Android -- SurfaceFlinger 合成主线程 系列 (三)

SurfaceFlinger 属于system_server进程，在system_init.cpp中利用SurfaceFlinger::instantiate()启动，在此加入到service manager中，所以本身提供service服务功能。


首先看下SurfaceFlinger的类声明：

class SurfaceFlinger :
        public BinderService,
        public BnSurfaceComposer,
        protected Thread


从接口可以看出使用Binder与客户端通讯，并且继承线程 Thread 类，则循环执行threadLoop。完成系统中的各个Layer-Surface进行混合，然后将一帧帧混合好的图像传送到显示framebuffer中。


其主线程工作流程图如下：




下面就这以上图五步将代码一一过一遍：
1、waitForEvent() 等待什么事情呢？


void SurfaceFlinger::waitForEvent()
{
    while (true) {
     ......
    
       sp msg = mEventQueue.waitMessage(timeout);
     ......
        if (msg != 0) {
            switch (msg->what) {
             //等的就是这个消息事件哟。。。。
                case MessageQueue::INVALIDATE:
                    // invalidate message, just return to the main loop
                    return;
            }
        }    
  }
}


原来是等待收到MessageQueue::INVALIDATE重绘消息才退回到主线程，那么这个消息由谁来发送呢？


请看下面代码：
void SurfaceFlinger::signalEvent() {
    mEventQueue.invalidate();
}


void SurfaceFlinger::signal() const {
    // this is the IPC call
    const_cast(this)->signalEvent();
}


这是就是发送消息的点，这个函数signalEvent由谁来调用呢？其个这个发起都是上一节说的，在释放Surface对应的显示缓冲区需要显示时调用：
unlockAndPost() --> queueBuffer() --> mClient.signalServer() --> SurfaceFlinger::signal()


2、handlePageFlip()  
该阶段会遍历各个Layer，在每个Layer中，取得并锁住该Layer的frontBuffer，然后利用frontBuffer 中的图像数据生成该Layer的2D贴图（Texture），并且计算更新区域，为后续的混合操作做准备。


void SurfaceFlinger::handlePageFlip()
{
//调用 lockPageFlip
visibleRegions |= lockPageFlip(currentLayers);

//取得屏幕的区域
const Region screenRegion(hw.bounds());
if (visibleRegions) {
   Region opaqueRegion;
   computeVisibleRegions(currentLayers, mDirtyRegion, opaqueRegion);
   .....
   mWormholeRegion = screenRegion.subtract(opaqueRegion);
}
.....
//调用 unlockPageFlip
unlockPageFlip(currentLayers);
}


上面的调用实际上是一对函数：lockPageFlip & lockPageFlip,那么主要干些啥呢？


bool SurfaceFlinger::lockPageFlip(const LayerVector& currentLayers)
{
    bool recomputeVisibleRegions = false;
    size_t count = currentLayers.size();
    sp const* layers = currentLayers.array();


    //逐个 layer 进行处理 
    for (size_t i=0 ; i         const sp& layer(layers[i]);
        layer->lockPageFlip(recomputeVisibleRegions);
    }
    return recomputeVisibleRegions;
}


void Layer::lockPageFlip(bool& recomputeVisibleRegions)
{
SharedBufferServer* lcblk(sharedClient.get());

// 获取当前可用的 frontbuffer 索引号
ssize_t buf = lcblk->retireAndLock();

// 计算当前的脏区域
  sp newFrontBuffer(getBuffer(buf));
  if (newFrontBuffer != NULL) {
      // get the dirty region
      // compute the posted region
      const Region dirty(lcblk->getDirtyRegion(buf));
      mPostedDirtyRegion = dirty.intersect( newFrontBuffer->getBounds() );
      ....

// 如果有脏区域需要重绘，则生成 OpenGL ES 纹理贴图
reloadTexture( mPostedDirtyRegion );
}


void SurfaceFlinger::unlockPageFlip(const LayerVector& currentLayers)
{
    const GraphicPlane& plane(graphicPlane(0));
    const Transform& planeTransform(plane.transform());
    size_t count = currentLayers.size();
    sp const* layers = currentLayers.array();
    for (size_t i=0 ; i         const sp& layer(layers[i]);


//进行区域的清理工作
        layer->unlockPageFlip(planeTransform, mDirtyRegion);
    }
}


void Layer::unlockPageFlip(
        const Transform& planeTransform, Region& outDirtyRegion)
{
    Region dirtyRegion(mPostedDirtyRegion);
    if (!dirtyRegion.isEmpty()) {
        mPostedDirtyRegion.clear();
....
    if (visibleRegionScreen.isEmpty()) {
        // an invisible layer should not hold a freeze-lock
        // (because it may never be updated and therefore never release it)
        mFreezeLock.clear();
    }
}


以上的工作就是按照 Zorder 序计算自已屏幕上的可显示区域：
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





3、handleRepaint
每个Layer的数据都准备好了，并且各个脏区域也计算ok，下步就是根据 Zorder 序从底部将数据绘制到主Surface上


void SurfaceFlinger::handleRepaint()
{
    // compute the invalid region
    mInvalidRegion.orSelf(mDirtyRegion);


....


    // compose all surfaces
    composeSurfaces(mDirtyRegion);


    // clear the dirty regions
    mDirtyRegion.clear();
}


void SurfaceFlinger::composeSurfaces(const Region& dirty)
{
...
    const size_t count = layers.size();
    for (size_t i=0 ; i         const sp& layer(layers[i]);
        const Region clip(dirty.intersect(layer->visibleRegionScreen));
        if (!clip.isEmpty()) {
            // 这就是绘图核心函数
            layer->draw(clip);
        }
    }
}


void Layer::onDraw(const Region& clip) const
---> drawWithOpenGL(clip, tex); 基本上都是OpenGL ES 操作函数


    while (it != end) {
        const Rect& r = *it++;
        const GLint sy = fbHeight - (r.top + r.height());
        // 裁剪
        glScissor(r.left, sy, r.width(), r.height());
        // 画矩形
        glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, 4);
    }

4、unlockClients()
释放 handlePageFlip 占用的 frontbuffer 索引号，以便客户端可以继续在新的surface画图


void SurfaceFlinger::unlockClients()
{
...
    for (size_t i=0 ; i         const sp& layer = layers[i];
        layer->finishPageFlip();
    }
}


-->
SharedBufferServer* lcblk(sharedClient.get());
status_t err = lcblk->unlock( buf );


5、postFramebuffer()
现在已经将所有的Layer图层数据合成完成，最后就是输入到屏幕上显示了


void SurfaceFlinger::postFramebuffer()
{
//调用此函数将混合后的图像传递到屏幕中进行显示
hw.flip(mInvalidRegion);
...
}


void DisplayHardware::flip(const Region& dirty) const
{
// 显示图像吧。。。。。
    eglSwapBuffers(dpy, surface);

}