实现Android下的FPS实时显示工具

原文地址：http://blog.csdn.net/ariesjzj/article/details/10428435

FPS是图形性能的主要指标之一，Android中的一些应用有显示FPS的功能，如Bsplayer，Skype，Antutu等，但绝大多数应用并不提供显示FPS的功能。而且应用提供的往往是应用本身的刷新率，并不等于最终用户所看到的刷新率，因为屏幕上往往不止一个应用参与显示。我们知道Android中每个应用都会绘制自己的Surface，完了都丢给Surfaceflinger，Surfaceflinger统一对它们进行composition，然后swap framebuffer输出到屏幕。前文介绍了Android中的so注入和hook技巧（http://blog.csdn.net/ariesjzj/article/details/9900105），示例了如何动态hook系统中的Surfaceflinger中的eglSwapBuffers函数。那么很自然的，我们就可以通过它来计算当前的FPS，并实时显示在屏幕上。

ARM下有FPS实时显示工具-FPS meter，不过要收费。本文中我们自己做一个功能类似的免费工具，而且x86和ARM平台通用。整个应用分为几个部分，首先是用于so注入的native程序和要注入的动态链接库。这部分是前文（http://blog.csdn.net/ariesjzj/article/details/9900105）中主要涉及的内容，不再累述。基本思想是在要注入的so中定义自己的eglSwapBuffers函数，然后在初始化时将之替换got表中老的eglSwapBuffers函数地址。这样，当Surfaceflinger需要刷新屏幕时，就会先调用我们定义的eglSwapBuffers函数，在这个函数被调用时，它会记录和统计调用次数，并写入一个专用的pipe文件，然后调用系统自己的eglSwapBuffers。在应用端我们需要以下几个部分：一个Activity用于显示界面与用户交互，一个Service用于主要工作，即从pipe读取FPS信息并且实时显示在屏幕上，最后是一个native的程序，用于在service启动时完成so的注入。

大体流程如下：

Activity启动时根据平台ABI将相应版本的用于注入的native程序和要注入的so拷贝到应用私有目录：

File file_inject = new File(APP_PATH + "inject");
File file_lib = new File(APP_PATH + "libfpsshow.so");
if (!file_inject.exists() || !file_lib.exists()) {
	String sysabi = getSystemProp("ro.product.cpu.abi");
	Log.e(TAG, "System ABI is: " + sysabi + "\n");
	if (sysabi.startsWith("armeabi")) {
		copyFile("inject_arm", APP_PATH + "inject");
		copyFile("libfpsshow_arm.so", APP_PATH + "libfpsshow.so");
	} else if (sysabi.startsWith("x86")) {
		copyFile("inject", APP_PATH + "inject");
		copyFile("libfpsshow.so", APP_PATH + "libfpsshow.so");
	} else {
		Log.e(TAG, "ABI not supported\n");
		Toast.makeText(this, "ABI not supported", Toast.LENGTH_LONG).show();
	}
} else {
	Log.d(TAG, "Already copied\n");
}

然后等待用户启动service：

		case R.id.buttonStart:
			Log.d(TAG, "starting service");
			startService(new Intent(this, FPSService.class));
			break;
		case R.id.buttonStop:
			Log.d(TAG, "stopping service");
			stopService(new Intent(this, FPSService.class));
			break;

Service启动时的onCreate()函数，做一坨初始化工作，包括创建pipe，显示悬浮文字，执行注入等：

// Create the pipe file for receiving data
createPipe();
// Create floating textview to display FPS
createLayout();

// Inject and hook
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("chmod 775 " + APP_PATH + "inject");
list.add("chmod 666 " + APP_PATH + "pipe");
list.add("chmod 775 " + APP_PATH + "libfpsshow.so");
list.add(APP_PATH + "inject");

// Execute as root
if (execute(list)) {
	Log.e(TAG, "OK\n");
} else {
	Toast.makeText(this, "Execute abnormally, please make sure it's rooted.", Toast.LENGTH_LONG).show();
	Log.e(TAG, "Error\n");
	this.stopSelf();
}

其中的执行注入和hook程序是要root权限的，所以要通过：

public final boolean execute(ArrayList<String> commands) {
	...
	Process suProcess = Runtime.getRuntime().exec("su");
	DataOutputStream os = new DataOutputStream(suProcess.getOutputStream());
	for (String currCommand : commands) {
		os.writeBytes(currCommand + "\n");
		os.flush();
	}
	os.writeBytes("exit\n");
	os.flush();
	int suProcessRetval = suProcess.waitFor();
	...
}

加悬浮文字，其实就是加个Layout：

windowManager = (WindowManager) getApplicationContext().getSystemService("window");  
layoutParams = new WindowManager.LayoutParams();  
layoutParams.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ALERT;  
layoutParams.flags = WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE | WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL;  
layoutParams.format = PixelFormat.RGBA_8888;  
layoutParams.gravity = Gravity.TOP | Gravity.CENTER;  
layoutParams.width = WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT;  
layoutParams.height = WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT;  
layoutParams.x = 0;  
layoutParams.y = 0;  
// myLayout is the customized layout which contains textview
myLayout = new MyLayout(this);
windowManager.addView(myLayout, layoutParams);  

Service启动时onStartCommand()会被调用，其中会启动线程：

@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
	Log.v(TAG, "onStartCommand");
	Toast.makeText(this, "Service Started", Toast.LENGTH_LONG).show();
	handleCommand(intent);
	myhandler.postDelayed(myTasks, 1000);
	return Service.START_STICKY;
}

线程每一秒执行一次run()函数，该函数从pipe读Surfaceflinger传来的FPS，然后显示在屏幕上。

private Runnable myTasks = new Runnable() {

    @Override
	public void run() {	
		int fps = readFps();
		Log.e(TAG, "Service FPS = " + fps + "\n");
	
		myLayout.setFPS(fps);
		
		// Do other customized computation.
		...
		
		myLayout.setFPSAvg(fps_avg);
		myhandler.postDelayed(myTasks, 1000);
	}
};

实现的时候还有些细节需要考虑，比如当启动多个应用后，后台非关键Service会被Android杀掉。为了解决这个问题，可以仿照Android官方例子中ApiDemo中的ForegroundService例子将Service设为前台进程，这样就不容易被杀了。另外在屏幕显示FPS的话，如果一秒更新一次，那显示FPS本身也会影响FPS（尽管只有一帧），如果觉得有影响可以把它关掉，让FPS只输出到log。

效果截图：