题外话
最近总有一个感觉：在不断学习中，越发的感觉自己的无知，自己是不是要从“愚昧之巅”掉到“绝望之谷”了，哈哈哈
邓宁-克鲁格效应
一、前言
前面的文章中已经讲解了如何去创建一个Surface，也讲了一些操作Surface的知识，接下来就是如何利用这个Surface进行绘图呢？
在此开始讲解buffer queue的工作流程，看看图形数据是怎样流转的? 图形缓冲区的申请和消费流程是怎样的？有哪些核心类？等等问题在接下来的文章中陆续展开。
这篇文章中，先介绍一些基本概念的东西，帮助后续内容展开打下基础。
- 生产者与消费者模型
- 关于图形缓冲区队列的核心类
- BufferState介绍
- BufferSlot介绍
- 一些buffer数组的介绍
二、生产者与消费者模型
三、关于图形缓冲区队列的核心类
先给出一个涉及到的相关类的关系图，这幅图并不完整，很多细节也没有呈现出来，只是大概描述各元素间的关系，便于我们看到全貌。
其中几个比较重要的类，也是后面出场次数比较多的有：
- BLASTBufferQueue
- BufferQueueCore
- BufferQueueProducer
- BufferQueueConsumer
- Surface
- SurfaceControl
四、BufferSlot介绍
源码
/frameworks/native/libs/gui/include/gui/BufferSlot.h
定义
BufferSlot理解为缓冲槽，一个存放buffer及其信息的地方。这个结构体中主要有如下内容：
我们主要看一下几个成员变量：
- mGraphicBuffer代表一块图形缓冲区GraphicBuffer，用于存储绘制图形的数据；
- mBufferState类型为BufferState，标记当前buffer slot所处的状态；
- mNeedsReallocation，是否需要重新分配这个buffer;
- mFence，用于资源同步
关于mFence的解释，源码中有以断详细的注释，我觉得很值得读一读：
// mFence is a fence which will signal when work initiated by the
// previous owner of the buffer is finished. When the buffer is FREE,
// the fence indicates when the consumer has finished reading
// from the buffer, or when the producer has finished writing if it
// called cancelBuffer after queueing some writes. When the buffer is
// QUEUED, it indicates when the producer has finished filling the
// buffer. When the buffer is DEQUEUED or ACQUIRED, the fence has been
// passed to the consumer or producer along with ownership of the
// buffer, and mFence is set to NO_FENCE.
sp mFence; 用我蹩脚的英文->中文，我大概直译一下：
1. mFence是一个围栏，当buffer的前所有者的工作(即对这个buffer的处理操作)完成时，它会发出信号；
2. 当buffer处于FREE状态时，fence指示consumer何时已完成从buffer的读取，或者如果producer在写入一些东西后调用了cancelBuffer，此时fence指示producer何时已完成写入；
3. 当buffer处于QUEUED状态时，它指示producer何时完成buffer的填充(数据写好了，通知consumer使用)；
4. 当buffer处于DEQUEUED/ACQUIRED状态时，fence已连同buffer的所有权一起传递给consumer或producer，并且mFence设置为NO_FENCE；
构造函数，默认其mGraphicBuffer是nullptr，即没有绑定GraphicBuffer，也就是没有分配实际的图形缓存了。
BufferSlot()
: mGraphicBuffer(nullptr),
mEglDisplay(EGL_NO_DISPLAY),
mBufferState(),
mRequestBufferCalled(false),
mFrameNumber(0),
mEglFence(EGL_NO_SYNC_KHR),
mFence(Fence::NO_FENCE),
mAcquireCalled(false),
mNeedsReallocation(false) {
}
五、BufferState介绍
源码
/frameworks/native/libs/gui/include/gui/BufferSlot.h
定义
BufferState用于跟踪记录一个buffer slot(缓冲槽)所处的状态。如下这个类图描述了BufferState中定义的基本内容：
- 用于描述缓冲区状态的3个uint32_t变量（mDequeueCount/mQueueCount/mAcquireCount）和1个bool变量（mShared）;
- 用于查询缓冲区状态的函数，isXXX();
- 用于改变/设置缓冲区状态的函数，比如 void dequeue() {...} and void queue() {...}
状态
BufferState用于跟踪记录一个buffer slot(缓冲槽)所处的状态。一个buffer可以处于以下5种状态之一。
| 状态 | 说明 |
| FREE | 此状态下buffer可以被producer通过dequeued获取； slot被BufferQueue所拥有，producer调用dequeueBuffer获取该buffer后其状态转为DEQUEUED |
| DEQUEUED | 此状态表示该buffer已经被producer通过dequeued获取到，但还没有被queue或cancel。 一旦与该buffer相关联的fence发出信号，producer就可以修改buffer的内容了。 这种状态下slot属于producer所有，当调用queueBuffer or attachBuffer后可转为QUEUED状态，或调用cancelBuffer or detachBuffer转为FREE状态 |
| QUEUED | 此状态表示该buffer已经被producer填充数据，入队列让consumer使用。 buffer内容可能会在有限的时间内继续修改，因此在相关fence发出信号之前，不得访问内容。 此时slot归BufferQueue所有，buffer状态可以转为ACQUIRED(via acquireBuffer) 或FREE(另一个buffer异步模式下入队列) |
| ACQUIRED | 此状态表示该buffer被consumer取得。fence信号发出后，消费者就可以访问其内容了。 slot被consumer所拥有。 当调用releaseBuffer (or detachBuffer)可以转为FREE |
| SHARED | 表示此缓冲区正在共享缓冲区模式下使用（还没太理解这个） |
在显示系统中，实现流畅的绘制和显示，一般的buffer大致会经过如下这个流程：
FREE -> DEQUEUED -> QUEUED -> ACQUIRED -> FREE
如下图描述的状态转换的基本逻辑：
如何辨别当前状态？
状态是根据3个uint32_t变量（mDequeueCount/mQueueCount/mAcquireCount）和1个bool变量（mShared）的值来进行判断的，如下表格就是各种状态下各个变量的组合情况：
六、几个队列/数组大概解释
在图形缓冲区队列的逻辑中，有几处队列、数组，我们大概看一看他们代表了什么意思。
BufferQueue最多可以跟踪的buffer的数量
/frameworks/native/libs/ui/include/ui/BufferQueueDefs.h
// BufferQueue will keep track of at most this value of buffers.
// Attempts at runtime to increase the number of buffers past this
// will fail.
static constexpr int NUM_BUFFER_SLOTS = 64;
SlotsType的定义--存储64个BufferSlot的数组
/frameworks/native/libs/gui/include/gui/BufferQueueDefs.h
namespace BufferQueueDefs {
typedef BufferSlot SlotsType[NUM_BUFFER_SLOTS];
} // namespace BufferQueueDefs
BufferQueueCore中的buffer slot数组
/frameworks/native/libs/gui/include/gui/BufferQueueCore.h
// mSlots is an array of buffer slots that must be mirrored on the producer
// side. This allows buffer ownership to be transferred between the producer
// and consumer without sending a GraphicBuffer over Binder. The entire
// array is initialized to NULL at construction time, and buffers are
// allocated for a slot when requestBuffer is called with that slot's index.
BufferQueueDefs::SlotsType mSlots;
// mQueue is a FIFO of queued buffers used in synchronous mode.
// 定义 typedef Vector Fifo;
Fifo mQueue;
// mFreeSlots contains all of the slots which are FREE and do not currently
// have a buffer attached.
std::set mFreeSlots;
// mFreeBuffers contains all of the slots which are FREE and currently have
// a buffer attached.
std::list mFreeBuffers;
// mUnusedSlots contains all slots that are currently unused. They should be
// free and not have a buffer attached.
std::list mUnusedSlots;
// mActiveBuffers contains all slots which have a non-FREE buffer attached.
std::set mActiveBuffers;
- mSlots ：BufferSlot数组，默认大小是64个，这个数组会被映射到BufferQueueProducer/BufferQueueConsuer类中；
- mQueue ：BufferItem类型的数组，Producer调用queueBuffer后，其实就是queue到这个数组里面；
- mFreeSlots ：没有绑定GraphicBuffer且状态为FREE的BufferSlot集合;
- mFreeBuffers ：绑定了GraphicBuffer且状态为FREE的BufferSlot集合；
- mUnusedSlots：代表当前没有使用的 BufferSlot 集合，这个和mFreeSlots有什么差异，还没搞懂。。。
- mActiveBuffers ：绑定了GraphicBuffer且状态为非FREE的BufferSlot集合;
Tips:
mFreeSlots/mFreeBuffers/mUnusedSlots/mActiveBuffers存储的都是int类型的index，根据这个index去mSlots中获取对应的BufferSlot及GraphicBuffer.
我的理解之所以划分出这么多不同的数组，都是为了给 BufferSlot 分类，以便获取 GraphicBuffer 时更加高效。
BufferQueueProducer中的buffer slot 数组
看器构造函数：
BufferQueueProducer.cpp 文件定义
BufferQueueProducer::BufferQueueProducer(const sp& core,
bool consumerIsSurfaceFlinger) :
mCore(core),
mSlots(core->mSlots),
BufferQueueProducer.h 头文件定义
// This references mCore->mSlots. Lock mCore->mMutex while accessing.
BufferQueueDefs::SlotsType& mSlots; BLASTBufferQueue::createBufferQueue中，实例化一个BufferQueueProducer对象，其构造函数在初始化成员变量时，在会直接将前面创建好的 BufferQueueCore 和 mSlots 赋值到 的成员变量mSlots中。
BufferQueueProducer::mSlots 是 BufferQueueCore::mSlots的映射/引用，其实就是一个东东！
BufferQueueConsumer中的buffer slot数组
BufferQueueConsumer.cpp中的定义：
BufferQueueConsumer::BufferQueueConsumer(const sp& core) :
mCore(core),
mSlots(core->mSlots),
mConsumerName() {}
BufferQueueConsumer.h中的定义：
// This references mCore->mSlots. Lock mCore->mMutex while accessing.
BufferQueueDefs::SlotsType& mSlots; BLASTBufferQueue::createBufferQueue中，实例化一个BufferQueueConsumer对象，其构造函数在初始化成员变量时，在会直接将前面创建好的 BufferQueueCore 和 mSlots 赋值到 的成员变量mSlots中。
BufferQueueConsumer::mSlots 是 BufferQueueCore::mSlots的映射/引用，其实就是一个东东！
Tips:
BufferQueueProducer和BufferQueueConsumer是BufferQueueCore的友元类，所以可以直接访问其私有成员。
七、小结
这篇文章主要是讲了一些零碎的概念，这些小的知识点理解后，对于后续理解 生产者 - 缓冲区队列 - 消费者 运行的逻辑十分有帮助。
下一篇中将会讲解buffer queue的运作流程&buffer是怎样在其中流转的。
必读：
Android 12(S) 图形显示系统 - 开篇
