【学习】从零开始的Android音视频开发(10)——OMX:Codec部分中AwesomePlayer到OMX服务

简介

前面的AwesomePlayer和NuPlayer最终解码都会到达OMX框架。Android用OMX来做编解码，Android向上抽象了一层OMXCodec，提供给上层播放器AwesomePlayer使用。同时有一个IOMX接口，在ACodec中可以通过IOMX调用OMX组件。播放器中音视频解码器mVideo/AudioSource都是OMXCodec的实例。OMXCodec::Create是解码器初始化的入口。OMXCodec通过IOMX依赖Binder机制后的OMX服务，OMX服务才是其在Android中的实现

OMX与StageFright框架层级的关系

StageFright共有两路到达OMX框架。一路是通过NuPlayer到达ACodec类，然后调用OMX IL Core中的接口。另一路是通过StagefrightPlayer到AwesomePlayer，再到达OMXCodec类，然后调用OMX组件接口进行数据传输

在AwesomePlayer中，音视频数据会到OMXCodec中寻找对应的解码器进行解码。IOMX和OMX组件通过Binder通信，中间还涉及OMXClient。OMX中的OMXNodeIstance负责创建并维护不同的实例，这些实例是根据上面的需求创建的，以Node作为唯一标识。这样播放器中的每一个OMXCodec在OMX服务器端都有了自己对应的OMXNodeInstance实例。OMXMaster维护底层软硬件解码库，根据OMXNodeInstance中想要的解码器来创建解码实体组件

OMX的初始化流程

AwesomePlayer获得OMX服务的流程

1.在AwesomePlayer初始化的时候会调用AwesomePlayer::onPrepareAsyncEvent
2.继而调用AwesomePlayer::initVideoDecoder以及AwesomePlayer::initAudioDecoder
3.然后开始正式进入OMX以及硬件解码器的初始化工作

在Android中的组件都是在提供服务，有服务器端，有客户端，大部分是C/S模型，在AwesomePlayer中需要和OMXClient通信，代码中有一OMXClient mClient，位于OMXClient.cpp中

OMXClient有一个IOMX变量mOMX，它负责与OMX服务进行Binder通信。在AwesomePlayer的构造函数中会调用

OMXClient::connect函数是通过Binder机制获得MediaPlayerService的，然后通过MediaPlayerService来创建OMX的实例。这样OMXClient就获得了OMX的入口，接下来可以通过Binder机制获得OMX提供的服务。也就是说OMXClient是Android中OMX的入口

在创建音视频解码mVideoSource、mAudioSource的时候，会把OMXClient中的spmOMX的实例传给mVideoSource、mAudioSource，来共享使用这个OMX的入口。一个AwesomePlayer对应一个IOMX变量，AwesomePlayer中的音视频解码器共用这个IOMX变量来获得OMX服务，下图是AwesomePlayer创建OMX的过程，以initVideoDecoder为例(截取部分)

先看一下Create函数

每个AwesomePlayer实例只有一个OMX服务的入口，但AwesomePlayer不一定只有一种解码器。音频、视频都有对应的解码器，部分场景下还有多路音频或多路视频，此时OMX需要建立不同的解码器组件来应对AwesomePlayer中不同的解码需求

OMX中OMXMaster和OMXNodeInstance是两个很重要的成员。OMX通过它们来创建和维护不同的OMX解码器组件，为AwesomePlayer中不同的解码需求提供服务。OMXNodeInstance负责创建并维护不同的实例，这些实例根据实际的解码需求创建，以node_id作为唯一标识

这样解码器组件中每个OMXCodec在OMX服务器端都有了自己对应的OMXNodeInstance实例。AwesomePlayer就可以根据这个OMXNodeInstance来操作相应的解码器

OMXMaster维护底层软硬件解码库，用于管理解码器组件，根据OMXNodeInstance中想要的解码器来创建解码实体组件，所以我们要追踪下OMXMaster和OMXNodeInstance

OMX构造函数中会进行初始化操作

OMXMaster.cpp中的代码如下

到这里就明白了AwesomePlayer是如何利用具体硬件平台上的硬件解码器的

针对不同的文件格式，如何选择具体的解码器组件呢？回到Create中的allocateNode函数

以上代码实例化了OMXNodeInstance，接下来会调用OMXNodeInstance的makeComponentInstance函数

这样就实现了根据文件编码格式对具体解码器的连接，然后来了解一下OMXCodec如何注册和初始化OMX所需要的回调函数

OMX服务主要完成3个任务：NodeInstance列表的管理、NodeInstance的操作、事件的处理

OMX中NodeInstance列表的管理

在我们创建ComponentInstance(OMX组件实例)后，需要对它里面的NodeInstance列表进行管理

1.OMX对解码器组件Component的使用是通过OMXNodeInstance来实现的。OMXNodeInstance自身的动作包括NodeInstance的生成(allocateNode)和删除(freeNode)。其实就是对mDispatchers和mNodeIDToInstance进行添加和删除

2. mNodeIDToInstance就是一个key为node_id,value为NodeInstance的键值对列表。而mDispatchers就是一个key为node_id，value为OMX::CallbackDispatcher的键值对列表。并且每个NodeInstance都拥有一个OMX::CallbackDispatcher

3.CallbackDispatcher的主要作用是在解码器组件Component发出回调动作后，将message分发给对应的OMXCodec客户端

OMX中NodeInstance节点的操作

每个OMXNodeInstance中都有Node结点，若你需要给这些Node节点分配一些Buffer，下面看看对Node节点的操作过程

当执行这些函数时，都是先通过findInstance在mNodeIDToInstance列表中找到对应的NodeInstance，然后调用NodeInstance对应的方法

OMXCodec对具体的component函数的操作，是通过OMXNodeInstance来实现的，如fillBuffer、emptyBuffer等，它们都是通过OMX_Core.h中的宏定义间接调用OMX_Component.h的OMX_COMPONENTTYPE中的相应函数指针来完成的。OMX_Core.h和OMX_Componment.h都是OMX标准头文件

在OMXNodeInstance.cpp中有一段代码

它把三个OMXNodeInstance类的静态方法注册给了kCallbacks。kCallbacks实际就是struct OMX_COMPONENTTYPE和struct OMX_CALLBACKTYPE的具体实现，而这两者就是在OMX_Core.h和OMX_Component.h中定义的

然后查看OMX.cpp中的allocateNode函数

事件处理函数传给了组件ComponentInstance,也就是传给了具体芯片平台相关的OMX IL层

当组件有事件发生时，就会调用OMXNodeInstance中这几个注册过的事件处理函数：OnEmptyBufferDone、OnFillBufferDone、OnEvent。而这几个函数又会调用OMX中对应的OnEmptyBufferDone、OnFillBufferDone、OnEvent。这几个函数都采用相同的方式，即根据node_id找到CallbackDispatcher，并把事件信息传递出去，也就是findDispatcher(node)->post(msg)。进一步地，需要了解CallbackDispatcher的实现机制。它的内部开启了一个线程，使用了信号量机制

findDispatcher(node)->post(msg)是一个异步操作，只把消息传递过去，不会等待事件处理完毕就返回，那CallbackDispatcher是怎么处理接收到的信息的？查看以下代码

这样事件最终还是跨Binder传到OMXCodec里面，交给OMXCodecObserver了。一旦有关于回调的过程，再从OMX服务器端发送到OMX客户端。我们又知道AwesomePlayer类中持有OMX客户端，所以这些从OMX组件通知上来的雄安锡就可以到达AwesomePlayer中。这样就完成了AwesomePlayer和OMX组件之间的通信

总结AwesomePlayer到OMX服务过程

1.在AwesomePlayer初始化过程中，通过initVideo/AudioDecoder函数来创建音视频解码器mVideoSource/mAudioSource

2.在mVideoSource中通过mVideoTrack来解复用媒体文件，从中获取文件编码格式，继而得到需要的解码器类型，通过类型调用omx->allocateNode创建OMX node实例，与编码格式对应。以后都是通过Node实例来操作实际的硬件解码器的

3.初始化MediaPlayerService对象的时候会创建OMX对象，OMX对象的构造函数会创建mMaster，mMaster负责获得与管理硬件平台的硬件解码器组件库

4.在omx->allocateNode中通过mMaster->makeComponentInstance来创建真正对应的解码器组件。这个解码器组件将完成之后实质的解码操作

5.在创建mMaster->makeComponentInstance的过程中，通过上面mVideoTrack传递过来的解码器类型名，找到相对应的解码器的库，然后实例化

6.解码Component通过输入Port和输出Port进行交互，通过和OMXCodec共享Bufer进行编解码

7.AwesomePlayer包含了mVideoSource，当初始化时指向OMXCodec的实际对象。OMXCodec使用了Binder机制，实现了对OMX服务的远程调用，其中IOMX作为接口类定义了OMX的大部分接口函数

8.当具体实现OMX时，OMXMaster类用于管理OMX的插件，OMXNodeInstance类代表OMX的具体实例，完成和Component的调用和交互

9.CallbackDispatcher用于调度处理回调函数传回的消息。OMXNodeInstance和CallbackDispatcher一一对应，协同工作，完成不同实例的消息处理

10.OMXNodeInstance是OMX端的概念，是服务器端的概念。其服务端与OMX在一个进进程空间中

11.OMXObserver是OMXCodec端的概念，是客户端的概念。其客户端与OMXCodec在一个进程空间中。其Bn、Bp方向和OMX、OMXNodeInstance相反，主要用于反向通知onMessage消息

到此AwesomePlayer对OMX的初始化，以及如何关联到对应硬件平台上的HardWare解码器的过程结束