BufferQueue原创 - 基础篇1

首先 BufferSlot 是 Buffer 的封装， BufferQueueCore 使用 mSlots 来管理所有Buffer, mSlots 是一个 BufferSlot 数组， 包含了所有的BufferSlot. BufferSlot里面最重要的两个成员是: mGraphicBuffer 和 mBufferState

BufferItem是 mQueue 中的元素， mQueue是 BufferQueueCore中另一个重要的成员， 是一个FIFO队列。 生产者调用queueBuffer的时候， 会把这个Buffer封装成BufferItem，然后放入到 mQueue中。 消费者调用acquireBuffer的时候会取出来mQueue中的第一个元素进行消费。

我们知道Buffer有四种状态: Dequeued, Queued, Acquired, Free. 这种状态使用 BufferState来封装， 就是我们上面提到的 BufferSlot中的 mBufferState.

整个BufferQueue机制是通过 BufferQueue.cpp 的 createBufferQueue来创建的， 会创建三个角色: BufferQueueCore, BufferQueueProducer, BufferQueueConsusmer. 其中 BufferQueueProducer 和 BufferQueueConsumer都是Binder， 可以跨进程调用。
但是我们一般都是在消费者进程创建的BufferQ, 所以一般只要把 BufferQueueProducer传递给远端就可以了。

BufferQueueProducer和BufferQueueConsumer都可以直接访问 BufferQueueCore, 其中 BufferQueueProducer中还包含了BufferQueueCore中的mSlots的一个 引用， 这样会方便 BufferQueueProducer更快捷的操作 mSlots.

BufferQueueConsumer 和 BufferQueueProducer 的回调 都是在各自的 connect 方法中执行的。 会向 BufferQueueCore中分别注册自己的回调: ProxyConsumerListener 和 IProducerListener 这两个回调， 因为 Producer一般在远端， 所以 IProducerListener这个回调里面还包含了Binder死亡回调的实现。

BufferItem中定义了索引值mSlot, 这个是 mSlots这个数组的下标， 这样通过BufferItem就可以得到具体的BufferSlot了。

BufferSlot的状态分为： Active状态和Free状态， Active状态代表了正在被生产者或者消费者使用的状态， Free状态代表了空闲的BufferSlot， 而Free状态又被分为了: FreeBuffer 和 FreeSlot, FreeBuffer代表了已经拥有Buffer的BufferSlot, FreeSlot代表还没有拥有Buffer的BufferSlot.
Active状态的BufferSlot的下标 被放在了 mActiveBuffers 这个 vector中。
FreeBuffer状态的BufferSlot的下标 被放在了 mFreeBuffers 这个 vector 中。
FreeSlot状态的BufferSlot的下标被放在了mFreeSlot这个vector中。

BufferSlot没有实现任何Binder或者Flattenable接口， 不能跨进程传递， 所以只能在BufferQueueCore中接受管理， 同时 BufferQueueProducer 作为bn端， 和BufferQueueCore在同一个进程中， 也保存了 mSlots 的一个引用。
BufferItem和GraphicBuffer都实现了Flattenable， 可以跨进程传递。

生产和消费过程

首先看一下生产者最常见的操作: dequeueBuffer 和 queueBuffer

dequeueBuffer的主要工作：

1. 调用 waitForFreeSlotThenRelock 方法， 这个方法的作用就是： 如果是dequeue, 就优先尝试从 mFreeBuffers 里面找slot, 然后尝试从 mFreeSlots里面找slot. 如果是attach, 就优先尝试从mFreeSlots里面找slot, 然后尝试从mFreeBuffers里面找slot. waitForFreeSlotThenRelock 这个方法只是返回slot, 并不会真的去分配GraphicBuffer.
   这里面有一些细节， 比如如果开启了BufferManager, 那么 waitForFreeSlotThenRelock 就只会返回 FreeBuffer了， 但是如果这个FreeBuffer需要重新分配空间来满足Buffer的一些属性， 那么这个FreeBuffer就不能使用， 我们就要把这个FreeBuffer清空， 放入到FreeSlot中， 然后再次去循环调用 waitForFreeSlotThenRelock, 知道找到合适的slot。
2. 把找到的slot放入到 mActiveBuffer中， 并更改BufferState状态为 Dequeue状态。
   并看一下是不是需要分配GraphicBuffer, 如果需要分配就分配新的GraphicBuffer. 当GraphicBuffer好了之后，通知 ConsumerListener的onFrameDequeued方法， 这个方法传入的参数是分配好的GraphicBuffer。
   如果是Consumer通过 attachBuffer 添加的一个Buffer到BQ， 那么生产者在 dequeueBuffer的时候遇到了这样的Buffer, 肯定需要重新分配一遍， 因为消费者attach进来的Buffer是不符合生产者要求的。

dequeueBuffer这个方法会返回一个可用的GraphicBuffer, 而waitForFreeSlotThenRelock只是会返回可用的slot.
requestBuffer这个方法就是根据传入的slot, 把这个slot对应的GraphicBuffer放入到指定的buffer指针中， 这个方法并不会分配新的Buffer. 也就是说requestBuffer得到的Buffer也有可能是空的。

queueBuffer的流程:

1. 创建 BufferItem, 并且更改BufferState状态为 Queued, 并且把BufferItem关联到GraphicBuffer， 然后尝试放入FIFO中， 之所以尝试放入， 是因为要看FIFO中最后一个元素是否需要被Replace. 然后会把 BufferItem关联的GraphicBuffer的引用给清空， 也就是说BufferItem应该只包含slot， 并不包含GraphicBuffer的引用。
2. 然后根据是否被Replace了， 来调用 ConsumerListener的 onFrameAvailable 或者 onFrameRepleaced 方法。

queueBuffer的流程是比较简单的。

attachBuffer的流程

attachBuffer就是把本来不属于该BQ的Buffer放入该BQ中让该BQ管理。

1. 首先调用 waitForFreeSlotThenRelock方法， 只不过这一次是优先从 mFreeSlots 中寻找 slot.
2. 找到这个slot之后 把它放入到 mActiveBuffers中管理， 并且把状态改成Dequeued, 也就是说 生产者调用的 attachBuffer， 相当于是Dequeue出去一个Buffer.

detachBuffer的流程

1. 调用 ConsumerListener 的 onFrameDetached方法
2. 更改BufferStatus状态为Dequeue--, 然后把BufferSlot 从mActiveBuffers中移除，放入到 mFreeSlots中， 并且清空这个BufferSlot.
3. 调用 ConsumerListener 的 onBuffersReleased方法。
   这里会调用两个ConsumerListener的回调。

也就是说 Producer 的 attach 和 detach方法， 都不会往FIFO中放入BufferItem, 仅仅是把Buffer放入了BufferQueueCore中进行管理。 attachBuffer之后， 这个Buffer的状态是Dequeued, 是活跃的。 detachBuffer之后， 这个buffer的状态是Queued--的， 是FreeSlot状态。

从上面的分析可以知道， 生产者直接attach一个buffer到BQ中是不能被消费的， 必须 attach+queue才可以。