Android GUI系统之SurfaceFlinger（01）显示系统框架

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本章关键点总结 & 说明：

本章节思维导图如上。主要讲述了显示系统的基础，了解FrameBuffer与Android的关系，给出SurfaceFlinger的整体框架以及一个核心的demo测试程序。接下来的章节 将以该demo为核心进行阐述和分析。

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1 frameBuffer与Android

当我们的程序 想要 在屏幕上显示内容时，我们的机制是直接向FrameBuffer（后面简称FB）写入内容来实现。接下来谈谈Android 实用FB的策略：

如果只有一个FB，当APP写入速度>LCD显示速度时没问题；当APP写入速度 <=LCD显示速度时，会卡顿和闪烁，为了解决这个问题，一般采用2个以上FB。以2个FB为例，APP写入FB0，LCD此时渲染FB1，FB0写入结束后，LCD渲染FB0，此时APP写入FB1，之后不断循环即可。

对于Android系统来说，有很多个APP，如果这些APP同时向FB写入内容那显示的内容就乱了，因此 需要一个大管家来管理，这个大管家就是 SurfaceFlinger。

2 SurfaceFlinger整体框架简图说明（因为是简图，主要为了方便学习和理解，所以并不完善）

SurfaceFlinger（后 简称SF）主要可以做以下几件事情：

1. 给app提供buffer： 通过gralloc模块向ashmen申请内存得到文件句柄fd，将fd通过binder机制传递给对应的app，app再执行mmap操作即可获得 对应的buffer。
2. 将app发来的buffer（界面数据）进行合成：根据各个界面的layer（就是Z值，由WindowManagerService来确定）,把这些排序后的整体buffer传递给HardwareComposer(后简称HWC)。
3. 当HWC不能处理（无HWC硬件、超出HWC层数）buffer时，使用图形库GL来处理。
4. SF也好，APP也好，都可以直接调用EGL层接口来实现 渲染功能。

3 最简单的 Surface测试程序

为了更好的了解SurfaceFlinger的显示流程我们先用最简单的例子感知下最小显示系统。同时 后面的章节也会以此来分析 SF的内部机制。程序代码如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace android;

int main(int argc, char** argv)
{
    // 启动binder 和 它的线程池
    sp proc(ProcessState::self());
    ProcessState::self()->startThreadPool();

    // 创建surfaceflinger的客户端
    sp client = new SurfaceComposerClient();
    
    //获取surface
    sp surfaceControl = client->createSurface(String8("resize"),
            160, 240, PIXEL_FORMAT_RGB_565, 0);
    sp surface = surfaceControl->getSurface();

    //设置layer，layer值越大，显示层越靠前
    SurfaceComposerClient::openGlobalTransaction();
    surfaceControl->setLayer(100000);
    SurfaceComposerClient::closeGlobalTransaction();

    //获取buffer->锁定buffer->写入buffer->解锁并提交buffer
    ANativeWindow_Buffer outBuffer;
    surface->lock(&outBuffer, NULL);
    ssize_t bpr = outBuffer.stride * bytesPerPixel(outBuffer.format);
    android_memset16((uint16_t*)outBuffer.bits, 0xF800, bpr*outBuffer.height);
    surface->unlockAndPost();
    sleep(3);

    //同上
    surface->lock(&outBuffer, NULL);
    android_memset16((uint16_t*)outBuffer.bits, 0x07E0, bpr*outBuffer.height);
    surface->unlockAndPost();
    sleep(3);
    
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    
    return 0;
}

对应的Android.mk文件如下：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:= \
	SurfaceTest.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
	libcutils \
	libutils \
    libui \
    libgui \
    libbinder

LOCAL_MODULE:= SurfaceTest

LOCAL_MODULE_TAGS := tests

include $(BUILD_EXECUTABLE)

程序的显示效果如下（即在界面上显示一个色块 ）：

整个流程总结如下：

获取SurfaceFlinger->获取Surface->设置Layer->获取Buffer->锁定buffer->写入buffer->解锁并提交buffer