Android GUI系统 SurfaceFlinger
深入理解android内核设计思想 第九章 笔记
第九章，GUI系统-surfaceFlinger
流畅性，友好性，可拓展性
9.1，openGL ES，EGL
SurfaceFlinger是GUI系统的核心，但是对于GLES，只是一个APP
整体框架：
由底层到上层顺序分析：
1，Linux内核提供统一的framebuffer显示驱动。
在/dev/graphics/fb，或者/dev/fb，fb0表示第一个monitor。
2，android HAL层提供Gralloc，包括fb和gralloc，
fb负责打开内核中的framebuffer，初始化配置，提供post,setSwapInterval等操作接口。
gralloc负责framebuffer的分配和释放
上层只能通过gralloc间接访问framebuffer，保证framebuffer的有序使用和统一管理
HAL层还有一个composer，它为厂商自定制UI合成提供接口。
composer直接使用者是surfaceFlinger中的HWComposer（有两个），HWComposer除了管理composer，还负责VSync信号的产生和控制。
VSync是Project Butter工程加入的同步机制，可由硬件产生或软件模拟（VsyncThread）
3，OpenGLES是一个通用函数库，在不同平台需要被本地化，与平台的窗口系统建立联系才能正常工作。
framebufferNativeWindow是负责GLES在android本地化的中介之一。
后面还会看到android APP使用的另一个本地窗口
4，OpenGL更多知识一个接口协议，具体实现可以用软件，也可依托于硬件。
这样给产品开发带来了灵活性，那么GLES在动态运行时是如何取舍的？这也是EGL的作用之一，它会去读取egl.cfg这个配置文件，然后根据用户的设定来动态加载libagl(软件实现)或者libhgl(硬件实现)。
5，SurfaceFlinger持有一个成员数组mDisplays描述系统中支持的各种显示设备，具体有哪些Display是由SurfaceFlinger在readyToRun中判断并赋值的。DisplayDevice在初始化时还将调用eglGetDisplay,eglCreateWindowSurface等接口，并利用EGL完成对OpenGLES环境的搭建。
6，很多模块都可以调用OpenGLES提供的API（这些接口以gl为前缀，如glViewport，glClear，glMatrixMode，glLoadIdentity等），包括SurfaceFlinger，DisplayDevice等。
7，与OpenGLES相关的模块：
配置类：帮助GLES完成配置的，EGL，DisplayHardware等
依赖类：GLES运行依赖的本地化的东西，如FramebufferNativeWindow
使用类：使用者也可能是配置者，DisplayDevice构建了GLES环境，也是GLES的用户。
9.2，Android的硬件接口：HAL
对于android很多子系统（显示系统，音频系统），HAL非常重要，
HAL是子系统与LinuxKernel驱动之间通信的统一接口。
HAL需要解决如下问题：
硬件接口抽象：HAL不是针对某个硬件设备，而是从众多设备提取它们的共同属性并付诸软件实现
接口的稳定性：HAL层的接口不允许频繁改动，否则失去意义。
灵活的使用方法：以满足开发商和上层使用者定制需求。
下面围绕这3个关键点讨论：
1，硬件接口抽象：
抽象涉及继承关系，抽象的硬件是父类，具体的硬件是子类，C++中很容易实现，但HAL多是C语言实现，怎么办？
只要让子类数据结构的第一个成员是父类接口就可以。。如Gralloc（后面会详细分析）：
/hardware/libhardware/include/hardware/Gralloc.h
每个hardware module都有一个数据接口叫HAL_MODULE_INFO_SYM
而且这个数据结构必须以hw_module_t作为第一个元素，后面才是特有结构。
这样就有gralloc_module_t继承自hw_module_t的效果
2，接口的稳定性：
对某一类硬件设备，它提供的HAL接口必须是稳定不变的，android系统已经预先定义好了接口，硬件设备商填空即可。接口统一定义在：
/hardware/libhardware/include/hardware:hwcomposer.h
Gralloc硬件接口定义：
typedef struct gralloc_module_t{
struct hw_module_t common;
int (*registerBuffer)()；...}
后续会对上述重要接口讨论、
3，灵活的使用方法：
硬件厂商：只需要实现HAL接口，上层问题和android版本适配问题不用考虑。
Android手机开发商：只需要移植HAL就可以控制硬件，
9.3，Android终端显示设备的化身：Gralloc，FrameBuffer
做过Linux开发的人对Framebuffer不会太陌生，它是内核系统提供的图形硬件的抽象描述。
称之为 buffer，是因为它也占用了系统存储空间的一部分，是一块包含屏幕显示信息的缓冲区。
所以在一切都是文件的Linux系统中，Framebuffer被看成了终端显示设备的化身。
android系统中，framebuffer提供的设备文件节点是/dev/graphics/fb0，android各个子系统不会直接使用内核驱动，而是HAL层间接引用底层架构。现实系统也是如此，它借助于HAL层操作framebuffer，完成这一中介人物的就是Gralloc。下面分几个方面介绍：
1，Gralloc模块的加载
Gralloc对应的模块由FramebufferNativeWindow（GLES的本地窗口之一）在构造函数中加载，：
hw_get_module(GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID,&module);
函数hw_get_module是上层使用者加载HAL库的入口，Gralloc的硬件模块ID：
#define GRALOC_HARDWARE_MODULE_ID "gralloc"
hw_get_module会在下面路径查找ID匹配的库：
#define HAL_LIBARD_PATH1 "/system/lib/hw"和PATH2，/vendor/lib/hw
lib库名：gralloc.[ro.hardware].so。。。。，如果上述不存在，android有个default库，gralloc.default.so，
在hardware/libhardware/modules/gralloc/中，主要有graloc.cpp，framebuffer.cpp,mapper.cpp
2，Gralloc提供的接口
Gralloc对应的HAL库被成功加载后，下面看下它提供的重要接口：
Gralloc是hw_module_t的子类，所以必须实现hw_module_methods_t。这个数据结构里面目前只有一个函数指针变量Open，
上层调用hw_get_module是，系统先加载正确的HAL库，然后open方法打开设备。
Gralloc中，open接口可以打开2个设备：
#define GRALLOC_HARDWARE_FB0 "fb0"
#define GRALLOC_HARDWARE_GPU0 "gpu0"
fb0就是前面说的主屏幕，gpu0负责图形缓冲区的分配和释放。
两个设备分别由FramebufferNativeWindow的fbDev和grDev成员变量管理：
/frameworks/native/libs/ui/FramebufferNativeWindow.cpp
FramebufferNatrveiWindow():fbDev(0),grDev(0){
framebuffer_open(module, &fbDev)//打开fb设备
gralloc_open(module,&grDev)//打开gralloc设备
}
上面两个open函数由hardware目录下的fb.h和Gralloc.h提供，他们最终调用的还是hw_module_methods的open，只是设备名不同，分别是FB0/GPU0。
对于Android默认的Gralloc实现，open方法接口对应gralloc_device_open，它根据设备名判断打开fb还是gralloc设备。
/hardware/libhardware/modules/gralloc/Gralloc.cpp
先看framebuffer设备打开过程：
/hardware/libhardware/modules/gralloc/Frambuffer.cpp
fb_device_open()：
strcmp检查设备名是否为GRALLOC_HARDWARE_FB0
分配hw_device_t空间：(fb_context_t*)malloc(sizeof(*dev))
初始化：memset(dev,0,sizeof(*dev))
下面是接口，是fb设备的核心：
dev->deivce.common.close=fb_close;
dev->deivce.setSwapInterval-fb)setSwapInterval;
dev->device.post=fb)post;
内存映射，和参数配置：mapFramebuffer(m);
壳和核心的关系：*device=&dev0>device.common;
}
其中fb_context_t是frambuffer内部使用的一个类，包含了很多信息，而函数参数device的内容分只是fb_context_t内部的device.common。
这种通用和特殊属性并存的编码风格在HAL中很常见。
数据类型fb_context_t唯一成员就是framebuffer_device_t，它是对framebuffer设备的统一描述。
一个标准的fb设备通常提供如下接口实现：
int (*post)(framebuffer_device_t,buffer_handle_t)//将buffer数据post到显示屏，buffer必须与屏幕尺寸一致，且没有被locked。buffer内容会在下一次VSYNC中显示出来。
int *setSwapInterval()，设置两个缓冲区交换的时间间隔，
Int（*setUpdateRect）（frambuffer_device_t，left,top,width,height），设置刷新区域，区域外是无效的。
下面看frambuffer_device_t中的重要成员变量：
width/height，xdpi/ydpi。format(RGBA_8888，RGBX_8888，RGB_888 , RGB_565)，fps，SwapInterval。
目前还没看到系统如何打开kernel层的fb设备和如何配置的，这些都是在mapFrameBuffer中完成的。
mapFrameBuffer首先打开/dev/graphics/fb0或者/dev/fb0，
然后通过ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo)和FBIOGERT_VSCREENINFO获取显示屏参数。
通过ioctl(fd,FBIOPUT_VSCREDINFO，&info)对fb进行配置。
mapFrambuffer另一个任务就是为fb设备做内存映射：
module->framebuffer->base=mmap(0,fbSize,RW,SHARED,fd,0)
由上可知，映射地址保存在module->framebuffer->base，变量module对应的是前面hw_get_module(GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID,&module)得到的hw_module_t(强制转换为private_module_t)
再看系统打开gralloc设备的过程，它相对fb简单些：
gralloc_device_open()，
也是gralloc_context_t *dev = (gralloc_context_t*)malloc(sizeof(*dev))//分配空间，
然后gralloc_context里面有framebuffer_device，
dev->device.alloic=gralloc_alloc/free，从提供接口看，gralloc主要负责framebuffer的分配和释放操作。
9.4，Android中的本地窗口
OGL学习过程不断提及NativeWindow的概念，它是OpenGL兼容多种系统的关键，根据android GUI的涉及理念，可以猜到至少要两种nativeWindow。
1，面向管理者SurfaceFlinger，
SurfaceFlinger是所有UI界面的管理者，它一定要直接或者间接的持有本地窗口，这个窗口就是FrambufferNativeWindow。
2，面向APP
这类本地窗口是surface
一个系统涉及一种本地窗口不就可以了吗？问啥要两个或者以上？完全可以用一个实现：
理想模型：OGL->NatriveWindow->Framebuffer
NativeWindow管理framebuffer，OGL就像通用打印机，NativeWindow是纸，承载OGL的输出结果。OGL不介意nativeWindow是A4或者A6纸，都只是本地窗口。
那么这种理想模型符合android需求吗？整个系统仅有一个要显示UI的程序是可以的，那有N个UI程序时会怎样？
一个系统设备只有一个Framebuffer，按照理想设计，每个APP都要各自使用和管理framebuffer，就会混乱。
改进：(APP1)OES->NativeWIndow-2 -> memoryBuffer->(SurfaceFlinger)OES->nativeWindow-1->framebuffer
nativeWindow1是能直接显示在屏幕上的，它使用了帧缓冲区；nativeWin2实际是从内存缓冲区分配的空间。
当系统有多个需要显示UI的APP时，一方面这种改进保证了每个AP都可以获得”本地窗口“，另一方面，这些“本地窗口”也能被有序显示到屏幕，因为surfaceFlinger会收集所有AP的显示需求，对他们进行统一的图像混合操作，然后输出到自己的NativeWindow1上。
直接用OES门槛比较高，AP也可以通过Skia等第三方图形库，正常情况按照SDK向导生成的APK都是这种。想使用OES完成复杂渲染的开发者，也可以用android系统封装的GLSUrefaceView来达到目标。
下面的源码分析会对改进系统做验证
9.4.1 FramebufferNativeWindow
EGL要通过本地窗口来为OES创造环境，函数：
EGLSurface eglCreateWindowSurface(dpy,config,NativeWindowType,attrib_list)
这里不同OS下NativeWIndowType不同，android是typedefine struct ANativeWIndow* EGLNativeWindowTyp，在：
/frameworks/native/opengl/oinclude/egl/eglplatform.h
ANatriveWindow定义在Window.h：
/syste/core/include/system/Window.h
struct ANativeWindow
SwapInterval;xdpi;int (*dequeueBuffer) (struct ANativeWindow *window,struct ANativeWindowBuffer** buffer , int* fenceFd).
ANativeWindow还有很多成员函数：
setSwapInterval：设置交换间隔时间
dequeueBuffer，EGL通过这个接口来申请buffer，前面说过，两个本地窗口提供的buffer分别来自于framebuffer和内存空间。dequeue是出队列，所以window包含的buffer应该不止一个。
queueBuffer，EGL对buffer渲染完成后，调用它来unlock和postBuffer。
cancelBuffer，消除一个dequeue的buffer，要注意同步问题
query，
performm：执行本地窗口支持的操作：set usage,crop,buffer_count,buffer_transofrm,buffer_timestamp等。
ANativeWindow更像是一份协议，规定了本地窗口的形态和功能，这样才能支持多种本地窗口，这样才能针对某种特定的平台窗口填充具体的实现。
这个小节看FrambufferANtiveWindow，是如何履行这个协议的：
根据FrambufferNativeWindow的功能，可以推测他的构造函数应该完成如下init操作：
加载GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID模块，详细流程在Gralloc小节解释过了。
分别打开fb和gralloc设备，在gralloc小节分析过，打开后的设备由全局变量fbDev和grDev管理。
根据设备的属性给FramebufferNativeWindow赋初值
根据FrambufferNativeWIndow的实现填充ANativeWIndow的协议
其他init
下面从源码角度分析上述的实现：
/frameworks/native/libs/ui/FrambufferNativeWindow.cpp
hw_get_module(GRALLOC_HARDWARE_MMODULE_ID,&module) //加载模块
framebuffer_open(module,&fbDev)
gralloc_open(module,&grDev)//分别打开fb和gralloc
先得到buffer数量mNumBuffers，然后给buffer初始化：buffersi]=new NativeBuffer(width,height,format,GRALLOC_USAGE_HW_FB)
然后给buffer分配空间，grDev->alloc(grDev,fbDev->witdh,height,format,GRALLOC_USAGE_HW_FB,&buffers[i]->handle,&buffers[i]->stride)
为本地窗口赋值属性：ANativeWIndow：：flags/xdpi/SwapInterval
ANativeWIndow::dequeueBuffer = dequeueBuffer;
...
这个函数很简单不再赘述，分析下FramebufferNativeWindow如何分配buffer的，也就是dequue方法获得的缓冲区从何而来，
成员变量mNumBffers代表了FramebufferNativeWindow管理的buffer总数。它取决于2个方面，首先从fb设备取值，fbDev->numFramebuffers，否则就用默认值define，最小2，最大3.
有人会问为什么FramebufferNativeWindow对应一个真实屏幕，却有多个buffer。因为要多缓冲机制。
再看FrambufferNativeWindow的构造函数，另一个问题：多个缓冲区空间从哪里分配的？通过前面可知，是向HAL层的Gralloc申请的。
FrambufferNativeWindow构造函数的1st for循环先给各个buffer创建相应的实例new NativeBuffer，然后调用Gralloc的alloc方法：
grDev->alloc(grDev,fbDev->width.height,format，GRALLOC_USAGE_HW_FB，。。。)
HW_FB代表缓冲区用途，定义在：/hardware/libhardware/incllude/hardware/Gralloc.h，目前支持实际中，
GRALLOC_USAGE_HW_TEXTURE，RENDER，2D，COMPOSER，FB，VIDEO_ENCODER(硬件视频编码器)，
这里申请的缓冲区是要在屏幕显示的，所以是HW_FB，对应实现是[email protected]，其他用途则是alloc_buffer，。不过，
如果底层只允许一个buffer，不支持page-flippingDe qingk ,name gralloc_alloc_framebuffer也同样可能只返回一个ashmem中申请的内存空间，而真正的真缓冲区则要在ipost时才用到。？？？？？
所有申请到的缓冲区又FrambufferNativeINdow中的全局变量buffers[MAX_NUM_FRAME_BUFFERS]记录，每个数据元素是一个NativeBuffer，
它的定义如下：
class NativeBuffer:public ANativeObjectBase
可见这个本地缓冲区继承了ANativeWindowBuffer的特性，后者定义在/system/core/include/system/Window.h中
9.7.2 VSync信号处理
经过上面的分析，明白了如何产生Vsync，和流转过程。
VSYNc最终会被EventThread::threadLoop()分发给各个监听者，如SurfaceFlinger进程中就是MessageQueue。
MessageQueue通过与EventThread建立一个Connection来监听事件，
对Vsync等事件感兴趣的对象（如MessageQueue），要先通过调用接口EventTHread::createEventConnection()来建立一个连接
（应用进程是间接由SurfaceFlinger完成的），实际就是生生成了一个EventThread::Connection对象，这个对象将对双方产生如下影响：
△当Connection::onFirstRef时，即连接第一次被引用时，它会主动调用EventThread：：registerDFisplayEventConnection()
把自己添加到EventThread的mDisplayEvent Connections中，这是保证事件发生后EvnetTHread能找到符合要求的连接的第一步。
△，当MessageQueue得到Conecction后，会马上调用getDataChannel来获得一个BitTube，
从逻辑关系看，Connnection只是双方业务上的连接，而BitTube才是数据传输通道，各种event信息是通过这里传输的，
下面以messageQueue为例分析各个进程如何与MessgeThread交互：
MessageQueue::setEventTHread
mEventThread=envetThread->createEventConnnection()//建立一个connection
mEventTube = mEvents->getDtateChaneel()，//立即获取BitTube
mLooper->addFd()
EventTHread是serverr，不断往Tube写入数据，MessageQueue是Client，负责读取数据。
MessqageQueue如何得知有Event到来然后读取？答案是他们之间的数据读写模式采用的是socket（AF_UNIX域）
上函数结尾通过Looper添加了一个fd，这就是socket pair的一端，
然后Looper将这个fd与其callback函数（MeesaveQueue：：cb_eventReceiver）加入全局的mRequests进行管理：
KeyedVector(int ,request) mRequests ;
这个Vector会集中所有需要监测的fd，这样当Looper进行pollInner时，只要有事件需要处理，
他就可以通过callback函数通知接收者，实现细节在BitTube.cpp和Looper.cpp，
当Event发生后，MessageQueueL：：cb_eventReceiver开始执行，进而调用eventReceiver，
如果event类型是DisplayEventReceiver::DISPALY_EVENT_VYSNC，则正是我们想要监听的时间。
这时有两种情况：
if(buffer[i].heaer.type == DisplayEventReciver :: DISPLAY_EVENT_VYSNC)
if INVALIDATE_ON_VYSNC mHandler->displayInvalidate()
else mHandler->dispatchRefresh()
宏INVALIDATE_ON_VYNC默认是1，什么意思？
我们知道在把UI刷新到屏幕上refresh之前，各个UI进程需要先准备好数据(invalidate)，
1，那SurfaceFLinger是在vsync来临时再做数据的准备工作，然后立刻刷新到屏幕，
2，还是平常就准备，当vysnc来临时吧数据刷新到屏幕？
当INVALLIDATE_ON_VYSN是1，程序执行操作1，
否则2.
dispatchInvalidate：
handleMessage::TranSaction（），
handleMessageInvalidate（）；
signalRefresh（）
displachRefresh：
case MessageQueue::REFESH:
handleMeesage Refresh
signalRefresh最终的处理和handleMessageRefresh一样，可见INVALIDATE的情况下多执行了两个函数handleMessageTreansaction和hanldeMessageInvlaidate，他们分别用于处理
业务（client发起的对Layer属性的变更业务，后续讲解）和
数据Invalidate
先看看handleMessageRefresh的工作，也是后续小节的重点：
void SurefaceFlinger::handleMessageRefresh(){
preComposition(); //合成前的准备
rebuildLayerStacks()//重新建立Layer堆栈
setUpHWComposer（） //HWCOMposer的设定
deComposition() //正式的合成工作
postCompostion //合成的后期工作
}
jellyBean的4.1-4.3对surfaceFlinger渲染UI的处理过程改动很大，但4.3到达了很好的状态，代码风格和逻辑关系比前两个提高很多，
上面这些函数加上handleMessageTreansacation/Invalidata就基本涵盖了SurfaceFlinger的所有功能，
下面分析他们：
9.7.3 handleMessageTransaction
做了简单判断年后，直接调用handleTransacation，然后handleTreansactrion获取mStateLock锁，然后才可以进一步调用handleTransactionLocaked，
最后将mHwWorkListDiry(后面看到它的作用)置为true，
显然后一个handleTransactionLocked才是真正处理业务的地方，具体工作分2不，
traversal(对应eTraversalNeeded)和
transaction（对应eTransactionNedded）
void surfaceFlinger::handleTransactionLocked(transactionFlags)
{
currentLayers(CurrentSate.layerSortedByZ)
conunt = currentLayers.size)();
if(transactionFlags & eTraversalNeeded) // 1,是否需要traversal
{
for( i< count) //逐个layer处理
{
const LayerVesctor& currentLayers(mCurrenState.layersSortedByZ)
rtFlags = layer->getReansacionFlgas(eTransactionNeeded) // part 1 ,这个layer是否需要doTransaction
if(!rtFlags) continue;
flags = layer->do Tansaction(0); //各layer做内部处理，后面做详细分析
if (flags & layer::eVisibleRegion) //各个layer计算可见区域是否发生变法
mVisibleRegionsDisry == true //可见区域变化
if(trasactionFlags & eDisyalYTransactionNeeded) ....
if(transactionFlags & (eTraversalNedded | eDispalyTransactionNedded)) ...
..//part 2 , SurfaceFlinger内部产生的Transaction 处理
commitTransaction() //提交结果
}
}
}
TransactionFlags分为3种类别：
enum{
eTransactionNeeded = 0x01
eTraversalNeeded = 0x02
eDisplayTransactionNeeded = 0x04
eTransactionMask = 0x07 //用于取值
}
part1是围绕这3个flag展开的，因为各个flag的处理过程基本相似，置讲解eTraversalNeeded讲解，
part1，处理各个flags，eTarersalNeeded，需要做一个Traversal操作，也就是遍历所有Layers，
SurefaceFlinger记录当前系统layers状态的有两个全局变量，
state mDrawingState;l
state mCurrenState;
前者是上一次drawing时的状态，后者是当前状态。
这样我们只需要通过对比这两个state，就知道layer发生的变化，而采取相应措施。
他们内部都包含了一个layerVector类型的layersSortedBYZ成员变量，
从变量名字可以看出所有的layers按照Z-ordere顺序排列而成的Vector，
所以我们可以通过mCurrentState.layersSortedByZ来遍历所有的layers，然后对其中需要执行transaction的layer调用内部的doTransaction()。
显然不是每个Layer在每次handleTransactionLocked中都要调用doTransaction，
判断标准就是Layer::getTransactionFlags返回的标志中是否指明了eTransactionNeeded，
SurfaceFLInger和layer都有一个mTransactionFLags变量，但含义不同，
另外，layer对象也同样有mCurrentSate和mDrawingState，却属于完全不同的Struct数据结构，
为了理解各个layer究竟在doTransaction做了什么，先穿插分析它的实现，
uint32_t Layer::doTransaction(uint32_t flags)
{
const Layer::State& front(drwaingSate()); //mDrawingState
const Lyaer::State& temp(currentSate()) //mCurrentState
const bool sizeChangere = (temp.requested.w != front.requested.w) || (temp.requested.h != front.requested.h);
if(sizeChanged){ // 尺寸变化
mSurfaceFLingerConsumer->setDefaultBufferSize(tem.requested.w , temp.requested.h)
}
if（front.active！= temp.active）{ //重新计算可见区域
flags |= Layer::eVisibleRegion;
}
if(temp.sequence != front.sequence) {//什么是sequence?
flags |= eVisibleRegion; //也要重新计算可见区域
this->contentDirty = true ;
const uint8_t type = temp.transform.getType();
mNeedsFiltering = (!temp.transform.preserveRects()) || (type >= Transform::SCALE)
}
commitTransaction()
returen flags
}
首先判断layer的尺寸是否发生变量,sizeChanged变量，即当前状态temp中的宽高与上一次窗台front的是否一致。
加入size变量，则调用mSurfaceFLingerrConsumer->setDefaultBufferSize()来是它生效，
其中mSurfaceFlingerConsumer在前几个小节分析过，
函数setDefaultBufferSize()改变的是内部的mDefaluWith/Height两个默认的的宽高值，
当调用requestBuffers（）请求buffer是，如果没有指定width和hright，BufferQueue就会使用这个默认值，
接下来的难点就是理解sequence，
这个变量是一个int值，当layer的positon,z-order,alpha,matrix,transparent透明 region ,flags , crop裁剪，等一系列属性变化时
(这些属性的设置函数以setXXX开头，setCrop, setFlags，)
，mCurrentSate::sequence就会自增。
因而当doTransaction时，它和mDrawingState::sequence的值就不同了，
相比于每次属性变化都马上处理，这样设计是合理的，
因为它在平时只收集属性的变化，直到特定的时刻（VSYNC信号产生时）才会做统一处理，
一方面，节约系统资源，
另一方面，如果属性频繁变化，会给整个画面带来不稳定感，
仔细观察layer的doTransaction实现，可以大致得出它的目的
通过分析当前与上一次状态的变化，指定下一步的操作，比如是否要重新计算可见区域eVsibleRegion，
是否需要重绘contentDirty等，
这些操作有的是由SurfaceFLinger统一部署的，因而通过函数的返回值flags传递给SurfaceFlinger，如eVisibleRegion；
有些则属于Layer的家务，因而只要内部做好标记就可以，
最后，commitTransaction()把mCurrentSate赋值给mDrawingState，这样他们两个的状态有意义了，
下一轮doTransaction前，mCurrenState又会随着属性的变更(如UI 程序clinet主动发起的申请)而产生变化，往复循环，
这样Layer::doTransaction()函数就结束了，带着flags只返回到前面的SurfaceFLinger::handleTransactionLocked()宏，
一旦某个Layer明确的表明了可见区域发生了改变eVisbleRegion，
SurfaceFlinger就会将其mVisibleRegionsDirty设置为true，这个标志会影响后续操作，
ppart2，内务处理，
完成系统所有layer的遍历，SurfaceFLinger进入自己的内务处理，
即handleTransactionLocked()源码的中第二部分，代码中列出了它需要完成的工作：
△ 新增layer
与上一次处理时相比，系统可能有新增的layer
只要对比两个state中的layer队列书里是否一致就可以，
如果书里增加，可见于去要或从新近似UAN，则将mVisibleRegionsDirty置为true
△移除Layer
和上面的情况类似，有些layer也可能被移除了，
这时也要重新计算可见区域，
可是怎么知道哪些layer被移除？简单办法就是比较两个state中的layersSortedByZ
加入一个layer在上一次的mDrawingSate中海油，这次mCurrenSate没有了，那么就是被removed了，
我们需要计算这些被移除layer的可见于去，因为一旦layer被移除，则被他覆盖的区域就可能重新显露出来，
在handleTransacionLocked()末尾，它也调用了commitTransaction()来结束整个业务处理，
另外，SurfaceFlinger还需要通知所有被移除的layer，响应的callback函数是onRemoved()，
layer在得到消息后，知道被surfaceFLinger剔除了，唤醒所有正在等待Transaction结束的线程：
mTransactionCV.broadcast();
SurfaceFLinger::handleTransaction()流程：
orientation，方向变化，
9.7.4 界面已经过时，无效，需要重新绘制，handleMessageInvalidate
Invalidate的字面意思是使无效，
在不少窗口系统用来表示界面已经过时，无效，要重新绘制，
SurfaceFlinger中，与Invalidate关系最直接的是buffer数据，
因而handleMessageInvalidate实际上只是简单的调用了另一个函数handlePageFlip。
PageFlip可以理解为翻页，从字面意思理解，它的确与图层缓冲区有关系，
因为是多缓冲机制，那么再适当的实际就要做翻页动作，核心源码：
void SurfaceFlinger::handlePageFlip()
{
Region dirtyRegion;
bool visibleRegions = false ;
const LayerVector& currentLayers(mDrawingSate.layersSortedByz)
const size_t conunt = currenLayers.size()'
for(i { const sp const Region dirty(layer->latchBuffer(visibleRegions)) // step1 , 锁住buffer const Layer::State& s(layer->drawingState()); invalidateLayerStack(s.laerStack,dirty) //step2，更新dsiplayDevice中的脏区域 } mVisibleRegionDirty|= visibleRegions； } step1 @ SurfaceFLinger::handlePageFlip 通过latchBUffer分别锁定各个layer当前要处理的缓冲区， 源码作者用了又去的次latch，形象的表达了把门闩上，锁住buffer的意图， 可想而知吗，这个函数一定和bufferqueue有直接联系： region layer::latchBuffer(bool& recomputeVisibleRegions) { Region outDirtyRegion; if(mQueuedFrames > 0) //有需要处理的frame { const bool oldOpacity = isOpaque(*); // 不透明 sp if(andrdoi_atomic_dec(&mQueuedFrames)>1) mFlinger->signalLayerUpdate(); //定义一个名为Reject的struct，代码略， Reject r(mDrawingState , currentrState() , recomputeVisibleRegoins) if*(mSurfaceFlingerConsumer->updateTexImage(&r) != NO_ERROR) //异常处理，并结束函数 mActiveBUffer = mSurfaceFlingerConsumer->getCurrentBuffer(); .. glTexParameterx(GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES,GL_TEXTURE_WRAP_S , GL_CLAM_TO_EDGE) const Layer::State& front(drawingState()) Region dirtyRegion(Rect(front.active.w , front.active.h)) outDirtyRegion -= (front.transform.transform*(dirtyRegion)) } return outDistyRegion } Layer中继承了FrameAvaliableListener，专门用于监听onFrameAvailable, 因而当BUfferQueue中的一个BufferSlot被queued后，会通知这个Listener，进而调用所属layer的onFrameQueued --这个函数会增加mQueuedFrames的计数，并且向suerfaceFlinger发出一个INVALIDATE信号（signalLayerUpdate） 如果当前没有任何queued buffer， latchBuffer什么都不用做， 如果当前有多个mQueuedFrames，除了正常处理wait，还要另外调用signalLayerUpdate来组织一次新的invalidate layer中持有一个SurfaceFLingerConsumer对象，成员变量mSurfaceFlingerConsumer，用于管理BufferQueue， 根据前面对BufferQueue状态迁移的分析， 一旦surfaceFLInger（消费者）需要对某个buffer操作，首先应该acquire它， 这个动作被封装在SurfaceFlingerConsumer::updateTexImage中， 除此之外，这个函数还需要根据buffer中的内容来更新Texture，稍后做详细分析， 在latchBuffer内部定义了一个Reject结构体， 并且作为函数参数传递给updateTexIamge， 后者在acuire到buffer后，主动调用Reject::reject来判断这个缓冲区是否符合SurfaceFlinger的要求 如果updateTexIamge成功，Layer就可以更新mActiveBUffer了， 即前面活跃的缓冲区（就没个layer对应32个bufferslot） 以及其他一系列相关内部成员变量，如mCurrenCrop，mCurrentTransform等，代码略， 纹理贴图还涉及很多细节的配置，比如纹理图像与目标的尺寸大小可能不一致，这种情况如何处理？ 或者当纹理坐标超过[0.0, 1.0]范围，怎么解决？ 这些具体的处理方式可以通过调用glTexParameterx(GLenum targetg, GLenum pname ,GLfixed param)配置， 函数的第二个参数是需要配置的对象类型（比如GL_TEXTURE_WRAP_S , GL_TEXTURE_WRAP_T分别代表两个坐标维），m 第三个参数param就是具体的配置， status_t SurfaceFingerConsumer::updateTerxIamge(BufferRejecter* rejectrer) { ... Mutex::Autolock lock(mMutex)' ... bufferQueue::BufferItem item; err = acquireBufferLocked(&item); //acuiqre一个buffer if(rejecter && rejecter->reject(mSlots[buf].mGraphicBUffer, item)) //这个buffer是否符合要求？ { releaseBufferLocked（buf， EGL_NO_SYNC_KHR） return NO_ERRIR , //注意，reject返回false是接受，否则才是拒绝 } //生成 Texture err = releaseAndUpdateLocked(item) ... return err; } 这个函数比较好仓，只保留了最核心的部分 它的目标是更新layer的纹理texture，分为如下几个步骤： 1）acquire一个需要处理的buffer， 根据前面对buffer状态迁移的分析，当消费者想处理一个buffer是，要先向bufferQueue做acquire申请， 那么bufferqueue怎饿知道当前要处理的是哪一个buffer？ 这是因为它内部维护一个fifo先入先出队列， 一旦有buffer被enqueued，就会压入队尾， 每次acquire就从队头取出最前面的元素进行处理，完成之后再从队列移除， 2）Acquire'到的buffer封装在bufferItem中， item.mBuf代表它在bufferSlot中的序号， 假如mEGLSlots[buf].mEglImage当前不为空(EGL_NO_IMAGE_KHR)， 则需要先把就的image销毁，eglDestroyInmageKHR 3)SurfaceFLinger有权决定updateTexIamge得到的buffer是否为合法有效的，比如说size是否正确， 这是通过updateTexIamge(BUfferRejecter* rejecter)中的reject对象完成的， bufferRejecter实现了一个reject接口，用于验证前面acquire到的buffer是否符合SurfaceFlinger的要求， 4），接下来就可以生成Texture了， 内部实现要分别调用glBindTexure,glEGLImageTargetTexture2DOES， 后一个函数是OGLES中对glTexIamge2D的口占，因为嵌入式环境如果直接用glTerxIanmge2D，一旦图片很大会 严重影响执行速度，扩展可以避免这个问题， 这个接口是和eglCreateIamgeKhR配套使用的，被封装在前面的createIamge中， 不了解这些函数的请自行查询GLES技术文档， 5）消费者完成buffer的处理，就可以release了，这个buffer又恢复到FREE状态， 以供生产者再次dequeue使用后，需要更新GLConsumer(SurfaceFlingerConsumer的父类)中的各个成员变量， 包括mCurrentTexture , m CurrentTextureBuf等， 流程： step2@SurfaceFlinger::handlePageFlip， 通过invalidateLayerStack来更新各个DisplayDevice中的dirtyRegion。 内部实现简单，自行给分析。 9.7.5，合成前的准备工作，preComposition 字面理解就是预合成， 即合成前的准备工作， 分析preComposition的具体工作前，有必要先了解下VSync Rate， IDisplayEventConnection提供了与Vysnc rate有关的两个接口： virtual void setVysncReate(uint32_t count ) = 0; virtual void requestNextVsync() = 0 //asynchronous 他们之间具有互斥的关系： 当setVsyncRate = 1，表示每个Vsync信号都要报告， 数值2表示隔一个Vysnc报告一次， 0表示不报告，除非有人主动调用了requestNextVsync。 同理，除非setVysncReate设置的值为0，否则调用requestNextVysnc安排下一次Vysnc是无效的， 接下来看preComposition： void SurfaceFlinger::preCompostion() { bool needExtraInvalidate = false ; const LayerVector¤tLayers(mDrawingState.layersSortedByZ) //当前所有layer的集合， const size_t count = currentLayers.size() //layer数量， for(i { if(currentLayers[i] -> onPreCompostion()) //调用每个layer的预合成接口， needExtraInvalidate = true } if(neddExtralinvalidate) signalLayerUpdate() //这个函数是做什么的？ } 这个函数逻辑简单，编译所有layers，调用每个layers的onPreCompostion， 就是每个人都做准备工作，需要什么准备？ bool Lyaer::onPreCompostion() {。。。 return mQueuedFrames >0; } 可见当onPreCompostion的返回值是true时，表示mQueuedFrames>0，否则就是false 结合SurfaceFlinger::preCompostion的判断，只要有一个Layer中存在被Queued的Frames， 那么needExtraInvalidate都会变成true，这是就会触发如下的函数调用流程： SurfaceFlinger::signalLayerUpdate->MessageQueue::invalidate-> IDisplayEventConnection::requestNextVsync->EventThread::requestNextVsync: void EventThead::requestNextVsync(const sp { Mutex::Antulocl _l(mLock) if(connection->count <0) // <0就是disabled { connection_.count = 0; // = 0 说明还有可以接受一次eevent; mCondition.broadcast() //通知EventThread，有人对Vsync感兴趣 } } 这里的count是Connection类的成员变量，含义如下： >= 1时，可以连续性的接收事件， =0时，一次性事件， =-1，事件接收被disabled 所以在requestNexyVysn中，若count小于0，则=0，代表这个connection可以接收一次事件， 最后，requestNextVysnc会调用mCondition.broadcast()，谁在等待？ 还是EventThread，我们知道EventThread：：threadLoop会不断的调用waitForEvent来等待Event， 这个函数内部还有一个重要的判断，就是当前是否有对Vsync信号感兴趣的人， （基于所有Connection中的count状态判断），有的话正常返回，否则调用： mCondition.wait(mLock)进入等待，直到有人唤醒它， 9.7.6，可见区域，rebuildLayerStacks 经过preCompostion,SurfaceFlinger：：handleMessageRefresh接着会调用rebuildLayerStacks， 这个函数负责rebuild所有可见的layer(visible layer)， 核心思想就是计算有哪些layer是可见的，和他们的可见区域， void SurefaceFlinger::rebuyildLayerStacks() { if(CC)UNLIKERY(mVisibleRegionSDirty)) {... mVisibleRegionsDirty = false ; //重置变量 invalidateHwcGeometry(); //将mHwWorkListDiry置为true，后续用到， const LayerVector& currentLayes(mDrawingState.layesSortedByZ) //当前所有的layers for(dpy { region opaqueRegion //不透明区域 region dirtyRegion .//.脏区域 Vector const sp constructionTransFor& tr(hw->getTransform()）//Transform变换 const Rect bounds(hw->getBounds()) //Display的区域 if(hw->canDraw()) // 当前这个display是否可以绘制 { SurfaceFlinger::computeVisibleRegions(currentLayers, hw->getLayerStack(),dirtyRegion , opaqueRegion) //step2，计算可见区域 for(currentLayers.size()) //step3，逐个计算各个layer { sp Layer::State& s(layer->drawingState()) if(s.layerStack == hw-0>getLayerStack()) // 这个layer是否属于该display { region drawRegion(tr.ransform(layer->visibleNonTransparentRegion)) drawRegion.andSelf(bounds) if(! drawRegion.isEmpty()) //如果绘制区域不为空，说明是需要被处理的， layerSortedByZ.add(layer) } } } //step4 , 将前述的计算结果保存到hw中 hw->setVisibleLayerSortedByZ(layersSortedByZ) hw->undefinedRegion.set(bounds) hw->uindefinedRegion.subtractSelf(tr.transform(opaqueRegion)) hw->dirtyRegion.orSelf(dirtyRegion) } } } step1@SurfaceFlinger::rebuildLayerStacks 前面说过，系统的display可能不止一个，他们都存储在mDisplays中， rebuldLayerStacks需要逐个display处理， 这个函数涉及的与display有关的全局属性有： △，Transform mGlobalTransform 整个display都需要做的transform，各个layer也可以有自己的transfoirm △int mDisplayWidth/Hright Display的宽和高，上述代码中的bounds变量(hw->getBounds)得到的是: rect（mDisplayWidth,Height） step2@SurfaceFlinger::rebuildLayerStacks 调用computeVisibleRegions，这个函数将根据所有Layer，也就是currentLayers的当前状态， 计算出两个重要变量 △dirtyRegion 脏区域，也就是要重新绘制的区域 opaqueRegion 不透明区域，它会对Z-ordered的layers产生影响， 因为排在前面的layer的不透明区域可能会挡住后面的layer computeVisbleRegions的源码很长，后面单独分析， sttep3 计算出VisibleRegions后，要进一步确定各个layer要被重绘的区域drawRegion 首先要明白系统中可用的display不只有一个， 但是偶有的layers却都是通过mDrawingState，LayersSoredByZ来记录的， 显然系统需要一个机制来区别各个layer的所属方，这就是LayerStack的作用， 这个disoplay有一个独特的标志，作为SUrfaceFlinger管理他们的依据。 所以在第二个for循环，先判断了s.layerStackshifou dengyu hw->getLayerStack, 是才下一步处理，变量drawRegion的计算过程分两步： 1，对layer中的visibleNonTransparentRegion按照整个display的Transform要求进行变换， 其中visibleNonTransparentRegion如其名所示，代码了layer的可见不透明区域，是由前面的computeVisibleRegions计算出来的， 2，在上述区域drawRegion的基础上考虑bounds，即整个Display的区域限制， 最后得到的drawRegion如果不为empth，说明这个layer在此次UI刷新过程中是需要被重新绘制的，因而把它加入layersSortedByZ中， 我们处理layer的过程是按照Z-Order顺序做的，所以他们加入layersSoredByZ时，也同样已经SoredByZ-Order了， step4， 将计算结果保存layersSortedByz，opaqueRegion等保存在hw中，这些数据对后面合成起到了关键的作用， 没有看完， 9.7.7，为Composition搭建环境，setUpHWComopser 经过前面努力，合成操作所需的各种数据已经准备好， 接下来用setUpHWCoimposer为Composition搭建环境， 关于HWComposer我们在前几个小节已经接触过，要特别注意源码工厂有两个HWComposer.h， hardware/libhardware/include/hardware/HWComposer.h frameworsks/native/sservice/surfacelinger/displayhardware/HWComposer.h 1st HWComposer是属于HAL模块的定义， 2nd则是SurfaceFlinger管理HWCmoposer模块二涉及的， SurfaceFLinger::readyToRun中，程序会调用： mHwc = new HWCmopooser(this , *static_cast 此时生成的HWCoimposer担当的是管理者的身份，它的构造函数中有进一步通过 loadHwcModule来加载名称为HWC_HARDWARE_)MODULKE)_ID的HWComposer模块， 先了解下HAL层的HWComposer的接口： interface prepare 每帧图像合成前，都会被调用，用于判断HWC模块再合成操作中能够完成的功能， 3rd参数hwc_dis0play_contents_1_t** displays有个hwc_layer_1_t hwLayer[0]成员变量， 而hwc_layer_1_t中的compositionType则是HWC对prepare的回应， 详细的ConpositonType类型见后面表格， set set用于代替早起版本的eglSwapbuffers ,因而功能基本相同，通过前一个prepare，现在SurfaceFlinger和HWC模块已经达成了共识， 即哪些Layer是可以由HWC来处理的，也就是源码所称的WorkList 所以set函数就讲这些layer的具体数据传送给HWC做实际的操作， 特别注意，set中传入的layer list必须与prepare计算出来的结果一致， 可以才想到，set内部实现 一定会调用eglSwapbuffers， eventControl 控制diplay相关的events个开关，如HWC_EVNT_VYSNC blank 屏幕的开关 query 查询HWC的状态 registerProcs 向hwc注册callback函数 CompostionType HWC_BACKGROUND 在prepare前被调用者设置的值，表明这是一个特别的background图层， 此时只有backgroundColor是有效的， HWC_FRAMEBUFFER_TARGET 也是在prepare前被调用者设置的值， 表明此图层是OGLES合成时的目标framebuffer suraface， 只在HWC_DEVICCE_API_)VERSION_1_1以后有效 HWC_FRAMEBUFFER 在prepare前被调用者设置的值，切要求HWC_GEOMERY_CHANGED也应该置位， 表明Layer将通过OGLES绘制到framebuffer中 HWC_OVERLAY prepare过程中由HWC模块设置的值， 表示该图层由HWC处理，而不是像上面的HWC_FRAMEBUFFER那样由GLES绘制 上述表明，合成过程可以由HWC完成，也可以通过GLES处理， 哪种方式是由prepare的结果，即compostionType决定的， 使用者可向HWC模块注册callback函数接收相关事件： typedef strct hwc_procs { void (*invalidate)(const struct hwc_procs* procs) //触发屏幕刷新 void (*vsync)(const struct hwc_procs* procs , int disp , int64_t tiemsptamp) //首先通过前面表格中的eventControl接口将HWC_ENVET_VSYNC事件打开， //这样后续如果有Vsync信号就回调次函数， void (*hotplug)(const struct hwc_procs* procs , int disp , int connected) //当一个display被connected或者disconnected时回调次函数， //初一Primary类型的display必须一致是connected的，所以不使用这个函数 } 了解了以上只是，可以分析setUpHWComposer的源码了 void SurfaceFlinger::setUpHWComposer { }