Android4.2.2多媒体架构MediaPlay的创建过程分析(一)
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Android源码版本Version：4.2.2; 硬件平台 全志A31
前沿：
回首往事，记得2012年的时候，那时还年少不知，就研究过android的多媒体框架，那时还是2.3的源码，看过stagefright的源码，记得当时是特别的痛苦。而今，再次看起这个多媒体模块的代码，突然间觉得豁然开朗，模块间的层次清晰，有据可依，遇到的疑问往往都能迎刃而解。我想，也许这就是2年多来的进步与经验吧。感谢时间，让我学会了成才。
邓凡平老师告诉我：无论何时进入互联网都不算迟，的确站在巨人的肩膀上再次重新梳理旧的东西，还是能学习的更多更深。
接下去的一段时间，打算主攻android多媒体框架、camera架构、surfaceflinger等FrameWork层，HAL层的模块以及相关的Android系统定制与类平板的开发，更底层是linux内核中的视频采集与显示驱动等来作为接下去寻找工作的重中之重。自我感觉在移动互联以及嵌入式的世界里，这几个方面现在应该还都是不可欠缺的。
Android的多媒体框架熟悉的人很熟悉，像我等菜鸟，就只能慢慢的啃了。这里以4.2.2的源码为背景，记录下我所熟悉的多媒体框架的核心模块，以便以后使用。
多媒体框架在android中的功能主要体现杂音视频的播放以及录制等，前者对应着解码，后者对应着编码。Android中以一个MediaPlay类作为音视频播放的基础类，围绕着他开展了一系列的处理。学习一个新的模块，最简单的步骤就是找到一个典型的应用程序，通过它的实现，来分析整个模块的数据流和控制流。如SurfaceFlinger的研究可以以Bootanmation的启动来学习。典型的MediaPlay在Java处的接口包括视频播放类VideoView以及音频专用MediaPlay类。
1.APP闪的VideoView类，其实质是用MediaPlay类来实现的，只是由于其是视频播放，不得不和surfaceview挂上够，才将其独立出来。使得其有如下的结构：
public class VideoView extends SurfaceView implements MediaPlayerControl {
private String TAG = "VideoView";
// settable by the client
private Uri mUri;
private Map<String, String> mHeaders;
在APP中，VideoView的典型简单使用如下：
video = (VideoView) findViewById(R.id.videoView1); mediacontroller =new MediaController(this); video.setVideoPath(Video_fd); mediacontroller.setAnchorView(video); //控件和视频绑定 video.setMediaController(mediacontroller); //设置视频播放的控制器 video.start();
通过setVideoPath的API处理，依次进行如下的调用：
public void setVideoPath(String path) {
setVideoURI(Uri.parse(path));
}
public void setVideoURI(Uri uri) {
setVideoURI(uri, null);
}
/**
* @hide
*/
public void setVideoURI(Uri uri, Map<String, String> headers) {
mUri = uri;
mHeaders = headers;
mSeekWhenPrepared = 0;
openVideo();
requestLayout();
invalidate();
}
openVideo的处理，让最终的处理权交给了MediaPlayer。
private void openVideo() {
if (mUri == null || mSurfaceHolder == null) {
// not ready for playback just yet, will try again later
return;
}
// Tell the music playback service to pause
// TODO: these constants need to be published somewhere in the framework.
Intent i = new Intent("com.android.music.musicservicecommand");
i.putExtra("command", "pause");
mContext.sendBroadcast(i);
// we shouldn't clear the target state, because somebody might have
// called start() previously
release(false);
try {
mMediaPlayer = new MediaPlayer();
......
*/
mMediaPlayer.setDataSource(mContext, mUri, mHeaders);
.........
}
上述的两个架构，在音频播放的APP调用更加紧密，如下所示：
mediaplayer = new MediaPlayer(); mediaplayer.setDataSource(Music_fd); //设置要播放的音频文件 mediaplayer.prepare(); mediaplayer.seekTo(0);
到这里基本的音视频框架在APP中的调用就基本完成了。
2.进入MediaPlay的世界
2.1 首先关注MediaPlay的对象创建过程，这也是分析android源码的一个基本要求。依次通过java，JNI(libmedia_jni.so)进入Framework(libmedia.so)的处理流程。
new VideoView——> new MediaPlay ——>native_setup:典型的一个对象的建立，并传统到JNI。native_setup主要用于本地C++层的对象的建立
进入JNI做android_media_MediaPlayer_native_setup处理，使得最终进入C++的世界。
android_media_MediaPlayer_native_setup(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject weak_this)
{
ALOGV("native_setup");
sp<MediaPlayer> mp = new MediaPlayer();
if (mp == NULL) {
jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "Out of memory");
return;
}
// create new listener and give it to MediaPlayer
sp<JNIMediaPlayerListener> listener = new JNIMediaPlayerListener(env, thiz, weak_this);
mp->setListener(listener);
// Stow our new C++ MediaPlayer in an opaque field in the Java object.
setMediaPlayer(env, thiz, mp);
}
好了，到此为止，真正的建立了一个所谓native处的MediaPlayer对象。当然java处也有这个对象类。
2.2 setDataSource
MediaPlay的C++代码位于/home/A31_Android4.2.2/android/frameworks/av/media/libmedia下形成一个libmedia.so。
下面来看这个API的处理，接下去都只分析FW层的C++的处理流，java的流和上面的分析类似。
status_t MediaPlayer::setDataSource(int fd, int64_t offset, int64_t length)
{
ALOGV("setDataSource(%d, %lld, %lld)", fd, offset, length);
status_t err = UNKNOWN_ERROR;
const sp<IMediaPlayerService>& service(getMediaPlayerService());
if (service != 0) {
sp<IMediaPlayer> player(service->create(getpid(), this, mAudioSessionId));//返回一个Bpmediaplayer
if ((NO_ERROR != doSetRetransmitEndpoint(player)) ||
(NO_ERROR != player->setDataSource(fd, offset, length))) {//设置视频源
player.clear();
}
err = attachNewPlayer(player);
}
return err;
}
典型的Binder C/S架构，获取MediaPlayerService(MPS)的proxy，提交给MPS处理。
3. MediaPlayerService的工作。
MPS和千万万的Service一样，以一个服务者的身份存在，他是作为分析Binder驱动架构和原理的一个典型代表。在mediaserver中启动，和其他CameraService和AudioFlinger做为多媒体服务。
int main(int argc, char** argv)
{
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
AudioFlinger::instantiate();//多媒体服务的启动包括音频，摄像头等
MediaPlayerService::instantiate();
CameraService::instantiate();
AudioPolicyService::instantiate();
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
3.1 处理create请求：
sp<IMediaPlayer> MediaPlayerService::create(pid_t pid, const sp<IMediaPlayerClient>& client,
int audioSessionId)//创建一个mediaplayer，范范一个Client
{
ALOGV("MediaPlayerService::create");
int32_t connId = android_atomic_inc(&mNextConnId);
sp<Client> c = new Client(
this, pid, connId, client, audioSessionId,
IPCThreadState::self()->getCallingUid());//内部类创建，实现BnMediaPlayer
.....
}
创建一个MPS的内部客户端类Client(继承于Binder本地接口类BnMediaPlay)，这个看上去和CameraService很相似。有了这个本地客户端类，那么应用端的MediaPlay后续只需要和Client交互即可，而这其中是匿名的Binder在起作用。
3.2 player->setDataSource()
player是调用MPS后返回的一个BpBinder派生类，最终调用MPS的内部类Client的setDataSource()来实现。
status_t MediaPlayerService::Client::setDataSource(int fd, int64_t offset, int64_t length)
{
.........
player_type playerType = MediaPlayerFactory::getPlayerType(this,
fd,
offset,
length,
true );//根据视频源获取要使用的播放器的类型
........
sp<MediaPlayerBase> p = setDataSource_pre(playerType); // now set data source
setDataSource_post(p, p->setDataSource(fd, offset, length));
return mStatus;
}
这里面出现了一个MediaPlayerFactory，姑且理解为播放器厂商类吧。通过它来获取当前传入的视频源的视频源后缀格式等：如mp4,avi,3gp等。最终假设当前返回的playerType为STAGEFRIGHT_PLAYER。接着分析setDataSource_pre函数：
sp<MediaPlayerBase> MediaPlayerService::Client::setDataSource_pre(
player_type playerType)
{
// create the right type of player
sp<MediaPlayerBase> p = createPlayer(playerType);//创建一个播放器
if (p == NULL) {
return p;
}
if (!p->hardwareOutput()) {
mAudioOutput = new AudioOutput(mAudioSessionId);
static_cast<MediaPlayerInterface*>(p.get())->setAudioSink(mAudioOutput);//强制转化为MediaPlayerInterface
}
return p;
}
3.3 真正的创建一个适合于当前视频文件播放需要的Player：createPlayer。
sp<MediaPlayerBase> MediaPlayerService::Client::createPlayer(player_type playerType)
{
// determine if we have the right player type
sp<MediaPlayerBase> p = mPlayer;
if ((p != NULL) && (p->playerType() != playerType)) {
ALOGV("delete player");
p.clear();
}
if (p == NULL) {
p = MediaPlayerFactory::createPlayer(playerType, this, notify);//新建一个player
}
if (p != NULL) {
p->setUID(mUID);
}
return p;
}
第一次处理时，mPlayer肯定为空，故可以看到最终还是回到了这个厂商播放器类来实现，因为这个类维护着当前平台支持的播放器类型（说到低就是解码器的种类).
sp<MediaPlayerBase> MediaPlayerFactory::createPlayer(
player_type playerType,
void* cookie,
notify_callback_f notifyFunc) {
sp<MediaPlayerBase> p;
IFactory* factory;
status_t init_result;
Mutex::Autolock lock_(&sLock);
if (sFactoryMap.indexOfKey(playerType) < 0) {
ALOGE("Failed to create player object of type %d, no registered"
" factory", playerType);
return p;
}
factory = sFactoryMap.valueFor(playerType);//根据type类型获取一个StagefrightPlayerFactory
CHECK(NULL != factory);
p = factory->createPlayer();//调用创建一个真正的palyer StagefrightPlayerPlay
if (p == NULL) {
ALOGE("Failed to create player object of type %d, create failed",
playerType);
return p;
}
init_result = p->initCheck();
if (init_result == NO_ERROR) {
p->setNotifyCallback(cookie, notifyFunc);
} else {
ALOGE("Failed to create player object of type %d, initCheck failed"
" (res = %d)", playerType, init_result);
p.clear();
}
return p;
}
这里出现了一个全局变量SFactoryMap变量：
MediaPlayerFactory::tFactoryMap sFactoryMap;//实际的类型是typedef KeyedVector<player_type, IFactory*> tFactoryMap;KeyedVector是一个向量类，类似于数组，通过一个index进行索引查找。他代表着当前支持的播放器列表。那么这个表的是在何处被初始化呢，我们需要回到MediaPlyerService的构造函数之中。
3.4 系统支持的播放器类型相关信息的注册：
MediaPlayerService::MediaPlayerService()
{
ALOGV("MediaPlayerService created");
mNextConnId = 1;
mBatteryAudio.refCount = 0;
for (int i = 0; i < NUM_AUDIO_DEVICES; i++) {
mBatteryAudio.deviceOn[i] = 0;
mBatteryAudio.lastTime[i] = 0;
mBatteryAudio.totalTime[i] = 0;
}
// speaker is on by default
mBatteryAudio.deviceOn[SPEAKER] = 1;
MediaPlayerFactory::registerBuiltinFactories();//注册建立厂商的play
void MediaPlayerFactory::registerBuiltinFactories() {
Mutex::Autolock lock_(&sLock);
if (sInitComplete)
return;
registerFactory_l(new CedarXPlayerFactory(), CEDARX_PLAYER);
registerFactory_l(new CedarAPlayerFactory(), CEDARA_PLAYER);
registerFactory_l(new TPlayerFactory(), THUMBNAIL_PLAYER);
registerFactory_l(new StagefrightPlayerFactory(), STAGEFRIGHT_PLAYER);
registerFactory_l(new NuPlayerFactory(), NU_PLAYER);
registerFactory_l(new SonivoxPlayerFactory(), SONIVOX_PLAYER);
registerFactory_l(new TestPlayerFactory(), TEST_PLAYER);//不同的播放器注册
sInitComplete = true;
}
这里以我们要举例的STAGEFRIGHT_PLAYER为例，进行分析：
a.new StagefrightPlayerFactory()新建一个播放器类，该类的结构如下：
class StagefrightPlayerFactory :
public MediaPlayerFactory::IFactory {
public:
virtual float scoreFactory(const sp<IMediaPlayer>& client,
int fd,
int64_t offset,
int64_t length,
float curScore) {
char buf[20];
lseek(fd, offset, SEEK_SET);
read(fd, buf, sizeof(buf));
lseek(fd, offset, SEEK_SET);
long ident = *((long*)buf);
// Ogg vorbis?
if (ident == 0x5367674f) // 'OggS'
return 1.0;
return 0.0;
}
virtual sp<MediaPlayerBase> createPlayer() {
ALOGV(" create StagefrightPlayer");
return new StagefrightPlayer();//新建一个StagefrightPlayer
}
};
很明显，该类的特点是继承并实现了IFactory这个接口类的相关功能。
b. 将新建的这个播放器对象进行注册，依次添加索引值：播放器类型type，并将其对应的factory保存到sFactorymap这种向量表中。
status_t MediaPlayerFactory::registerFactory_l(IFactory* factory,
player_type type) {
if (NULL == factory) {
ALOGE("Failed to register MediaPlayerFactory of type %d, factory is"
" NULL.", type);
return BAD_VALUE;
}
if (sFactoryMap.indexOfKey(type) >= 0) {
ALOGE("Failed to register MediaPlayerFactory of type %d, type is"
" already registered.", type);
return ALREADY_EXISTS;
}
if (sFactoryMap.add(type, factory) < 0) {
ALOGE("Failed to register MediaPlayerFactory of type %d, failed to add"
" to map.", type);
return UNKNOWN_ERROR;
}
return OK;
}
我们回到3.3的程序中区，通过factory = sFactoryMap.valueFor(playerType);//根据type类型获取一个StagefrightPlayerFactory，即之前注册的factory对象。实际是调用他的虚函数create_player()来实现：
virtual sp<MediaPlayerBase> createPlayer() {
ALOGV(" create StagefrightPlayer");
return new StagefrightPlayer();//新建一个StagefrightPlayer
}
接下去我们看到的将是真正进入StageFright的实现流程：
StagefrightPlayer::StagefrightPlayer()
: mPlayer(new AwesomePlayer) {//新建一个AwesomePlayer类，该结构体类属于Stagefright
ALOGV("StagefrightPlayer");
mPlayer->setListener(this);//注册StagefrightPlayer到AwesomePlayer类
}
3.4 AwesimePlayer打入stagefright内部
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
AwesomePlayer::AwesomePlayer()
: mQueueStarted(false),
mUIDValid(false),
mTimeSource(NULL),
mVideoRenderingStarted(false),
mVideoRendererIsPreview(false),
mAudioPlayer(NULL),
mDisplayWidth(0),
mDisplayHeight(0),
mVideoScalingMode(NATIVE_WINDOW_SCALING_MODE_SCALE_TO_WINDOW),
mFlags(0),
mExtractorFlags(0),
mVideoBuffer(NULL),
mDecryptHandle(NULL),
mLastVideoTimeUs(-1),
mTextDriver(NULL) {
CHECK_EQ(mClient.connect(), (status_t)OK);//OMXClient,connect后维护一个mOMX:BpOMX
DataSource::RegisterDefaultSniffers();
mVideoEvent = new AwesomeEvent(this, &AwesomePlayer::onVideoEvent);//注册onVideoEvent事件
mVideoEventPending = false;
mStreamDoneEvent = new AwesomeEvent(this, &AwesomePlayer::onStreamDone);//注册onStreamDone事件
mStreamDoneEventPending = false;
mBufferingEvent = new AwesomeEvent(this, &AwesomePlayer::onBufferingUpdate);//注册onBufferingUpdate
mBufferingEventPending = false;
mVideoLagEvent = new AwesomeEvent(this, &AwesomePlayer::onVideoLagUpdate);
mVideoEventPending = false;
mCheckAudioStatusEvent = new AwesomeEvent(
this, &AwesomePlayer::onCheckAudioStatus);
mAudioStatusEventPending = false;
reset();
}
Awesomeplay的构造函数，主要过程是建立了几个事件处理的注册，具体的event处理机制在下一文中分享