Android 13 - Media框架(8)- MediaExtractor

上一篇我们了解了 GenericSource 需要依赖 IMediaExtractor 完成 demux 工作,这一篇我们就来学习 android media 框架中的第二个服务 media.extractor,看看 IMediaExtractor 是如何创建与工作的。

1、MediaExtractorService

media.extractor 和 media.player 是属于同一层级的 binder service,都用于提供媒体播放支持,media.player 用于提供播放器功能,而 media.extractor 主要用于本地文件播放的解封装工作。

MediaExtractorService 相关代码位于:
frameworks/av/services/mediaextractor
frameworks/av/media/libmedia
frameworks/av/media/libstagefright

media.extractor 中提供服务的主体是 MediaExtractorService ,创建 IMediaExtractor 需要借助 MediaExtractorService 的力量,这一点和 media.player 的设计是一致的,创建 IMediaPlayer 需要借助 MediaPlayerService 的力量。这两个 service 起着创建和管理实际工作实例的功能。

MediaExtractorService 所继承的 BnMediaExtractorService 由 aidl 文件生成,IMediaExtractorService.aidl 在 libmedia 目录下,总共有3个方法可供使用:

interface IMediaExtractorService {
    IMediaExtractor makeExtractor(IDataSource source, @nullable @utf8InCpp String mime);
    IDataSource makeIDataSource(in FileDescriptor fd, long offset, long length);
    @utf8InCpp String[] getSupportedTypes();
}

接下来看 MediaExtractorService 中到底包含哪些内容。首先来看构造函数:

MediaExtractorService::MediaExtractorService() {
    MediaExtractorFactory::LoadExtractors();
}

构造函数调用了 MediaExtractorFactory::LoadExtractors 将平台上所有的 extractor lib 加载到 MediaExtractorService 进程:

void MediaExtractorFactory::LoadExtractors() {
    Mutex::Autolock autoLock(gPluginMutex);
    
    std::shared_ptr<std::list<sp<ExtractorPlugin>>> newList(new std::list<sp<ExtractorPlugin>>());


        RegisterExtractors("/apex/com.android.media/lib"
#ifdef __LP64__
                "64"
#endif
                "/extractors", &dlextinfo, *newList);

    } else {
        ALOGE("couldn't find media namespace.");
    }

    RegisterExtractors("/system/lib"
#ifdef __LP64__
            "64"
#endif
            "/extractors", NULL, *newList);

    RegisterExtractors("/system_ext/lib"
#ifdef __LP64__
            "64"
#endif
            "/extractors", NULL, *newList);

    newList->sort(compareFunc);
    gPlugins = newList;

    for (auto it = gPlugins->begin(); it != gPlugins->end(); ++it) {
        if ((*it)->def.def_version == EXTRACTORDEF_VERSION_NDK_V2) {
            for (size_t i = 0;; i++) {
                const char* ext = (*it)->def.u.v3.supported_types[i];
                if (ext == nullptr) {
                    break;
                }
                gSupportedExtensions.push_back(std::string(ext));
            }
        }
    }
}

lib 加载总共分为2步:

  1. /apex/com.android.media/lib/extractor /system/lib/lib /system_ext/lib 这三个目录下寻找名字中包含 extractor.so 的 lib,打开这些 lib 并用 dlsym 找到 lib 中的 GETEXTRACTORDEF 函数,最后将 libHandle,GETEXTRACTORDEF 的返回值 ExtractorDef 以及 path 封装成一个 ExtractorPlugin 存到 list 当中;
  2. 遍历 ExtractorPlugin 读取 ExtractorDef 中定义的可以支持的扩展名,存储到一个列表中。

初学的时候看这里觉得晕晕乎乎的,一层套一层让人很难理解,但是从框架的角度来看就很清除很多。

所有的 extractor 都要遵循设计规则,实现 GETEXTRACTORDEF 函数,函数的返回值是一个 ExtractorDef 对象,ExtractorDef 声明在 MediaExtractorPluginApi.h 中:

struct ExtractorDef {
    // version number of this structure
    const uint32_t def_version;

    // A unique identifier for this extractor.
    // See below for a convenience macro to create this from a string.
    media_uuid_t extractor_uuid;

    // Version number of this extractor. When two extractors with the same
    // uuid are encountered, the one with the largest version number will
    // be used.
    const uint32_t extractor_version;

    // a human readable name
    const char *extractor_name;

    union {
        struct {
            SnifferFunc sniff;
        } v2;
        struct {
            SnifferFunc sniff;
            // a NULL terminated list of container mime types and/or file extensions
            // that this extractor supports
            const char **supported_types;
        } v3;
    } u;
};

以下是结构体中成员的含义:

  • def_version:这个结构体的版本;
  • extractor_uuid:当前 extractor 独一无二的 id,可以使用 constUUID 方法来生成 ,使用方法查看该方法注释;
  • extractor_version:extractor 的版本,如果两个 extractor uuid 相同,那么加载时只会存储高版本的那个;
  • extractor_name:extractor 的名字,同样可以由我们自己定义;
  • u:它是一个联合体,我们只关注 v3,v3 中有一个 SnifferFunc,这就是后面选择 extractor 的依据;supported_types 表示当前 extractor 所支持的 mine type 或者 文件后缀,必须要以 NULL结尾。

MediaExtractorFactory::LoadExtractors 那么多步骤核心就是或者每个 extractor lib 所定义的 ExtractorDef。

使用 dumpsys media.extractor 查看服务的信息,可以看到加载到的 extractor 的名称,版本,路径和支持解析的文件类型,这些都是从 ExtractorDef 中获取到的。

generic_x86:/ $ dumpsys media.extractor
Available extractors:
              AAC Extractor: plugin_version(3), uuid(4fd80eae03d24d729eb948fa6bb54613), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libaacextractor.so), supports: aac
              AMR Extractor: plugin_version(3), uuid(c86639c92f3140aca715fa01b4493aaf), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libamrextractor.so), supports: amr awb
             FLAC Extractor: plugin_version(3), uuid(1364b048cc454fda9934327d0ebf9829), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libflacextractor.so), supports: flac fl
             MIDI Extractor: plugin_version(3), uuid(ef6cca0af8a243e6ba5fdfcd7c9a7ef2), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libmidiextractor.so), supports: imy mid midi mxmf ota rtttl rt
x smf xmf
              MP3 Extractor: plugin_version(3), uuid(812a3f6cc8cf46deb5293774b14103d4), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libmp3extractor.so), supports: mp2 mp3 mpeg mpg mpga
              MP4 Extractor: plugin_version(3), uuid(27575c6744174c548d3d8e626985a164), version(2), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libmp4extractor.so), supports: 3g2 3ga 3gp 3gpp 3gpp2 m4a m4r
m4v mov mp4 qt
      MPEG2-PS/TS Extractor: plugin_version(3), uuid(3d1dcfebe40a436da574c2438a555e5f), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libmpeg2extractor.so), supports: m2p m2ts mts ts
         Matroska Extractor: plugin_version(3), uuid(abbedd9238c44904a4c1b3f45f899980), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libmkvextractor.so), supports: mka mkv webm
              Ogg Extractor: plugin_version(3), uuid(8cc5cd06f772495e8a62cba9649374e9), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/liboggextractor.so), supports: oga ogg opus
              WAV Extractor: plugin_version(3), uuid(7d61385858374a3884c5332d1cddee27), version(1), path(/apex/com.android.media/lib/extractors/libwavextractor.so), supports: wav

看到这里我会有一些疑问:为什么 MediaExtractor 要以服务的形式提供呢?

我想到的可能有这些:

  • 如果要有一个进程要使用 extractor,按照 MediaExtractorFactory 的加载方法,每个进程都要加载所有的 lib,这是很耗费时间的。放到 MediaExtractorService 一个地方加载,其他地方就都可以使用了。
  • 创建的所有的 IMediaExtractor 都可以用 MediaExtractorService 管理;
  • 如果要新增 extractor,只要按照设计规则实现,编译push到指定目录下就可以生效,不用修改加载部分的代码;

但是,我觉得 extractor 不需要以服务的形式存在,以服务的形式提供反而会损失性能,按照 ffmpeg 的方式,用一个函数指针列表来存储 ExtractorDef 效率应该也很高。

带着这个问题我们一起来看下面的内容。


2、MediaExtractorFactory

我们在上文已经对 MediaExtractorFactory 有了部分解,接下来我们将继续了解它的其他作用:

  1. 在 service 进程搜索加载所有的 extractor lib;
  2. 提供 Create 方法给 client 进程,封装 binder 调用;
  3. 帮助 service 进程创建 IMediaExtractor 实例;

第一点我们在上文已经了解过了,主要是通过 LoadExtractors 方法来加载 lib,获取 lib 中的GETEXTRACTORDEF 函数,这里就不再多做了解。

接下来回到 GenericSource 中看 Create 方法是如何使用的:

status_t NuPlayer::GenericSource::initFromDataSource() {
	sp<IMediaExtractor> extractor;
    sp<DataSource> dataSource;
    {
        Mutex::Autolock _l_d(mDisconnectLock);
        dataSource = mDataSource;
    }
	extractor = MediaExtractorFactory::Create(dataSource, NULL);
}

可以发现,并没有直接调用 MediaExtractorService::makeExtractor 来创建 IMediaExtractor 对象,而是调用的 MediaExtractorFactory::Create

sp<IMediaExtractor> MediaExtractorFactory::Create(
        const sp<DataSource> &source, const char *mime) {
    // 1. 在调用进程创建 extractor
    if (!property_get_bool("media.stagefright.extractremote", true)) {
        // local extractor
        ALOGW("creating media extractor in calling process");
        return CreateFromService(source, mime);
    } else {
        // 2. 创建远程 extractor
        // remote extractor
        ALOGV("get service manager");
        sp<IBinder> binder = defaultServiceManager()->getService(String16("media.extractor"));

        if (binder != 0) {
            sp<IMediaExtractorService> mediaExService(
                    interface_cast<IMediaExtractorService>(binder));
            sp<IMediaExtractor> ex;
            mediaExService->makeExtractor(
                    CreateIDataSourceFromDataSource(source),
                    mime ? std::optional<std::string>(mime) : std::nullopt,
                    &ex);
            return ex;
        } else {
            ALOGE("extractor service not running");
            return NULL;
        }
    }
    return NULL;
}

Create 方法提供了创建 extractor 的两种方式:

  1. 本地 extractor:在调用进程创建 IMediaExtractor;
  2. 远程 extractor:调用 MediaExtractorService 创建远程 IMediaExtractor。

第一点说明我们在上一节最后的猜想是多余的,Android 已经提供了在调用进程创建 MediaExtractor 的方式,但是可能为了更方便管理,默认使用远程的版本。

两种模式的选择使用 media.stagefright.extractremote 属性来控制,若值为 或者 true 就创建远程 extractor,否则创建本地 extractor。

这里还要提一下 DataSource,在 GenericSource::onPrepareAsync 中,如果上层传下来的是 url 不为空,那么就创建本地 DataSource;如果传递的是 fd,要用是远程 extractor 就创建远程 DataSource,否则创建本地 DataSource。

接下来我们只去关注平时用的比较多的情况:extractor 为远程创建,datasource 为本地创建

回到 MediaExtractorFactory 中来,Create 方法最后会调用 MediaExtractorService 的 makeExtractor 创建远程 IMediaExtractor 对象:

::android::binder::Status MediaExtractorService::makeExtractor(
        const ::android::sp<::android::IDataSource>& remoteSource,
        const ::std::optional< ::std::string> &mime,
        ::android::sp<::android::IMediaExtractor>* _aidl_return) {
    ALOGV("@@@ MediaExtractorService::makeExtractor for %s", mime ? mime->c_str() : nullptr);

    sp<DataSource> localSource = CreateDataSourceFromIDataSource(remoteSource);

    MediaBuffer::useSharedMemory();
    // 1、创建 Extractor
    sp<IMediaExtractor> extractor = MediaExtractorFactory::CreateFromService(
            localSource,
            mime ? mime->c_str() : nullptr);

    ALOGV("extractor service created %p (%s)",
            extractor.get(),
            extractor == nullptr ? "" : extractor->name());
	// 2、存储 Extractor
    if (extractor != nullptr) {
        registerMediaExtractor(extractor, localSource, mime ? mime->c_str() : nullptr);
    }
    *_aidl_return = extractor;
    return binder::Status::ok();
}

makeExtractor 又会回到 MediaExtractorFactory 的调用,但是这时候已经进到到 Service 进程当中,CreateFromService 很简单,就是遍历加载的内容,调用 sniff 函数选择最合适的 extractor。

ExtractorDef.u.v3.sniff 函数返回的是函数指针,并不是一个具体的 extractor 对象。这是因为执行 sniff 函数会返回置信度,遍历完成后会选择置信度最高的那个 extractor,如果 sniff 执行完就返回一个具体的对象,那么遍历一次就会创建多个对象,创建多个对象再释放,这样的效率是很低的。

IMediaExtractor 创建完成后会调用 registerMediaExtractor 注册到一个容器中,以弱引用的形式存储,不会影响实例的生命周期。这个容器存储有最近十次播放用到的 extractor 信息,我们可以用 dumpsys media.extractor 来查看,如果对象没有释放那么 extractor 和 track 会输出 active,否则输出 deleted。

console:/ # dumpsys media.extractor
......
Recent extractors, most recent first:
  08-07 04:01:43: MPEG4Extractor for mime NULL, source TinyCacheSource(CallbackDataSource(486->490, RemoteDataSource(FileSource(fd(/storage/42BA-A9CA/Video/cd1.mp4), 0, 263428780)))), pid 490: active
    track {trID: (int32_t) 2, srte: (int32_t) 44100, mxBr: (int32_t) 40268, mime: (char*) audio/mp4a-latm, lang: (char*) und, inpS: (int32_t) 416, esds: (unknown type 1702061171, size 30), dura: (int64_t) 2601842358, aaot: (int32_t) 2, #chn: (int32_t) 2} : active
    track {widt: (int32_t) 1280, trID: (int32_t) 1, nfrm: (int32_t) 65041, mime: (char*) video/avc, lang: (char*) und, inpS: (int32_t) 79222, heig: (int32_t) 720, frmR: (int32_t) 25, dura: (int64_t) 2601640000, dWid: (int32_t) 1280, dHgt: (int32_t) 720, avcc: (unknown type 1635148643, size 46)} : active

3、IDataSource

我们都知道要通过 binder 传递对象,这个对象必须要实现 binder 接口(Bp/Bn那套)。由于 GenericSource 中创建的 DataSource 只是一个普通对象,所以是不能通过 binder 传递的。为了让 MediaExtractorService 进程能够使用这个 DataSource对象,MediaExtractorFactory 帮我们做了一层封装。

sp<IMediaExtractor> MediaExtractorFactory::Create(
...
	mediaExService->makeExtractor(CreateIDataSourceFromDataSource(source), mime ? 		std::optional<std::string>(mime) : std::nullopt, &ex);
...
}

MediaExtractorFactory 调用 CreateIDataSourceFromDataSource 把 DataSource 封装到 RemoteDataSource 中,再将 RemoteDataSource 通过 binder 传递给 MediaExtractorService。

sp<IDataSource> CreateIDataSourceFromDataSource(const sp<DataSource> &source) {
    if (source == nullptr) {
        return nullptr;
    }
    return RemoteDataSource::wrap(source);
}

先来看 IDataSource 声明的接口(声明与实现均位于 libmedia):

class IDataSource : public IInterface {
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(DataSource);
    
    virtual sp<IMemory> getIMemory() = 0;
    virtual ssize_t readAt(off64_t offset, size_t size) = 0;
    virtual status_t getSize(off64_t* size) = 0;
    virtual void close() = 0;
    virtual uint32_t getFlags() = 0;
    virtual String8 toString() = 0;
};
  1. getIMemory:获取缓冲区地址;
  2. readAt:从指定偏移位置读取数据;
  3. getSize:获取读取文件的大小;
  4. close:减少 DataSource 和 缓冲区对象 的引用;
  5. getFlags:获取 DataSource 的标志位;
  6. toString:获取当前 DataSource 的名称;

这里抛出一个疑问,为什么 IDataSource 要开 getIMemory 接口呢

我们平时使用 binder 调用时一般只会传递几个参数,并且这些参数需要的内存比较小。如果我们需要通过 binder 传递大量数据,比如这里用 DataSource 读取大量数据传递给 IMediaExtractor 解析,要怎么办呢?

Android 已经为我们提供了共享内存类 IMemory,用这个类就可以让两个进程访问同一块内存,实现不同进程的数据拷贝,这里的 getIMemory 就是让远程代理获取本地对象创建的共享内存对象。

    explicit RemoteDataSource(const sp<DataSource> &source) {
        Mutex::Autolock lock(mLock);
        mSource = source;
        sp<MemoryDealer> memoryDealer = new MemoryDealer(kBufferSize, "RemoteDataSource");
        mMemory = memoryDealer->allocate(kBufferSize);
        if (mMemory.get() == nullptr) {
            ALOGE("Failed to allocate memory!");
        }
        mName = String8::format("RemoteDataSource(%s)", mSource->toString().string());
    }

RemoteDataSource 的构造函数中使用 MemoryDealer 创建了共享内存对象 Allocation,共享内存大小为 64 KB。

RemoteDataSource 是在 GenericSource 所在进程中创建的,所以 GenericSource 所在的 MediaPlayerService 进程为 server,调用者 MediaExtractor 所在的 MediaExtractorService 进程为 client。数据读取的流程如下:

  1. client 进程调用 readAt方法;
  2. server 进程将数据写到共享内存;
  3. client 将数据从共享内存拷贝出来,完成一次 readAt 读取。

继续往下看,MediaExtractorService 收到传递过来的 IDataSource 对象后,会对他进行封装:

::android::binder::Status MediaExtractorService::makeExtractor(
...
	sp<DataSource> localSource = CreateDataSourceFromIDataSource(remoteSource);
...
}

sp<DataSource> CreateDataSourceFromIDataSource(const sp<IDataSource> &source) {
    if (source == nullptr) {
        return nullptr;
    }
    return new TinyCacheSource(new CallbackDataSource(source));
}

从 CreateDataSourceFromIDataSource 可以看到对 IDataSource 进行了两层封装,第一层是 CallbackDataSource,第二层是 TinyCacheSource。

CallbackDataSource 是直接调用 IDataSource 的,由于共享内存大小有限,一次最多读取 64 KB,如果我们要一次读取更多的数据,就要多次调用 IDataSource.readAt 方法,CallbackDataSource 的 readAt 方法帮助我们完成了多次读取调用的封装。

ssize_t CallbackDataSource::readAt(off64_t offset, void* data, size_t size) {
......
    size_t totalNumRead = 0;
    size_t numLeft = size;
    const size_t bufferSize = mMemory->size();

    while (numLeft > 0) {
        size_t numToRead = std::min(numLeft, bufferSize);
        ssize_t numRead =
            mIDataSource->readAt(offset + totalNumRead, numToRead);
        // A negative return value represents an error. Pass it on.
        if (numRead < 0) {
            return numRead == ERROR_END_OF_STREAM && totalNumRead > 0 ? totalNumRead : numRead;
        }
        // A zero return value signals EOS. Return the bytes read so far.
        if (numRead == 0) {
            return totalNumRead;
        }
        if ((size_t)numRead > numToRead) {
            return ERROR_OUT_OF_RANGE;
        }
        CHECK(numRead >= 0 && (size_t)numRead <= bufferSize);
        memcpy(((uint8_t*)data) + totalNumRead, mMemory->unsecurePointer(),
            numRead);
        numLeft -= numRead;
        totalNumRead += numRead;
    }
    return totalNumRead;
}

第二层封装 TinyCacheSource 从名字就可以知道是做缓冲区的作用,读取的数据会存到缓冲区中,使用时优先从缓冲区中读取,如果数据不够再真正去读取,这里就不再粘贴代码了。

再回到 MediaExtractorFactory 创建 IMediaExtractor 的地方:

sp<IMediaExtractor> MediaExtractorFactory::CreateFromService(
        const sp<DataSource> &source, const char *mime) {
    ......
        CMediaExtractor *ret = ((CreatorFunc)creator)(source->wrap(), meta);
	......
}

调用 sniff 返回的函数指针时,向下传的 DataSource 又做了一层C语言风格的封装变成 CDataSource,这一层完全可以不不看,如果想学习C语言风格的面向对象编程可以了解一下。

我们以 MPEG2TSExtractor 为例,看看 sniff 返回的函数指针是什么:

return [](
      CDataSource *source,
      void *) -> CMediaExtractor* {
      return wrap(new MPEG2PSExtractor(new DataSourceHelper(source)));};

调用这个函数指针最终会进入到真正的 extractor 构造函数中,这里又对 CDataSource 进行了封装,成为了 DataSourceHelper。

DataSourceHelper 就不仅仅只封装了,它还扩充了一些便利的方法,例如 getUInt16、getUInt24、getUInt32、getUInt64,用来一次读取 2bytes、3bytes、4bytes、8bytes。

到这里 DataSouce 就阅读完毕了,如果用时序图来表达调用顺序,这么多层的嵌套画出来的时序图估计别人一看就晕了。

我这里依旧用框架图来表示他们的层级结构:
Android 13 - Media框架(8)- MediaExtractor_第1张图片


4、IMediaExtractor

IMediaExtractor 的层级结构在上面的图中已经画出来了,它比 IDataSource 要简单很多,CMediaExtractor 和 MediaExtractorCUnwrapper 这两层完全可以忽略,只是接口封装而已,IMediaExtractor 就不再做过多了解。


5、IMediaSource

MediaExtractor 会解析出当前播放码流中的 track, 调用 getTrack 方法会为指定 track 创建 IMediaSource,调用 IMediaSource 读取的数据就是该 track 所包含的数据。

每个 extractor 都有自己的 MediaSource,它们都继承于 MediaTrackHelper,但是内部实现各不相同。我们这里不会关注 MediaSource 具体是如何实现的,重点是了解 IMediaSource 的框架。

以下是我绘制的 IMediaSource 的框架图:

Android 13 - Media框架(8)- MediaExtractor_第2张图片

RemoteMeiaSource 封装了 MediaTrack,最内部的实现是 MediaTrackHelper。MediaTrackHelper 中有一个成员 MediaBufferGroupHelper,这个成员需要通过 MediaTrackHelper 的构造函数设定,在它的外层 MediaTrack 的 start 方法中创建并设定下去:

status_t MediaTrackCUnwrapper::start() {
    if (bufferGroup == nullptr) {
        bufferGroup = new MediaBufferGroup();
    }
    return reverse_translate_error(wrapper->start(wrapper->data, bufferGroup->wrap()));
}

wrapper->start = [](void *data, CMediaBufferGroup *bufferGroup) -> media_status_t {
    if (((MediaTrackHelper*)data)->mBufferGroup) {
        // this shouldn't happen, but handle it anyway
        delete ((MediaTrackHelper*)data)->mBufferGroup;
    }
    ((MediaTrackHelper*)data)->mBufferGroup = new MediaBufferGroupHelper(bufferGroup);
    return ((MediaTrackHelper*)data)->start();
};

MediaBufferGroup 其实是一个 BufferPool,里面储存着一个个 MediaBuffer 对象,MediaBuffer 封装有 shared memory(IMemory)或者是普通 memory,这里的设计应该是为了内存复用,并且减少拷贝次数,接下来们来看具体是如何实现的。

在 extractor 中会调用 MediaBufferGroup 的 init 方法,设定内部 MediaBuffer 的数量,以及内部 buffer size 的大小,同时分配这些buffer:

void MediaBufferGroup::init(size_t buffers, size_t buffer_size, size_t growthLimit) {
    mInternal->mGrowthLimit = growthLimit;

    if (mInternal->mGrowthLimit > 0 && buffers > mInternal->mGrowthLimit) {
        ALOGW("Preallocated buffers %zu > growthLimit %zu, increasing growthLimit",
                buffers, mInternal->mGrowthLimit);
        mInternal->mGrowthLimit = buffers;
    }

#if !defined(NO_IMEMORY) && !defined(__ANDROID_APEX__)
    if (buffer_size >= kSharedMemoryThreshold) {
        ALOGD("creating MemoryDealer");
        // Using a single MemoryDealer is efficient for a group of shared memory objects.
        // This loop guarantees that we use shared memory (no fallback to malloc).

        size_t alignment = MemoryDealer::getAllocationAlignment();
        size_t augmented_size = buffer_size + sizeof(MediaBuffer::SharedControl);
        size_t total = (augmented_size + alignment - 1) / alignment * alignment * buffers;
        sp<MemoryDealer> memoryDealer = new MemoryDealer(total, "MediaBufferGroup");

        for (size_t i = 0; i < buffers; ++i) {
            sp<IMemory> mem = memoryDealer->allocate(augmented_size);
            if (mem.get() == nullptr || mem->unsecurePointer() == nullptr) {
                ALOGW("Only allocated %zu shared buffers of size %zu", i, buffer_size);
                break;
            }
            MediaBuffer *buffer = new MediaBuffer(mem);
            buffer->getSharedControl()->clear();
            add_buffer(buffer);
        }
        return;
    }
#else
    (void)kSharedMemoryThreshold;
#endif

    // Non-shared memory allocation.
    for (size_t i = 0; i < buffers; ++i) {
        MediaBuffer *buffer = new MediaBuffer(buffer_size);
        if (buffer->data() == nullptr) {
            delete buffer; // don't call release, it's not properly formed
            ALOGW("Only allocated %zu malloc buffers of size %zu", i, buffer_size);
            break;
        }
        add_buffer(buffer);
    }
}

如果 buffer size 大于 4KB,那么给 MediaBuffer 分配共享内存,如果 buffer size 小于 4KB,那么就分配普通内存。当调用 IMediaSource 的 read 或者 readMultiple 方法时,会调用 MediaBufferGroup acquire_buffer 获取一个 buffer,并将 demux 后的数据写入到这个 buffer 当中。

为什么 IMediaSource read 不用一块共享内存来传递,而要用多块 MediaBuffer 来传递呢?这是因为 demux 后的数据是以 为单位存储的,我们希望每次拷贝都是一帧,用单独的 MediaBuffer 管理会更方便。

回到 IMediaSource.cpp,这里是 IMediaSource 的 Bn 实现,我们来看 readMultiple 是如何做的:

case READMULTIPLE: {
				// 1、读取一帧数据
				ret = read((MediaBufferBase **)&buf, useOptions ? &opts : nullptr);
                // Even if we're using shared memory, we might not want to use it, since for small
                // sizes it's faster to copy data through the Binder transaction
                // On the other hand, if the data size is large enough, it's better to use shared
                // memory. When data is too large, binder can't handle it.
                //
                // TODO: reduce MediaBuffer::kSharedMemThreshold
                MediaBuffer *transferBuf = nullptr;
                const size_t length = buf->range_length();
                size_t offset = buf->range_offset();
                // 2、如果数据长度大于阈值,并且使用的是共享内存
                if (length >= (supportNonblockingRead() && buf->mMemory != nullptr ?
                        kTransferSharedAsSharedThreshold : kTransferInlineAsSharedThreshold)) {
                    if (buf->mMemory != nullptr) {
                        ALOGV("Use shared memory: %zu", length);
                        transferBuf = buf;
                    }
                }
                // 3、将 buffer 返回
                if (transferBuf != nullptr) { // Using shared buffers.
                    uint64_t index = mIndexCache.lookup(transferBuf->mMemory);
                    if (index == 0) {
                        index = mIndexCache.insert(transferBuf->mMemory);
                        reply->writeInt32(SHARED_BUFFER);
                        reply->writeUint64(index);
                        reply->writeStrongBinder(IInterface::asBinder(transferBuf->mMemory));
                    } else {
                        reply->writeInt32(SHARED_BUFFER_INDEX);
                        reply->writeUint64(index);
                    }
                    reply->writeInt32(offset);
                    reply->writeInt32(length);
                    buf->meta_data().writeToParcel(*reply);
                    transferBuf->addRemoteRefcount(1);
                    if (transferBuf != buf) {
                        transferBuf->release(); // release local ref
                    } else if (!supportNonblockingRead()) {
                        maxNumBuffers = 0; // stop readMultiple with one shared buffer.
                    }
                } else {
                    reply->writeInt32(INLINE_BUFFER);
                    reply->writeByteArray(length, (uint8_t*)buf->data() + offset);
                    buf->meta_data().writeToParcel(*reply);
                    inlineTransferSize += length;
                    if (inlineTransferSize > kInlineMaxTransfer) {
                        maxNumBuffers = 0; // stop readMultiple if inline transfer is too large.
                    }
                }
                // 5、释放本地 buffer
                buf->release();
}

这里的代码有点长,但是逻辑并不复杂:

  1. 调用 read 方法将 demux 后的数据读到 MediaBuffer 中;
  2. 如果数据长度短,用内存拷贝会更快,如果数据长则用共享内存会快,另一方面如果数据长度过长,binder 将无法处理;
  3. 返回数据时会判断数据长度,如果用了共享内存,但是数据长度短,接下来将 buffer 返回时还是会以拷贝的方式返回;
  4. 以共享内存的方式返回时,需要增加远程的引用计数,防止 MediaBuffer 被重复使用。
  5. 释放本地 buffer,将本地 buffer 返回到 MediaBufferGroup;

我们要注意的是 MediaBuffer 里面使用了引用计数,但是并没有继承于 RefBase。在这里,调用 MediaBuffer 的 release 方法,让他的引用计数为 0 时,会有 Callback 发到 MediaBufferGroup,通知有空闲的 buffer 可以使用。buffer 可用的条件是 远程和本地 的引用计数之和为 0,所以上层将 buffer 拷贝完成之后需要调用 release,将远程的引用计数减一。

到这儿 IMediaSource 的了解就结束了,它内部维护了一套生产者-消费者机制,这边讲的可能不是那么详细,但是了解了大致框架,相信其他内容就很容易看懂了。

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