framework之Audio系统

Frame 帧数，1单位的Frame等于一个采样点的字数*声道数（r如PCM16，双声道的1个Frame为2*2=4字节），一般音频系统都是用它为单位来分配和管理的

AudioTrack：

AudioManager.STREAM_MUSIC 音频流的类型

8000采样频率，每秒8000个点

AudioFormat.CHANNEL_CONFIGUATION_STEREO 双声道

AudioFormat.ENCODING_PCN_16BIT 采样精度：一个采样点16bit，相当于2个字节

bufsize以帧为单位的缓冲区大小

AudioTrack.MODE_STREAM数据加载模式

Audio系统对外提供的API，构造AudioTrack的参数：最后一个参数为数据加载模式，有Mode_STREAM和MODE_STATIC，第一种需要把用户提供的数据

Buffer拷贝到AudioTrack的Buffer中，一定程度上会引起延时，第二种由于是静态的，可直接调用，但这时的Buffer不能太多，否则系统无法分配足够的内存来存储全部数据。

调用native层的native_setup函数，调用AudioTrackJniStorage，new 一个AudioTrack，调用无参的构造函数，再调用Set方法填充，更新AudioTrack的参数。

AudioTrack.getMinBufferSize():调用Native函数，通过JNI查询HAL层硬件的相关信息，比如该硬件支持的最高采样率，硬件内部缓冲的大小（以Frame为单位），会综合考虑硬件的情况，得出一个最小缓冲区的大小，一般分配的缓冲大小是它的整数倍。

AudioTrackJniStorage用到了Android对共享内存的封装类，MemoryHeapBase打开/dev/ashmem设备，mapfd（fd，size）创建共享内存。MemoryBase通过MemoryHeapBase构造，即两个类都可以共享这块内存。

调用AudioTrack的start函数，通过native调用

调用AudioTrack的write函数，然后stop，最后调用native的delete

AudioTrack的set方法，利用Binder机制，实现IAudioTrack，在IAudioTrack中有一块共享内存，头部是一个audio_track_cblk_t（CB）对象，协调和管理AudioTrack和AudioFlinger的步伐。AudioTrack支持两种数据输入方式，push方式：用户主动write写数据；pull方式：主动从用户那pull数据。

write：先obtainBuffer 从共享内存中得到一块空闲的数据块，通过memcpy将得到的数据赋值到该数据块。releaseBuffer在使用完这块控件后更新写指针的位置。

AudioFlinger：处理AudioTrack的数据，并且写入到Audio HAL层。

       AudioFlinger的构造中定义了AudioHardwareInterface，是android对代表audio硬件的封装，属于HAL层，管理了AudioStreamOut（音频输出设备对象）和

AudioStreamIn（音频输入设备对象），设置了音频系统的一些参数，由SetParameters完成，功能由硬件提供。

在AudioTrack创建共享内存的时候，先调用createTrack，得到一个IAudioTrack对象，分析createTrack：

1、选择工作线程，checkPlaybackThread_1，内部封装类PlaybackThread：：createTrack_1，new 出一个Track，Track的构造函数中

new（mcblk） audio_track_cblk_t（），利用C++中的placement new ，在括号中指定的内存中创建一个对象。

  createTrack函数返回的是Trackhandle对象，而TrackHandle是基于Binder通信的

2、AudioFlinger的工作线程: PlaybackThread 回放线程，音频输出的数据最后由这个线程处理，而这个线程实际上是一个MixerThread，Track也定义在这个线程中。

3、MixerThead（混音线程），在选择工作线程checkPlaybackThread _1中，根据output值找到相应的回放线程，是如何找到的？答案在AudioPolicyService中，调用

new 一个AudioPolicyManagerbase，调用AudioPolicyService的openoutput，再调用AudioFlinger的openoutput函数，创建MixerThread线程，并且加入PlaybackThread 线程组。AudioPolicyService控制整个音频系统，AudioFlinger管理音频的输入和输出。

4、PlaybackThread的启动，即AudioTrack的start，将Track加入到活跃组，触发一个同步事件，该事件让线程启动，启动后先完成通知的消息或匹配的请求，再检查活跃 的Tracks数据，调用混音对象mAudioMixer的process函数，参数为存储结果的缓冲，混音后的结果就存在这个缓存里，最后启动代表音频输出设备的AudioOutputStream 的对象（HAL层的AudioOutputStream）的write，将缓存结果写入设备。

           关键：Track   调用Track的getnextBuffer，得到可读数据缓冲，releaseBuffer，释放缓冲。主要是修改CB记录的读写位置等计算可读的缓冲位置。

5、AudioTrack的stop会通过TrackHandle这个Proxy函数交给Track的stop处理。

audio_track_cblk_t分析：

1、AT端流程：AudioTrack作为数据的生产者，CB中用user表示。

a：调用framesAvailable，看看是否有空余的可写空间

b：调用buffer，获得写空间的起始地址

c：调用strepUser，更新user的位置

2、AF端流程：AudioFlinger作为数据的消费者，CB中用Server表示

a：调用framesReady 看是否有可读数据

b：获得可读数据的起始位置，读完后，触发一个同步信号，因为AT端可能在等待可写的数据缓冲。

c：调用stepServer更新读位置

AudioPolicyService的分析：

在构造函数中，使用了AudioPolicyInterface的createAudioPolicyManager函数，该接口的具体实现由硬件提供，android提供了一个通用的实现类AudioPolicyManagerBase，而AudioPolicyInterface的参数在AudioSystem中，AudioSystem是一个Native类，如：stream type（音频流类型）、audio_mode（声音模式）等。

AudioPolicyManagerBase类分析：

创建了AudioOutputDescriptor对象，从硬件上看，代表的是DSP的设备。

openoutput函数，导致AF创建了线程，函数实现由AudioPolicyManagerBase完成。最终在AF中创建一个混音线程，返回该线程在AF中的索引号。

setOutputDevice，为DSP选择一个合适的输出设备

Audio Strategy: UpdateDeviceForStrategy更新路由策略，与stream type有关

AudioTrack重点：

AudioTrack在调用createTrack时，传入一个audio_handle_t  output，该值表示AF中某个工作线程的索引，它是怎么来的呢？

在AudioSystem的getOutput中，根据流类型找到对应的Audio Strategy，根据策略找到适合输出的设备，根据device找到AF中合适的工作线程，根据AF线程索引号createTrack。AudioTrack->AudioSystem->AudioPolicyService->AudioPolicyManagerBase

声音路由实例切换：

耳机插拔事件，系统会发一个广播，java层的AudioService会接受这个广播，在内部AudioServiceBoardcastReceive中处理该事件，会调用AudioSystem的

setDeviceConnectionState函数，设置设备连接状态，该函数实现在Native层，最终调用AudioPolicyManagerBase实现。实现的3个关键函数：

a：getNewDevice（audio_io_handle_t，bool）通过传入的output，找到对应的设备（AudioOutoutDescriptor），调用getDeviceForStrategy，通过策略获取设备，

b：updateDeviceStragety更新各种策略适用的设备

c：setOutputDevice设置新的输出设备，最终调用AudioPolicyService的setParameters，在AudioPolicyService的创建时有两个线程，一个处理各种请求，位于AudioCommandThread中，调用AudioSystem->AudioFlinger->MixerThread的setParameters，最后调用HAL层的setParameters

DuplicatingThread：

多路输出线程，从MixerThread派生，能够混音。最终把混音数据写到多个输出中，一份数据有多个接收者。主要用于蓝牙的A2DP输出。

对于A2DP设备，有专门函数handleA2dpConnection函数处理，调用openDuplicateOutput，在AF中处理，AF中构造了一个DuplicatingThread以及addOutputTrack，使DT构造了两个OutputTrack，一个对应蓝牙的MT，另一个对应DSP的MT（MixerThread）。