framework之深入surface系统

一个Activity的显示：

创建Activity

a：performLaunchActivity：根据类名通过java反射机制创建一个Activity。
调用Instrumentation的newActivity，调用attach函数：
PolicyManager的makeNewWindow，创建window对象，返回的mWindow是一个PhoneWindow对象。
windowManager的setWindowManager，由父类window实现，实际上是LocalWindowManager，具体实现在WindowManagerImpl中，采用了委托（Proxy）模式，再调用Activity的Oncreate函数，开始Activity的生命周期。
调用setContentView设置UI外观时，调用installDecor，generateDecor函数创建mDecor，为DecorView类型，从FrameLayout派生。这里设置的其实是DecorView的子View，DecorView还处理了标题栏等一系列工作。

b：handleResumeActivity

关键点在于addView函数，具体实现在WindowManagerImpl中。这里创建了一个ViewRoot，以及setView。
ViewRoot中调用IWindow的getWindowSession函数，调用openSession，得到一个IWindowSession对象。
setView中主要有两个函数：
requestLayout，往handler中发送了一个DO_TRAVERSAL的消息，收到消息后调用performTraversals函数，该函数调用IWindowSession的relayout，以及ViewRoot的draw函数，整个绘图是在这个draw函数中完成的。主要从mSurface中lock出一块
Canvas，然后交给mView去自由发挥画画的才能，最后unlockCanvasAndPost释放这块Canvas，屏幕马上就有显示了。
IWindowSession的add函数，也就是WindowManagerService的addWindow函数，实现了与WindowManagerService的交互。

初识Surface

在WindowmanagerImpl中实现addView时，ViewRoot的变量中有surface，new surface无参构造，调用openSession，new出一个session。接着setView中调用IWindowSession的add函数，new出一个surfaceSession对象，以及requestLayout函数，发出消息，收到消息后，调用IWindowSeesion的relayout函数，调用WindowManagerService的relayoutWindow函数，该函数创建一个本地的surface对象，再将本地对象拷贝到ViewRoot中的变量surface中，这里本地的surface对象是一个有参的构造。

aidl揭秘：Native层的实现：这里为一个Bp端，transact给服务端一个为null的surface，Bn服务端new出一个新的surface，调用writeToPacel函数传给Bp端，Bp端调用readFromParcel读取信息，得到一个Native的surface对象。

Surface和画图：

    lockCanvas 获得一块存储区域，然后将它和Canvas绑定在一起，这样，UI绘画的结果就记录在这块存储区域里了。

这里的过程是这样的，Native中先创建一个SurfaceComposerClient，调用createSurface得到一个SurfaceControl对象，调用 writeToParcel写入parcel包，readFromparcel根据信息包构造一个surface，调用Surface的lock，UI画图，调用unlockAndPost释放锁。

Surface相关基础：

FrameBuffer截屏。

PageFlipping 画面交换，分配一个能容纳两帧数据的缓冲，第一个为FrontBuffer，后一个叫BackBuffer。消费者使用

FrontBuffer，生产者填充BackBuffer，更新时，Back变为Front，Front变为Back。

图像混合：

软件层面：使用copyBlt进行源数据和目标数据的混合

硬件层面：使用Overlay系统提供的接口。

SurfaceComposerClient分析：

在SurfaceSeesion_init函数中，new 出了一个SurfacecomposerClient对象，该对象调用了

_init（sm，sm->createConnection）函数，createConnection中创建了一块共享内存，为Surface的ControlBlock对象，这个对象为sharedclient对象，该对象有一个SharedBufferStack数组。 SurfaceFlinger的一个Client分配一个跨进程的SharedClient共享对象，有31个shareBufferStack元素，每一个元素对应一个显示层。

一个显示层创建两个Buffer，pageFlipping基于这两个Buffer展开。

SurfaceControl分析：

调用createSurface创建SurfaceControl，这里面有一个DisplayID为屏幕编号，目前Android只支持一块屏幕，所以为0，利用Binder通信将请求发送给SurfaceFlinger，最终在SF的createSurface创建了一个ISurface对象，这个对象里面创建的是Normal类型的显示层，或者Blur类型的显示层，或者Dim类型的显示层，类型为LayerBaseClient，创建该显示层时，会创建一个layer类型的对象，调用layer的setBuffer函数会创建一个GraphicBuffer缓冲数组，元素个数为2，即FrontBuffer和BackBuffer， 再调用 Surfacecontrol的构造，参数有Isurface。

Layer的家族介绍：

LayerBaseClient从LayerBase类派生

LayerBaseClient有四个派生类，分别是Layer、LayerBuffer、Layerdim和LayerBlur（这里创建了SharedBufferServer，控制shareBufferStack数组）

LayerBaseClient定义了一个内部类surface，从ISurface派生，支持Binder通信

Layer和LayerBuffer分别有一个内部类SurfaceLayer和SurfaceLayerBuffer，继承了LayerBaseclient的

surface类。而LayerDim和LayerBlur直接使用LayerBaseclient的surface。

关于SurfaceControl：

有一个成员变量mclient，指向SurfaceComposerClient

mSurface为Binder通信端的SurfaceLayer

mSurface有一个mOwner变量指向Layer，而Layer有一个成员变量mSurface指向SurfaceLayer。这个SurfaceLayer对象由getSurface返回。

SurfaceControl的writeToParcel函数，传递mClient信息和ISurface信息，发往Activity端。readFromParcel根据写入的Parcel包构造一个Surface对象，new Surface 的时候，构造了shareBufferClient。在Native端的Surface构造中，定义了一个mBuffers变量，也是一个GraphicBuffer数组，Bp端的。

lockCanvas分析：

通过这个函数得到一块存储空间，也就是BackBuffer。该函数最终调用Surface的lock函数。 lock函数调用dequeueBuffer得到一个空闲缓冲队列，第一次调用时调用getBufferLocked，该函数调用ISurface的requestBuffer函数，而ISurface实际上是Layer类中的SurfaceLayer，得到指定索引index的Buffer，再调用lockBuffer，最后调用copyBlt拷贝旧数据，把frontBuffer的数据拷贝到backBuffer中，解决了只更新改变的UI部分。

unlockCanvasAndPost分析：

调用queueBuffer，更新新数据的缓冲加入空闲缓冲队列，保存新的队列到mPostedBuffer中，后续更新只要更新

shareBufferClient的脏区域即可。

GraphicBuffer分析：

无参的构造函数没有分配存储内存，在reallocate函数中，GraphicBufferAllocator的alloc函数分配内存，该函数在创建时，会调用hw_get_module取出一个hw_module_t类型的对象，与硬件平台有关，会加载一个叫“libgralloc.硬件平台名.so”的动态库。这个库为了分配一块用于显示的内存，封装成这样的目的就是为了屏蔽不同硬件平台的差别。这里分析硬件无关的分配方式，由于GraphicBuffer从Flattenable类派生，当响应端write包信息的时候，会调用Flattenable的flatten函数，接收端read包时，会调用Flattenable的unflatten函数，该函数根据parcel包中的native_handle信息，构造一个对等的GraphicBuffer，并返回这块内存的文件句柄，这样Native Surface端的GraphicBuffer和layer中的GraphicBuffer管理同一块内存。

RegisteBuffer会根据unflatten函数返回的文件句柄对它进行内存映射。

SurfaceFlinger分析：

SurfaceFlinge继承Thread，会单独启动一个工作线程。Run函数在OnFirstRef中进行的，这个线程的触发在ReadyToRun中，调用SurfaceFlinger的readyToRun函数，这个函数有一个GraphicPlane，是屏幕在SF中的对应物，调用setDisplayHardware，把代表显示设备的HAL对象和GraphicPlane关联起来。接着new出一个DisplayHardware，这个函数的构造中会创建FrameBuffer，将Surface传输的数据通过GraphicBuffer混合后，再由自己传输到FrameBuffer中显示。

SF的工作线程是用来做图像混合的，threadLoop中：

waitForEvent首先等待重绘消息，这个消息在unlockCanvasAndPost函数中调用signal后收到。

handlePageFlip函数中调用lockPageFlip根据FrontBuffer的内容生成一张OpenGL的纹理，即图片

handleRepaint调用composeSurface函数在脏区域进行绘制，按Z轴的顺序从里到外依次绘制，调用各个显示层layer的draw函数，函数实现在LayerBase类中。

unlockClient释放之前占着的FrontBuffer的索引号，再调用postFrameBuffer，将图像传到屏幕中显示，flip函数在DisplayHardware类中完成。

Transact分析：

以WindowManagerService的createSurfaceLocked函数为例：

openTransact调用了SurfaceComposerClient的openTransaction，打开事务，里面有一个gOpenTranscations对象，是一个全局变量，用来存储当前提交事务请求的Client，layer_state_t是用来保存Surface信息的。

SetPosition改变Surface在屏幕上的位置，即修改layer_state_t里的值。

closeTransaction一次性的将这些修改提交给SurfaceFlinger。首先调用SF的openGlobalTransaction，再调用SurfaceComposerClient的closeTransaction，遍历所有Layer显示层，会触发threadLoop的waitForEvent事件。最后调用SF的CloseGlobalTransaction，如果涉及尺寸调整，则在这里设置一个等待。

工作线程的事务处理，重要的在handleTransaction中，每个显示层对事务的具体处理，都在他们的doTransaction函数中，最后调用commitTransaction函数提交事务，该函数boardcast会触发一个条件变量，使SF中的CloseGlobalTransaction返回。