Android 4.0 Camera架构分析之Camera初始化

Android Camera 采用C/S架构，client 与server两个独立的线程之间使用Binder通信，这已经是众所周知的了。这里将介绍Camera从设备开机，到进入相机应用是如何完成初始化工作的。

    首先既然Camera是利用binder通信，它肯定要将它的service注册到ServiceManager里面，以备后续Client引用，那么这一步是在哪里进行的呢？细心的人会发现，在frameworks\base\media\mediaserver\Main_MediaServer.cpp下有个main函数，可以用来注册媒体服务。没错就是在这里，CameraService完成了服务的注册

 

int main(int argc, char** argv)
{
    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
    LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
    waitBeforeAdding( String16("media.audio_flinger") );
    AudioFlinger::instantiate();
    waitBeforeAdding( String16("media.player") );
    MediaPlayerService::instantiate();
    waitBeforeAdding( String16("media.camera") );
    CameraService::instantiate();
    waitBeforeAdding( String16("media.audio_policy") );
    AudioPolicyService::instantiate();
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}

 

可是我们到CameraService文件里面却找不到instantiate()这个函数，它在哪？继续追到它的一个父类BinderService

static void instantiate() { publish(); }

static status_t publish() {
    sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());
    return sm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), new SERVICE());
}

可以发现在publish(）函数中，CameraService完成服务的注册 。这里面有个SERVICE，源码中有说明 

template<typename SERVICE>

这表示SERVICE是个模板，这里是注册CameraService，所以可以用CameraService代替

return sm->addService(String16(CameraService::getServiceName()), new CameraService());

好了这样，Camera就在ServiceManager完成服务注册，提供给client随时使用。

Main_MediaServer主函数由init.rc在启动是调用，所以在设备开机的时候Camera就会注册一个服务，用作binder通信。

service media /system/bin/mediaserver
    class main
    user media
    group audio camera inet net_bt net_bt_admin net_bw_acct drmrpc
    ioprio rt 4

Binder服务已注册，那接下来就看看client如何连上server端，并打开camera模块。

咱们先从camera app的源码入手。在onCreate()函数中专门有一个open Camera的线程

public void onCreate(Bundle icicle) {

......

mCameraOpenThread.start();

}

再看看mCameraOpenThread

Thread mCameraOpenThread = new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            try {
                qcameraUtilProfile("open camera");
                mCameraDevice = Util.openCamera(Camera.this, mCameraId);
                qcameraUtilProfile("camera opended");
            } catch (CameraHardwareException e) {
                mOpenCameraFail = true;
            } catch (CameraDisabledException e) {
                mCameraDisabled = true;
            }
        }
    });

继续追Util.openCamera

return CameraHolder.instance().open(cameraId)

又来了个CameraHolder，该类用一个实例openCamera

public synchronized android.hardware.Camera open(int cameraId)
            throws CameraHardwareException {

    mCameraDevice = android.hardware.Camera.open(cameraId);

   return mCameraDevice;

}

在这里就开始进入framework层了，调用frameworks\base\core\java\android\hardware\Camera.java类的open方法 。

public static Camera open(){

    return new Camera(i);

}

这里调用了Camera的构造函数,在看看构造函数

Camera(int cameraId){

native_setup(new WeakReference<Camera>(this), cameraId)

}

好，终于来到JNI了

继续看camera的JNI文件android_hardware_camera.cpp

static void android_hardware_Camera_native_setup(JNIEnv *env, jobject thiz,
    jobject weak_this, jint cameraId)
{
    sp<Camera> camera = Camera::connect(cameraId);

    sp<JNICameraContext> context = new JNICameraContext(env, weak_this, clazz, camera);
    camera->setListener(context);

}

JNI函数里面，我们找到Camera C/S架构的客户端了，它调用connect函数向服务器发送连接请求。JNICameraContext这个类是一个监听类，用于处理底层Camera回调函数传来的数据和消息

看看客户端的connect函数有什么

sp<Camera> Camera::connect(int cameraId)
{
    LOGV("connect");
    sp<Camera> c = new Camera();
    const sp<ICameraService>& cs = getCameraService();
    if (cs != 0) {
        c->mCamera = cs->connect(c, cameraId);
    }
    if (c->mCamera != 0) {
        c->mCamera->asBinder()->linkToDeath(c);
        c->mStatus = NO_ERROR;
    } else {
        c.clear();
    }
    return c;
}

先看标红的第一句，通过getCameraService()函数获取一个Camera服务实例。

const sp<ICameraService>& Camera::getCameraService()
{
    if (mCameraService.get() == 0) {
        sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
        sp<IBinder> binder;
        do {
            binder = sm->getService(String16("media.camera"));
            if (binder != 0)
                break;
            LOGW("CameraService not published, waiting...");
            usleep(500000); // 0.5 s
        } while(true);
 

        mCameraService = interface_cast<ICameraService>(binder);
    }
    LOGE_IF(mCameraService==0, "no CameraService!?");
    return mCameraService;
}

可以看出，该CameraService实例是通过binder获取的，由binder机制可以知道，该服务就是CameraService一个实例。

c->mCamera = cs->connect(c, cameraId);

然后执行服务端的connect(）函数，并返回一个ICamera对象赋值给Camera 的mCamera, 服务端connect()返回的其实是它内部类client的一个实例。

sp<ICamera> CameraService::connect(）{

    hardware = new CameraHardwareInterface(camera_device_name);
    if (hardware->initialize(&mModule->common) != OK) {
        hardware.clear();
        return NULL;
    }

    client = new Client(this, cameraClient, hardware, cameraId, info.facing, callingPid);
    mClient[cameraId] = client;
    LOG1("CameraService::connect X");
    return client;

}

先实例化Camera Hal接口 hardware，hardware调用initialize()进入HAL层打开Camear驱动

status_t initialize(hw_module_t *module)
    {
        LOGI("Opening camera %s", mName.string());
        int rc = module->methods->open(module, mName.string(),
                                       (hw_device_t **)&mDevice);
        if (rc != OK) {
            LOGE("Could not open camera %s: %d", mName.string(), rc);
            return rc;
        }
        initHalPreviewWindow();
        return rc;
    }

module->methods->open(module, mName.string(),
                                       (hw_device_t **)&mDevice)这一句作用就是打开Camera底层驱动

hardware->initialize(&mModule->common)中mModule模块是一个结构体camera_module_t，他是怎么初始化的呢？我们发现CameraService里面有个函数

void CameraService::onFirstRef()
{
    BnCameraService::onFirstRef();

    if (hw_get_module(CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID,
                (const hw_module_t **)&mModule) < 0) {
        LOGE("Could not load camera HAL module");
        mNumberOfCameras = 0;
    }
 
}

了解HAL层的都知道hw_get_module函数就是用来获取模块的Hal stub，这里是通过CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID 获取Camera Hal层的代理stub，并赋值给mModule，后面就可通过操作mModule完成对Camera模块的控制。那么onFirstRef()函数又是何时调用的？

onFirstRef（）属于其父类RefBase，该函数在强引用sp新增引用计数時调用，什么意思？就是当 有sp包装的类初始化的时候调用，那么camera是何时调用的呢？可以发现在

客户端发起连接时候

sp<Camera> Camera::connect(int cameraId)
{
    LOGV("connect");
    sp<Camera> c = new Camera();
    const sp<ICameraService>& cs = getCameraService();

}

    这个时候初始化了一个CameraService实例，且用Sp包装，这个时候sp将新增计数，相应的CameraService实例里面onFirstRef（）函数完成调用。
CameraService::connect（）返回client的时候，就表明客户端和服务端连接建立。Camera完成初始化，可以进行拍照和preview等动作。一个看似简单Camera初始化的过程，研究起来却也让人费劲啊。。。

下面是整个过程的时序图