = mRemote->createWeak(this);  // Held for our entire lifetime.
    }
}

好吧，他的名字又变了，是 o，对参数是o，记住是BpBinder类的。看他做了什么。o.get();返回的是一个sp 也就是返回一个XXX*的指针，也就是说 mRemote被初始化成 BpBinder类对象，看他做了什么？shit？看不懂啊 。。。。不管了忽略掉！

   好好现在我们重新回到 BpServiceManager，再回一步 spsm(defaultServiceManager());
//简单说返回的实际是BpServiceManager，它的remote对象是BpBinder，传入的那个handle参数是0。

四  添加service

 我们再回到之前最开始的main函数，继续往下走

int main(int argc, char** argv) {
    // When SF is launched in its own process, limit the number of
    // binder threads to 4.
    ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4); //忽略。。

    // start the thread pool
    sp ps(ProcessState::self());
//忽略。。

    ps->startThreadPool();

    // instantiate surfaceflinger
    sp flinger = new SurfaceFlinger();//好戏从这里开始，得到一个SF对象

#if defined(HAVE_PTHREADS)
    setpriority(PRIO_PROCESS, 0, PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
#endif
    set_sched_policy(0, SP_FOREGROUND);

    // initialize before clients can connect
    flinger->init();//SF的初始化

    // publish surface flinger
    sp sm(defaultServiceManager()); //得到一个ServiceManager对象
    sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false);  //
    // run in this thread
    flinger->run();//服务开始运行了！！！

 }

这个时候走到 sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false);
  看函数明就知道，刚刚创建的服务要开始添加了，这是个怎样的机制了，其实ServiceManage是一个服务管理员，所有的service都要在这边登记信息，然后申请创建，有条不紊,便于管理。

  看一下addService的函数实体：

   

 virtual status_t addService(const String16& name, const sp& service,
            bool allowIsolated)
    {
        Parcel data, reply;
        data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());
        data.writeString16(name);
        data.writeStrongBinder(service);
        data.writeInt32(allowIsolated ? 1 : 0);
        status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);
        return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;
    }

先看它的三个参数，第一个是一个字符串服务的名字，第二个就是这个service ，是IBinder类的，虽然传进来的是flinger 是SF类的，但是SF继承了IBinder，所以这里是可以的。

       Parcel的对象data，顾名思义是个数据包吧or缓冲区，接下去的四行都是把相关的一些信息比如interface描述信息，服务名称，本身service的binder都写到data里，然后通过transact（）进行处理，这里的remote（）是不是很眼熟，对，他其实就是BpBinder::remote()，接着往下看看到他返回的不是什么好东西，算了忽略掉，我们研究的是SF，这些在深入就是Binder机制的问题了。总结说，这个函数就是向管理者注册了SF这个service的一些基本信息。

        到这里我们是不是忽略了一行程序，flinger->init(); 这行说是SF的一些初始化，但是也是有很多的内容的。好，从此刻开始 ，我们终于开始进军SF的敌军大营，看看它内部到底是怎么回事。