Camera Hal3在Framework架构（五）：CameraService篇

（1）CameraService架构

Camera Service是随着系统启动而运行，主要目的是向外暴露AIDL接口给Framework进行调用，同时通过调用Camera Provider的HIDL接口，建立与Provider的通信，并且在内部维护从Framework以及Provider获取到的资源，且按照一定的框架结构保持整个Service在稳定高效的状态下运行。

当系统启动的时候会首先运行main_cameraserver程序，紧接着调用了CameraService的instantiate方法，该方法最终会调用到CameraService的onFirstRef方法，在这个方法里面便开始了整个CameraService的初始化工作。

通过以上的动作，Camera Service进程便运行起来了，获取了Camera Provider的代理，同时也将自身关于Camera Provider的回调注册到了Provider中，这就建立了与Provider的通讯，另一边，通过服务的形式将AIDL接口也暴露给了Framework，静静等待来自Framework的请求。

（2）处理App请求

当打开了相机应用，便会去调用CameraManager的openCamera方法进而走到Framework层处理，Framework通过内部处理，最终将请求下发到Camera Service中，而在Camera Service主要做了获取相机设备属性、打开相机设备，然后App通过返回的相机设备，再次下发创建Session以及下发Request的操作。

（A）获取属性

由于在Camera Service启动初始化的时候已经获取了相应相机设备的属性配置，并存储在DeviceInfo3中，所以该方法就是从对应的DeviceInfo3中取出属性返回即可。

（B）打开相机

对于打开相机设备动作，主要由connectDevice来实现，当CameraFramework通过调用ICameraService的connectDevice接口的时候，主要做了两件事情：

• 一个是创建CameraDeviceClient；
• 一个是对CameraDeviceClient进行初始化，并将其给Framework；

而其中创建CameraDevcieClient的工作是通过makeClient方法来实现的，在该方法中首先实例化一个CameraDeviceClient，并且将来自Framework针对ICameraDeviceCallbacks的实现类CameraDeviceImpl.CameraDeviceCallbacks存入CameraDeviceClient中，这样一旦有结果产生便可以将结果通过这个回调回传给Framework，其次还实例化了一个Camera3Device对象。

其中的CameraDeviceClient的初始化工作是通过调用其initialize方法来完成的，在该方法中：

• 首先调用父类Camera2ClientBase的initialize方法进行初始化；
• 其次实例化FrameProcessorBase对象并且将内部的Camera3Device对象传入其中，这样就建立了FrameProcessorBase和Camera3Device的联系，之后将内部线程运行起来，等待来自Camera3Device的结果；
• 最后将CameraDeviceClient注册到FrameProcessorBase内部，这样就建立了与CameraDeviceClient的联系；

而在Camera2ClientBase的intialize方法中会调用Camera3Device的intialize方法对其进行初始化工作，并且通过调用Camera3Device的setNotifyCallback方法将自身注册到Camera3Device内部，这样一旦Camera3Device有结果产生就可以发送到CameraDeviceClient中。

而在Camera3Device的初始化过程中，首先通过调用CameraProviderManager的openSession方法打开并获取一个Provider中的ICameraDeviceSession代理，其次实例化一个HalInterface对象，将之前获取的ICameraDeviceSession代理存入其中，最后将RequestThread线程运行起来，等待Request的下发。

而对于CameraProviderManager的openSession方法，它会通过内部的DeviceInfo保存的ICameraDevice代理，调用其open方法从Camera Provider中打开并获取一个ICameraDeviceSession远程代理，并且由于Camera3Device实现了Provider中ICameraDeviceCallback方法，会通过该open方法传入到Provider中，接收来自Provider的结果回传。

至此，整个connectDevice方法已经运行完毕，此时App已经获取了一个Camera设备，紧接着，由于需要采集图像，所以需要再次调用CameraDevice的createCaptureSession操作，到达Framework，再通过ICameraDeviceUser代理进行了一系列操作，分别包含了cancelRequest/beginConfigure/deleteStream/createStream以及endConfigure方法来进行数据流的配置。

（C）配置数据流

• cancelRequest对应的方法是CameraDeviceClient的cancelRequest方法，在该方法中会去通知Camera3Device将RequestThread中的Request队列清空，停止Request的继续下发；
• beginConfigure方法是空实现，这里不进行阐述；
• deleteStream/createStream 分别是用于删除之前的数据流以及为新的操作创建数据流；
• endConfigure方法，该方法对应着CameraDeviceClient的endConfigure方法，该方法中会调用Camera3Device的configureStreams的方法，而该方法又会去通过ICameraDeviceSession的configureStreams_3_4的方法最终将需求传递给Provider。

到这里整个数据流已经配置完成，并且App也获取了Framework中的CameraCaptureSession对象，之后便可进行图像需求的下发了，在下发之前需要先创建一个Request，而App通过调用CameraDeviceImpl中的createCaptureRequest来实现，该方法在Framework中实现，内部会再去调用Camera Service中的AIDL接口createDefaultRequest，该接口的实现是CameraDeviceClient，在其内部又会去调用Camera3Device的createDefaultRequest方法，最后通过ICameraDeviceSession代理的constructDefaultRequestSettings方法将需求下发到Provider端去创建一个默认的Request配置，一旦操作完成，Provider会将配置上传至Service，进而给到App中。

（D）处理图像需求（预览+拍照）

在创建Request成功之后，便可下发图像采集需求了，这里大致分为两个流程，一个是预览，一个拍照，两者差异主要体现在Camera Service中针对Request获取优先级上，一般拍照的Request优先级高于预览，具体表现是当预览Request在不断下发的时候，来了一次拍照需求，在Camera3Device 的RequestThread线程中，会优先下发此次拍照的Request。这里我们主要梳理下下发拍照request的大体流程：

下发拍照Request到Camera Service，其操作主要是由CameraDevcieClient的submitRequestList方法来实现，在该方法中，会调用Camera3Device的setStreamingRequestList方法，将需求发送到Camera3Device中，而Camera3Device将需求又加入到RequestThread中的RequestQueue中，并唤醒RequestThread线程，在该线程被唤醒后，会从RequestQueue中取出Request，通过之前获取的ICameraDeviceSession代理的processCaptureRequest_3_4方法将需求发送至Provider中，由于谷歌对于processCaptureRequest_3_4的限制，使其必须是非阻塞实现，所以一旦发送成功，便立即返回，在App端便等待这结果的回传。

（E）接收图像结果

针对结果的获取是通过异步实现，主要分别两个部分，一个是事件的回传，一个是数据的回传，而数据中又根据流程的差异主要分为Meta Data和Image Data两个部分，接下来我们详细介绍下：

在下发Request之后，首先从Provider端传来的是Shutter Notify，因为之前已经将Camera3Device作为ICameraDeviceCallback的实现传入Provider中，所以此时会调用Camera3Device的notify方法将事件传入Camera Service中，紧接着通过层层调用，将事件通过CameraDeviceClient的notifyShutter方法发送到CameraDeviceClient中，之后又通过打开相机设备时传入的Framework的CameraDeviceCallbacks接口的onCaptureStarted方法将事件最终传入Framework，进而给到App端。

在Shutter事件上报完成之后，当一旦有Meta Data生成，Camera Provider便会通过ICameraDeviceCallback的processCaptureResult_3_4方法将数据给到Camera Service，而该接口的实现对应的是Camera3Device的processCaptureResult_3_4方法，在该方法会通过层层调用，调用sendCaptureResult方法将Result放入一个mResultQueue中，并且通知FrameProcessorBase的线程去取出Result，并且将其发送至CameraDeviceClient中，之后通过内部的CameraDeviceCallbacks远程代理的onResultReceived方法将结果上传至Framework层，进而给到App中进行处理。

随后Image Data前期也会按照类似的流程走到Camera3Device中，但是会通过调用returnOutputBuffers方法将数据给到Camera3OutputStream中，而该Stream中会通过BufferQueue这一生产者消费者模式中的生产者的queue方法通知消费者对该buffer进行消费，而消费者正是App端的诸如ImageReader等拥有Surface的类，最后App便可以将图像数据取出进行后期处理了。

（3）总结

谷歌将平台厂商的实现放入vendor分区中，彻底将系统与平台厂商在系统分区上保持了隔离，此时，谷歌便顺势将Camera HAL Moudle从Camera Service中解耦出来放到了vendor分区下的独立进程Camera Provider中，所以之后，Camera Service 的职责便是承接来自Camera Framework的请求，之后将请求转发至Camera Provider中，作为一个中转站的角色存在在系统中。