Android Surface 4 SurfaceFlinger

前面看到了 Surface 的创建流程，

而最终到了 SurfaceFlinger 去创建Layer

最终是由  SurfaceFlinger 合成显示

SurfaceFlinger 进程是由 init 进程创建的，运行在独立的 SurfaceFlinger 进程中。init 进程读取 init.rc 文件启动 SurfaceFlinger。

service surfaceflinger /system/bin/surfaceflinger
    class core
    user system
    group graphics drmrpc
    onrestart restart zygote
    writepid /dev/cpuset/system-background/tasks

SurfaceFlinger 进程是由 init 进程创建的，运行在独立的 SurfaceFlinger 进程中。init 进程读取 init.rc 文件启动 SurfaceFlinger。

int main(int, char**) {
    ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4);

    sp ps(ProcessState::self());
    ps->startThreadPool();

    //实例化 surfaceflinger
    sp flinger =  new SurfaceFlinger();

    setpriority(PRIO_PROCESS, 0, PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
    set_sched_policy(0, SP_FOREGROUND);

    //初始化
    flinger->init();

    //发布 surface flinger，注册到 ServiceManager
    sp sm(defaultServiceManager());
    sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false);

    // 运行在当前线程
    flinger->run();
    return 0;
}

SurfaceFlinger 的实例化会执行到：onFirstRef()

void SurfaceFlinger::onFirstRef() {
    mEventQueue.init(this);
}

onFirstRef() 中会创建 Handler 并初始化。
MessageQueue.cpp：

void MessageQueue::init(const sp& flinger) {
    mFlinger = flinger;
    mLooper = new Looper(true);
    mHandler = new Handler(*this);
}

然后会执行到 SurfaceFlinger::init()：

void SurfaceFlinger::init() {
    Mutex::Autolock _l(mStateLock);

    //初始化 EGL，作为默认的显示
    mEGLDisplay = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
    eglInitialize(mEGLDisplay, NULL, NULL);

    // 初始化硬件 composer 对象
    mHwc = new HWComposer(this, *static_cast(this));

    //获取 RenderEngine 引擎
    mRenderEngine = RenderEngine::create(mEGLDisplay, mHwc->getVisualID());

    //检索创建的 EGL 上下文
    mEGLContext = mRenderEngine->getEGLContext();

    //初始化非虚拟显示屏
    for (size_t i=0 ; iisConnected(i) || type==DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY) {
            bool isSecure = true;
            createBuiltinDisplayLocked(type);
            wp token = mBuiltinDisplays[i];

            sp producer;
            sp consumer;
            //创建 BufferQueue 的生产者和消费者
            BufferQueue::createBufferQueue(&producer, &consumer,
                    new GraphicBufferAlloc());

            sp fbs = new FramebufferSurface(*mHwc, i, consumer);
            int32_t hwcId = allocateHwcDisplayId(type);
            //创建显示设备
            sp hw = new DisplayDevice(this,
                    type, hwcId, mHwc->getFormat(hwcId), isSecure, token,
                    fbs, producer,
                    mRenderEngine->getEGLConfig());
            if (i > DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY) {
                hw->setPowerMode(HWC_POWER_MODE_NORMAL);
            }
            mDisplays.add(token, hw);
        }
    }

    getDefaultDisplayDevice()->makeCurrent(mEGLDisplay, mEGLContext);

    //当应用和 sf 的 vsync 偏移量一致时，则只创建一个 EventThread 线程
    if (vsyncPhaseOffsetNs != sfVsyncPhaseOffsetNs) {
        sp vsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,
                vsyncPhaseOffsetNs, true, "app");
        mEventThread = new EventThread(vsyncSrc);
        sp sfVsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,
                sfVsyncPhaseOffsetNs, true, "sf");
        mSFEventThread = new EventThread(sfVsyncSrc);
        mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread);
    } else {
        //创建 DispSyncSource 对象
        sp vsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,
                vsyncPhaseOffsetNs, true, "sf-app");
        //创建线程 EventThread
        mEventThread = new EventThread(vsyncSrc);
        //设置 EventThread
        mEventQueue.setEventThread(mEventThread);
    }

    //创建 EventControl
    mEventControlThread = new EventControlThread(this);
    mEventControlThread->run("EventControl", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);

    //当不存在 HWComposer 时，则设置软件 vsync
    if (mHwc->initCheck() != NO_ERROR) {
        mPrimaryDispSync.setPeriod(16666667);
    }

    //初始化绘图状态
    mDrawingState = mCurrentState;

    //初始化显示设备
    initializeDisplays();

    //启动开机动画
    startBootAnim();
}

该方法主要功能是：

1. 初始化 EGL
2. 创建 HWComposer
3. 初始化非虚拟显示屏
4. 启动 EventThread 线程
5. 启动开机动画

创建 HWComposer：

HWComposer::HWComposer(const sp& flinger, EventHandler& handler):mFlinger(flinger), mFbDev(0), mHwc(0), mNumDisplays(1), mCBContext(new cb_context), mEventHandler(handler), mDebugForceFakeVSync(false) {
    ...
    bool needVSyncThread = true;
    int fberr = loadFbHalModule(); //加载 framebuffer 的 HAL 层模块
    loadHwcModule(); //加载 HWComposer 模块

    //标记已分配的 display ID
    for (size_t i=0 ; iregisterProcs) {
            mCBContext->hwc = this;
            mCBContext->procs.invalidate = &hook_invalidate;
            //VSYNC 信号的回调方法
            mCBContext->procs.vsync = &hook_vsync;
            if (hwcHasApiVersion(mHwc, HWC_DEVICE_API_VERSION_1_1))
                mCBContext->procs.hotplug = &hook_hotplug;
            else
                mCBContext->procs.hotplug = NULL;
            memset(mCBContext->procs.zero, 0, sizeof(mCBContext->procs.zero));
            //注册回调函数
            mHwc->registerProcs(mHwc, &mCBContext->procs);
        }

        //进入此处，说明已成功打开硬件 composer 设备，则不再需要 vsync 线程
        needVSyncThread = false;
        eventControl(HWC_DISPLAY_PRIMARY, HWC_EVENT_VSYNC, 0);
        ...
    }
    ...
    if (needVSyncThread) {
        //不支持硬件的 VSYNC，则会创建线程来模拟定时 VSYNC 信号
        mVSyncThread = new VSyncThread(*this);
    }
}

HWComposer 代表着硬件显示设备，注册了 VSYNC 信号的回调。VSYNC 信号本身是由显示驱动产生的，在不支持硬件的 VSYNC，则会创建“VSyncThread”线程来模拟定时 VSYNC 信号。

当硬件产生VSYNC信号时，则会发送消息，handler 收到消息进行处理。当 SurfaceFlinger 进程收到 VSync 信号后经层层调用，最终调用到该对象的 handleMessageRefresh() 方法。

SurfaceFlinger.cpp：
 

void SurfaceFlinger::handleMessageRefresh() {
    ATRACE_CALL();
    preComposition();//处理显示设备与 layers 的改变，更新光标
    rebuildLayerStacks();//重建所有可见 Layer 列表，根据Z轴排序
    setUpHWComposer();//更新 HWComposer 图层
    doDebugFlashRegions(); 
    doComposition();//生成 OpenGL 纹理图像
    postComposition();//将图像传递到物理屏幕
}