开机画面是由应用程序bootanimation来负责显示的。应用程序bootanimation在启动脚本init.rc中被配置成了一个服务,如下所示:
service bootanim /system/bin/bootanimation class main disabled oneshot
应用程序bootanimation的用户和用户组名称分别被设置为graphics。注意, 用来启动应用程序bootanimation的服务是disable的,即init进程在启动的时候,不会主动将应用程序bootanimation启动起来。当SurfaceFlinger服务启动的时候,它会通过修改系统属性ctl.start的值来通知init进程启动应用程序bootanimation,以便可以显示第三个开机画面,而当System进程将系统中的关键服务都启动起来之后,ActivityManagerService服务就会通知SurfaceFlinger服务来修改系统属性ctl.stop的值,以便可以通知init进程停止执行应用程序bootanimation,即停止显示第三个开机画面。接下来我们就分别分析第三个开机画面的显示过程和停止过程。
从前面Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析一文可以知道,Zygote进程在启动的过程中,会将System进程启动起来,而从前面Android应用程序安装过程源代码分析一文又可以知道,System进程在启动的过程(Step 3)中,会调用SurfaceFlinger类的静态成员函数instantiate来启动SurfaceFlinger服务。Sytem进程在启动SurfaceFlinger服务的过程中,首先会创建一个SurfaceFlinger实例,然后再将这个实例注册到Service Manager中去。在注册的过程,前面创建的SurfaceFlinger实例会被一个sp指针引用。从前面Android系统的智能指针(轻量级指针、强指针和弱指针)的实现原理分析一文可以知道,当一个对象第一次被智能指针引用的时候,这个对象的成员函数onFirstRef就会被调用。由于SurfaceFlinger重写了父类RefBase的成员函数onFirstRef,因此,在注册SurfaceFlinger服务的过程中,将会调用SurfaceFlinger类的成员函数onFirstRef。在调用的过程,就会创建一个线程来启动第三个开机画面。
SurfaceFlinger类实现在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp 中,它的成员函数onFirstRef的实现如下所示:
void SurfaceFlinger::onFirstRef() { mEventQueue.init(this); run("SurfaceFlinger", PRIORITY_URGENT_DISPLAY); // Wait for the main thread to be done with its initialization mReadyToRunBarrier.wait(); }
SurfaceFlinger类继承了Thread类,当它的成员函数run被调用的时候,系统就会创建一个新的线程。这个线程在第一次运行之前,会调用SurfaceFlinger类的成员函数readyToRun来通知SurfaceFlinger,它准备就绪了。当这个线程准备就绪之后,它就会循环执行SurfaceFlinger类的成员函数threadLoop,直到这个成员函数的返回值等于false为止。
注意,SurfaceFlinger类的成员函数onFirstRef是在System进程的主线程中调用的,它需要等待前面创建的线程准备就绪之后,再继续往前执行,这个通过调用SurfaceFlinger类的成员变量mReadytoRunBarrier所描述的一个Barrier对象的成员函数wait来实现的。每一个Barrier对象内问都封装了一个条件变量(Condition Variable),而条件变量是用来同步线程的。
接下来,我们继续分析SurfaceFlinger类的成员函数readyToRun的实现,如下所示:
status_t SurfaceFlinger::readyToRun() { ALOGI( "SurfaceFlinger's main thread ready to run. " "Initializing graphics H/W..."); ........... // We're now ready to accept clients... mReadyToRunBarrier.open(); // set initial conditions (e.g. unblank default device) initializeDisplays(); // start boot animation startBootAnim(); return NO_ERROR; } void SurfaceFlinger::startBootAnim() { // start boot animation mBootFinished = false; property_set("service.bootanim.exit", "0"); property_set("ctl.start", "bootanim"); }
当系统属性发生改变时,init进程就会接收到一个系统属性变化通知,这个通知最终是由在init进程中的函数handle_property_set_fd来处理的。
函数handle_property_set_fd实现在文件system/core/init/property_service.c中,如下所示:
void handle_property_set_fd() { prop_msg msg; int s; int r; int res; struct ucred cr; struct sockaddr_un addr; socklen_t addr_size = sizeof(addr); socklen_t cr_size = sizeof(cr); char * source_ctx = NULL; if ((s = accept(property_set_fd, (struct sockaddr *) &addr, &addr_size)) < 0) { return; } /* Check socket options here */ if (getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_PEERCRED, &cr, &cr_size) < 0) { close(s); ERROR("Unable to receive socket options\n"); return; } r = TEMP_FAILURE_RETRY(recv(s, &msg, sizeof(msg), 0)); if(r != sizeof(prop_msg)) { ERROR("sys_prop: mis-match msg size received: %d expected: %d errno: %d\n", r, sizeof(prop_msg), errno); close(s); return; } switch(msg.cmd) { case PROP_MSG_SETPROP: msg.name[PROP_NAME_MAX-1] = 0; msg.value[PROP_VALUE_MAX-1] = 0; getpeercon(s, &source_ctx); if(memcmp(msg.name,"ctl.",4) == 0) { // Keep the old close-socket-early behavior when handling // ctl.* properties. close(s); if (check_control_perms(msg.value, cr.uid, cr.gid, source_ctx)) { handle_control_message((char*) msg.name + 4, (char*) msg.value); } else { ERROR("sys_prop: Unable to %s service ctl [%s] uid:%d gid:%d pid:%d\n", msg.name + 4, msg.value, cr.uid, cr.gid, cr.pid); } } else { if (check_perms(msg.name, cr.uid, cr.gid, source_ctx)) { property_set((char*) msg.name, (char*) msg.value); } else { ERROR("sys_prop: permission denied uid:%d name:%s\n", cr.uid, msg.name); } // Note: bionic's property client code assumes that the // property server will not close the socket until *AFTER* // the property is written to memory. close(s); } freecon(source_ctx); break; default: close(s); break; } }
init进程是通过一个socket来接收系统属性变化事件的。每一个系统属性变化事件的内容都是通过一个prop_msg对象来描述的。在prop_msg对象对,成员变量name用来描述发生变化的系统属性的名称,而成员变量value用来描述发生变化的系统属性的值。系统属性分为两种类型,一种是普通类型的系统属性,另一种是控制类型的系统属性(属性名称以“ctl.”开头)。控制类型的系统属性在发生变化时,会触发init进程执行一个命令,而普通类型的系统属性就不具有这个特性。注意,改变系统属性是需要权限,因此,函数handle_property_set_fd在处理一个系统属性变化事件之前,首先会检查修改系统属性的进程是否具有相应的权限,这是通过调用函数check_control_perms或者check_perms来实现的。
从前面的调用过程可以知道,当前发生变化的系统属性的名称为“ctl.start”,它的值被设置为“bootanim”。由于这是一个控制类型的系统属性,因此,在通过了权限检查之后,另外一个函数handle_control_message就会被调用,以便可以执行一个名称为“bootanim”的命令。
函数handle_control_message实现在system/core/init/init.c中,如下所示:
void handle_control_message(const char *msg, const char *arg) { if (!strcmp(msg,"start")) { msg_start(arg); } else if (!strcmp(msg,"stop")) { msg_stop(arg); } else if (!strcmp(msg,"restart")) { msg_stop(arg); msg_start(arg); } else { ERROR("unknown control msg '%s'\n", msg); } }
控制类型的系统属性的名称是以"ctl."开头,并且是以“start”或者“stop”结尾的,其中,“start”表示要启动某一个服务,而“stop”表示要停止某一个服务,它们是分别通过函数msg_start和msg_stop来实现的。由于当前发生变化的系统属性是以“start”来结尾的,因此,接下来就会调用函数msg_start来启动一个名称为“bootanim”的服务。
函数msg_start实现在文件system/core/init/init.c中,如下所示:
static void msg_start(const char *name) { struct service *svc; char *tmp = NULL; char *args = NULL; if (!strchr(name, ':')) svc = service_find_by_name(name); else { tmp = strdup(name); args = strchr(tmp, ':'); *args = '\0'; args++; svc = service_find_by_name(tmp); } if (svc) { service_start(svc, args); } else { ERROR("no such service '%s'\n", name); } if (tmp) free(tmp); }
参数name的值等于“bootanim”,它用来描述一个服务名称。这个函数首先调用函数service_find_by_name来找到名称等于“bootanim”的服务的信息,这些信息保存在一个service结构体svc中,接着再调用另外一个函数service_start来将对应的应用程序启动起来。
从前面的内容可以知道,名称等于“bootanim”的服务所对应的应用程序为/system/bin/bootanimation,这个应用程序实现在frameworks/base/cmds/bootanimation目录中,其中,应用程序入口函数main是实现在frameworks/base/cmds/bootanimation/bootanimation_main.cpp中的,如下所示:
int main(int argc, char** argv) { #if defined(HAVE_PTHREADS) setpriority(PRIO_PROCESS, 0, ANDROID_PRIORITY_DISPLAY); #endif char value[PROPERTY_VALUE_MAX]; property_get("persist.env.sys.bootanim", value, "true"); int noBootAnimation = 0; if (strcmp(value, "false") == 0) { noBootAnimation = 1; } ALOGI_IF(noBootAnimation, "boot animation disabled"); if (!noBootAnimation) { sp<ProcessState> proc(ProcessState::self()); ProcessState::self()->startThreadPool(); // create the boot animation object sp<BootAnimation> boot = new BootAnimation(); IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); } return 0; }
这个函数首先检查系统属性“persist.env.sys.bootanim”的值是否不等于false。如果不等于的话,那么接下来就会启动一个Binder线程池,并且创建一个BootAnimation对象。这个BootAnimation对象就是用来显示第三个开机画面的。由于BootAnimation对象在显示第三个开机画面的过程中,需要与SurfaceFlinger服务通信,因此,应用程序bootanimation就需要启动一个Binder线程池。
BootAnimation类间接地继承了RefBase类,并且重写了RefBase类的成员函数onFirstRef,因此,当一个BootAnimation对象第一次被智能指针引用的时,这个BootAnimation对象的成员函数onFirstRef就会被调用。
BootAnimation类的成员函数onFirstRef实现在文件frameworks/base/cmds/bootanimation/BootAnimation.cpp中,如下所示:
void BootAnimation::onFirstRef() { status_t err = mSession->linkToComposerDeath(this); ALOGE_IF(err, "linkToComposerDeath failed (%s) ", strerror(-err)); if (err == NO_ERROR) { run("BootAnimation", PRIORITY_DISPLAY); } }
BootAnimation::BootAnimation() : Thread(false) { mSession = new SurfaceComposerClient(); }
SurfaceComposerClient类内部有一个实现了ISurfaceComposerClient接口的Binder代理对象mClient,这个Binder代理对象引用了SurfaceFlinger服务,SurfaceComposerClient类就是通过它来和SurfaceFlinger服务通信的。
回到BootAnimation类的成员函数onFirstRef中,由于BootAnimation类引用了SurfaceFlinger服务,因此,当SurfaceFlinger服务意外死亡时,BootAnimation类就需要得到通知,这是通过调用成员变量mSession的成员函数linkToComposerDeath来注册SurfaceFlinger服务的死亡接收通知来实现的。
BootAnimation类继承了Thread类,因此,当BootAnimation类的成员函数onFirstRef调用了父类Thread的成员函数run之后,系统就会创建一个线程,这个线程在第一次运行之前,会调用BootAnimation类的成员函数readyToRun来执行一些初始化工作,后面再调用BootAnimation类的成员函数htreadLoop来显示开机画面。
BootAnimation类的成员函数readyToRun的实现如下所示:
status_t BootAnimation::readyToRun() { mAssets.addDefaultAssets(); sp<IBinder> dtoken(SurfaceComposerClient::getBuiltInDisplay( ISurfaceComposer::eDisplayIdMain)); DisplayInfo dinfo; status_t status = SurfaceComposerClient::getDisplayInfo(dtoken, &dinfo); if (status) return -1; char value[PROPERTY_VALUE_MAX]; property_get("persist.panel.orientation", value, "0"); int orient = atoi(value) / 90; if(orient == eOrientation90 || orient == eOrientation270) { int temp = dinfo.h; dinfo.h = dinfo.w; dinfo.w = temp; } Rect destRect(dinfo.w, dinfo.h); mSession->setDisplayProjection(dtoken, orient, destRect, destRect); // create the native surface sp<SurfaceControl> control = session()->createSurface(String8("BootAnimation"), dinfo.w, dinfo.h, PIXEL_FORMAT_RGB_565); SurfaceComposerClient::openGlobalTransaction(); control->setLayer(0x40000000); SurfaceComposerClient::closeGlobalTransaction(); sp<Surface> s = control->getSurface(); // initialize opengl and egl const EGLint attribs[] = { EGL_RED_SIZE, 8, EGL_GREEN_SIZE, 8, EGL_BLUE_SIZE, 8, EGL_DEPTH_SIZE, 0, EGL_NONE }; EGLint w, h, dummy; EGLint numConfigs; EGLConfig config; EGLSurface surface; EGLContext context; EGLDisplay display = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY); eglInitialize(display, 0, 0); eglChooseConfig(display, attribs, &config, 1, &numConfigs); surface = eglCreateWindowSurface(display, config, s.get(), NULL); context = eglCreateContext(display, config, NULL, NULL); eglQuerySurface(display, surface, EGL_WIDTH, &w); eglQuerySurface(display, surface, EGL_HEIGHT, &h); if (eglMakeCurrent(display, surface, surface, context) == EGL_FALSE) return NO_INIT; mDisplay = display; mContext = context; mSurface = surface; mWidth = w; mHeight = h; mFlingerSurfaceControl = control; mFlingerSurface = s; mAndroidAnimation = true; // If the device has encryption turned on or is in process // of being encrypted we show the encrypted boot animation. char decrypt[PROPERTY_VALUE_MAX]; property_get("vold.decrypt", decrypt, ""); bool encryptedAnimation = atoi(decrypt) != 0 || !strcmp("trigger_restart_min_framework", decrypt); if ((encryptedAnimation && (access(getAnimationFileName(IMG_ENC), R_OK) == 0) && (mZip.open(getAnimationFileName(IMG_ENC)) == NO_ERROR)) || ((access(getAnimationFileName(IMG_DATA), R_OK) == 0) && (mZip.open(getAnimationFileName(IMG_DATA)) == NO_ERROR)) || ((access(getAnimationFileName(IMG_SYS), R_OK) == 0) && (mZip.open(getAnimationFileName(IMG_SYS)) == NO_ERROR))) { mAndroidAnimation = false; } return NO_ERROR; }
BootAnimation类的成员函数session用来返回BootAnimation类的成员变量mSession所描述的一个SurfaceComposerClient对象。通过调用SurfaceComposerClient对象mSession的成员函数createSurface可以获得一个SurfaceControl对象control。
SurfaceComposerClient类的成员函数createSurface首先调用内部的Binder代理对象mClient来请求SurfaceFlinger返回一个类型为SurfaceLayer的Binder代理对象,接着再使用这个Binder代理对象来创建一个SurfaceControl对象。创建出来的SurfaceControl对象的成员变量mSurface就指向了从SurfaceFlinger返回来的类型为SurfaceLayer的Binder代理对象。有了这个Binder代理对象之后,SurfaceControl对象就可以和SurfaceFlinger服务通信了。
调用SurfaceControl对象control的成员函数getSurface会返回一个Surface对象s。这个Surface对象s内部也有一个类型为SurfaceLayer的Binder代理对象mSurface,这个Binder代理对象与前面所创建的SurfaceControl对象control的内部的Binder代理对象mSurface引用的是同一个SurfaceLayer对象。这样,Surface对象s也可以通过其内部的Binder代理对象mSurface来和SurfaceFlinger服务通信。
Surface类继承了ANativeWindow类。ANativeWindow类是连接OpenGL和Android窗口系统的桥梁,即OpenGL需要通过ANativeWindow类来间接地操作Android窗口系统。这种桥梁关系是通过EGL库来建立的,所有以egl为前缀的函数名均为EGL库提供的接口。
为了能够在OpenGL和Android窗口系统之间的建立一个桥梁,我们需要一个EGLDisplay对象display,一个EGLConfig对象config,一个EGLSurface对象surface,以及一个EGLContext对象context,其中,EGLDisplay对象display用来描述一个EGL显示屏,EGLConfig对象config用来描述一个EGL帧缓冲区配置参数,EGLSurface对象surface用来描述一个EGL绘图表面,EGLContext对象context用来描述一个EGL绘图上下文(状态),它们是分别通过调用egl库函数eglGetDisplay、EGLUtils::selectConfigForNativeWindow、eglCreateWindowSurface和eglCreateContext来获得的。注意,EGLConfig对象config、EGLSurface对象surface和EGLContext对象context都是用来描述EGLDisplay对象display的。有了这些对象之后,就可以调用函数eglMakeCurrent来设置当前EGL库所使用的绘图表面以及绘图上下文。
还有另外一个地方需要注意的是,每一个EGLSurface对象surface有一个关联的ANativeWindow对象。这个ANativeWindow对象是通过函数eglCreateWindowSurface的第三个参数来指定的。在我们这个场景中,这个ANativeWindow对象正好对应于前面所创建的 Surface对象s。每当OpenGL需要绘图的时候,它就会找到前面所设置的绘图表面,即EGLSurface对象surface。有了EGLSurface对象surface之后,就可以找到与它关联的ANativeWindow对象,即Surface对象s。有了Surface对象s之后,就可以通过其内部的Binder代理对象mSurface来请求SurfaceFlinger服务返回帧缓冲区硬件设备的一个图形访问接口。这样,OpenGL最终就可以将要绘制的图形渲染到帧缓冲区硬件设备中去,即显示在实际屏幕上。屏幕的大小,即宽度和高度,可以通过函数eglQuerySurface来获得。
BootAnimation类的成员变量mAndroidAnimation是一个布尔变量。当它的值等于true的时候,那么就说明需要显示的第三个开机画面是Android系统默认的开机动画,否则的话,第三个开机画面就是由用户自定义的开机动画。
自定义的开机动画是由文件USER_BOOTANIMATION_FILE或者文件SYSTEM_BOOTANIMATION_FILE来描述的。只要其中的一个文件存在,那么第三个开机画面就会使用用户自定义的开机动画。USER_BOOTANIMATION_FILE和SYSTEM_BOOTANIMATION_FILE均是一个宏,它们的定义如下所示:
#define USER_BOOTANIMATION_FILE "/data/boot/bootanimation.zip" #define SYSTEM_BOOTANIMATION_FILE "/system/media/bootanimation.zip"
这一步执行完成之后,用来显示开机画面的线程的初始化工作就执行完成了,接下来,就会执行这个线程的主体函数,即BootAnimation类的成员函数threadLoop。
BootAnimation类的成员函数threadLoop的实现如下所示:
bool BootAnimation::threadLoop() { bool r; if (mAndroidAnimation) { r = android(); } else { r = movie(); } // No need to force exit anymore property_set(EXIT_PROP_NAME, "0"); eglMakeCurrent(mDisplay, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT); eglDestroyContext(mDisplay, mContext); eglDestroySurface(mDisplay, mSurface); mFlingerSurface.clear(); mFlingerSurfaceControl.clear(); eglTerminate(mDisplay); IPCThreadState::self()->stopProcess(); return r; }
bool BootAnimation::threadLoop() { bool r; if (mAndroidAnimation) { r = android(); } else { r = movie(); } // No need to force exit anymore property_set(EXIT_PROP_NAME, "0"); eglMakeCurrent(mDisplay, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT); eglDestroyContext(mDisplay, mContext); eglDestroySurface(mDisplay, mSurface); mFlingerSurface.clear(); mFlingerSurfaceControl.clear(); eglTerminate(mDisplay); IPCThreadState::self()->stopProcess(); return r; }
如果BootAnimation类的成员变量mAndroidAnimation的值等于true,那么接下来就会调用BootAnimation类的成员函数android来显示系统默认的开机动画,否则的话,就会调用BootAnimation类的成员函数movie来显示用户自定义的开机动画。显示完成之后,就会销毁前面所创建的EGLContext对象mContext、EGLSurface对象mSurface,以及EGLDisplay对象mDisplay等。
接下来,我们就分别分析BootAnimation类的成员函数android和movie的实现。
BootAnimation类的成员函数android的实现如下所示:
bool BootAnimation::android() { initTexture(&mAndroid[0], mAssets, "images/android-logo-mask.png"); initTexture(&mAndroid[1], mAssets, "images/android-logo-shine.png"); // clear screen glShadeModel(GL_FLAT); glDisable(GL_DITHER); glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glClearColor(0,0,0,1); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); eglSwapBuffers(mDisplay, mSurface); glEnable(GL_TEXTURE_2D); glTexEnvx(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE); const GLint xc = (mWidth - mAndroid[0].w) / 2; const GLint yc = (mHeight - mAndroid[0].h) / 2; const Rect updateRect(xc, yc, xc + mAndroid[0].w, yc + mAndroid[0].h); glScissor(updateRect.left, mHeight - updateRect.bottom, updateRect.width(), updateRect.height()); // Blend state glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA); glTexEnvx(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE); const nsecs_t startTime = systemTime(); do { nsecs_t now = systemTime(); double time = now - startTime; float t = 4.0f * float(time / us2ns(16667)) / mAndroid[1].w; GLint offset = (1 - (t - floorf(t))) * mAndroid[1].w; GLint x = xc - offset; glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glEnable(GL_SCISSOR_TEST); glDisable(GL_BLEND); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, mAndroid[1].name); glDrawTexiOES(x, yc, 0, mAndroid[1].w, mAndroid[1].h); glDrawTexiOES(x + mAndroid[1].w, yc, 0, mAndroid[1].w, mAndroid[1].h); glEnable(GL_BLEND); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, mAndroid[0].name); glDrawTexiOES(xc, yc, 0, mAndroid[0].w, mAndroid[0].h); EGLBoolean res = eglSwapBuffers(mDisplay, mSurface); if (res == EGL_FALSE) break; // 12fps: don't animate too fast to preserve CPU const nsecs_t sleepTime = 83333 - ns2us(systemTime() - now); if (sleepTime > 0) usleep(sleepTime); checkExit(); } while (!exitPending()); glDeleteTextures(1, &mAndroid[0].name); glDeleteTextures(1, &mAndroid[1].name); return false; }
Android系统默认的开机动画是由两张图片android-logo-mask.png和android-logo-shine.png中。这两张图片保存在frameworks/base/core/res/assets/images目录中,它们最终会被编译在framework-res模块(frameworks/base/core/res)中,即编译在framework-res.apk文件中。编译在framework-res模块中的资源文件可以通过AssetManager类来访问。
BootAnimation类的成员函数android首先调用另外一个成员函数initTexture来将根据图片android-logo-mask.png和android-logo-shine.png的内容来分别创建两个纹理对象,这两个纹理对象就分别保存在BootAnimation类的成员变量mAndroid所描述的一个数组中。通过混合渲染这两个纹理对象,我们就可以得到一个开机动画,这是通过中间的while循环语句来实现的。
图片android-logo-mask.png用作动画前景,它是一个镂空的“ANDROID”图像。图片android-logo-shine.png用作动画背景,它的中间包含有一个高亮的呈45度角的条纹。在每一次循环中,图片android-logo-shine.png被划分成左右两部分内容来显示。左右两个部分的图像宽度随着时间的推移而此消彼长,这样就可以使得图片android-logo-shine.png中间高亮的条纹好像在移动一样。另一方面,在每一次循环中,图片android-logo-shine.png都作为一个整体来渲染,而且它的位置是恒定不变的。由于它是一个镂空的“ANDROID”图像,因此,我们就可以通过它的镂空来看到它背后的图片android-logo-shine.png的条纹一闪一闪地划过。
这个while循环语句会一直被执行,直到应用程序/system/bin/bootanimation被结束为止,后面我们再分析。
BootAnimation类的成员函数movie的实现比较长,我们分段来阅读:
bool BootAnimation::movie() { char value[PROPERTY_VALUE_MAX]; ZipFileRO& zip(mZip); size_t numEntries = zip.getNumEntries(); ZipEntryRO desc = zip.findEntryByName("desc.txt"); FileMap* descMap = zip.createEntryFileMap(desc); ALOGE_IF(!descMap, "descMap is null"); if (!descMap) { return false; } String8 desString((char const*)descMap->getDataPtr(), descMap->getDataLength()); char const* s = desString.string(); Animation animation; // Parse the description file for (;;) { const char* endl = strstr(s, "\n"); if (!endl) break; String8 line(s, endl - s); const char* l = line.string(); int fps, width, height, count, pause; char path[256]; char pathType; if (sscanf(l, "%d %d %d", &width, &height, &fps) == 3) { //LOGD("> w=%d, h=%d, fps=%d", width, height, fps); animation.width = width; animation.height = height; animation.fps = fps; } else if (sscanf(l, " %c %d %d %s", &pathType, &count, &pause, path) == 4) { //LOGD("> type=%c, count=%d, pause=%d, path=%s", pathType, count, pause, path); Animation::Part part; part.playUntilComplete = pathType == 'c'; part.count = count; part.pause = pause; part.path = path; animation.parts.add(part); } s = ++endl; }
从前面BootAnimation类的成员函数readyToRun的实现可以知道,如果目标设备上存在压缩文件/data/local/bootanimation.zip,那么BootAnimation类的成员变量mZip就会指向它,否则的话,就会指向目标设备上的压缩文件/system/media/bootanimation.zip。无论BootAnimation类的成员变量mZip指向的是哪一个压缩文件,这个压缩文件都必须包含有一个名称为“desc.txt”的文件,用来描述用户自定义的开机动画是如何显示的。
文件desc.txt的内容格式如下面的例子所示:
720 1280 12 p 1 0 part0 p 0 0 part1
第一行的三个数字分别表示开机动画在屏幕中的显示宽度、高度以及帧速(fps)。剩余的每一行都用来描述一个动画片断,这些行必须要以字符“p”来开头,后面紧跟着两个数字以及一个文件目录路径名称。第一个数字表示一个片断的循环显示次数,如果它的值等于0,那么就表示无限循环地显示该动画片断。第二个数字表示每一个片断在两次循环显示之间的时间间隔。这个时间间隔是以一个帧的时间为单位的。文件目录下面保存的是一系列png文件,这些png文件会被依次显示在屏幕中。
以上面这个desct.txt文件的内容为例,它描述了一个大小为600 x 480的开机动画,动画的显示速度为24帧每秒。这个开机动画包含有两个片断part1和part2。片断part1只显示一次,它对应的png图片保存在目录part1中。片断part2无限循环地显示,其中,每两次循环显示的时间间隔为10 x (1 / 24)秒,它对应的png图片保存在目录part2中。
上面的for循环语句分析完成desc.txt文件的内容后,就得到了开机动画的显示大小、速度以及片断信息。这些信息都保存在Animation对象animation中,其中,每一个动画片断都使用一个Animation::Part对象来描述,并且保存在Animation对象animation的成员变量parts所描述的一个片断列表中。
接下来,BootAnimation类的成员函数movie再断续将每一个片断所对应的png图片读取出来,如下所示:
// read all the data structures const size_t pcount = animation.parts.size(); for (size_t i=0 ; i<numEntries ; i++) { char name[256]; ZipEntryRO entry = zip.findEntryByIndex(i); if (zip.getEntryFileName(entry, name, 256) == 0) { const String8 entryName(name); const String8 path(entryName.getPathDir()); const String8 leaf(entryName.getPathLeaf()); if (leaf.size() > 0) { for (int j=0 ; j<pcount ; j++) { if (path == animation.parts[j].path) { int method; // supports only stored png files if (zip.getEntryInfo(entry, &method, 0, 0, 0, 0, 0)) { if (method == ZipFileRO::kCompressStored) { FileMap* map = zip.createEntryFileMap(entry); if (map) { Animation::Frame frame; frame.name = leaf; frame.map = map; Animation::Part& part(animation.parts.editItemAt(j)); part.frames.add(frame); } } } } } } } }
每一个png图片都表示一个动画帧,使用一个Animation::Frame对象来描述,并且保存在对应的Animation::Part对象的成员变量frames所描述的一个帧列表中。
获得了开机动画的所有信息之后,接下来BootAnimation类的成员函数movie就准备开始显示开机动画了,如下所示:
// clear screen glShadeModel(GL_FLAT); glDisable(GL_DITHER); glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glDisable(GL_BLEND); glClearColor(0,0,0,1); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); eglSwapBuffers(mDisplay, mSurface); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0); glEnable(GL_TEXTURE_2D); glTexEnvx(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); const int xc = (mWidth - animation.width) / 2; const int yc = ((mHeight - animation.height) / 2); nsecs_t lastFrame = systemTime(); nsecs_t frameDuration = s2ns(1) / animation.fps; Region clearReg(Rect(mWidth, mHeight)); clearReg.subtractSelf(Rect(xc, yc, xc+animation.width, yc+animation.height));
前面的一系列gl函数首先用来清理屏幕,接下来的一系列gl函数用来设置OpenGL的纹理显示方式。
变量xc和yc的值用来描述开机动画的显示位置,即需要在屏幕中间显示开机动画,另外一个变量frameDuration的值用来描述每一帧的显示时间,它是以纳秒为单位的。
Region对象clearReg用来描述屏幕中除了开机动画之外的其它区域,它是用整个屏幕区域减去开机动画所点据的区域来得到的。
准备好开机动画的显示参数之后,最后就可以执行显示开机动画的操作了,如下所示:
for (int i=0 ; i<pcount && !exitPending() ; i++) { const Animation::Part& part(animation.parts[i]); const size_t fcount = part.frames.size(); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0); for (int r=0 ; !part.count || r<part.count ; r++) { // Exit any non playuntil complete parts immediately if(exitPending() && !part.playUntilComplete) break; for (int j=0 ; j<fcount && (!exitPending() || part.playUntilComplete) ; j++) { const Animation::Frame& frame(part.frames[j]); nsecs_t lastFrame = systemTime(); { if (part.count != 1) { glGenTextures(1, &frame.tid); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, frame.tid); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); } initTexture( frame.map->getDataPtr(), frame.map->getDataLength()); } if (!clearReg.isEmpty()) { Region::const_iterator head(clearReg.begin()); Region::const_iterator tail(clearReg.end()); glEnable(GL_SCISSOR_TEST); while (head != tail) { const Rect& r(*head++); glScissor(r.left, mHeight - r.bottom, r.width(), r.height()); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); } glDisable(GL_SCISSOR_TEST); } glDrawTexiOES(xc, yc, 0, animation.width, animation.height); eglSwapBuffers(mDisplay, mSurface); nsecs_t now = systemTime(); nsecs_t delay = frameDuration - (now - lastFrame); //ALOGD("%lld, %lld", ns2ms(now - lastFrame), ns2ms(delay)); lastFrame = now; if (delay > 0) { struct timespec spec; spec.tv_sec = (now + delay) / 1000000000; spec.tv_nsec = (now + delay) % 1000000000; int err; do { err = clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, TIMER_ABSTIME, &spec, NULL); } while (err<0 && errno == EINTR); } if (part.count != 1) { glDeleteTextures(1, &frame.tid); } checkExit(); } usleep(part.pause * ns2us(frameDuration)); // For infinite parts, we've now played them at least once, so perhaps exit if(exitPending() && !part.count) break; } }
第一层for循环用来显示每一个动画片断,第二层的for循环用来循环显示每一个动画片断,第三层的for循环用来显示每一个动画片断所对应的png图片。这些png图片以纹理的方式来显示在屏幕中。
注意,如果一个动画片断的循环显示次数不等于1,那么就说明这个动画片断中的png图片需要重复地显示在屏幕中。由于每一个png图片都需要转换为一个纹理对象之后才能显示在屏幕中,因此,为了避免重复地为同一个png图片创建纹理对象,第三层的for循环在第一次显示一个png图片的时候,会调用函数glGenTextures来为这个png图片创建一个纹理对象,并且将这个纹理对象的名称保存在对应的Animation::Frame对象的成员变量tid中,这样,下次再显示相同的图片时,就可以使用前面已经创建好了的纹理对象,即调用函数glBindTexture来指定当前要操作的纹理对象。
如果Region对象clearReg所包含的区域不为空,那么在调用函数glDrawTexiOES和eglSwapBuffers来显示每一个png图片之前,首先要将它所包含的区域裁剪掉,避免开机动画可以显示在指定的位置以及大小中。
每当显示完成一个png图片之后,都要将变量frameDuration的值从纳秒转换为毫秒。如果转换后的值大小于,那么就需要调用函数usleep函数来让线程睡眠一下,以保证每一个png图片,即每一帧动画都按照预先指定好的速度来显示。注意,函数usleep指定的睡眠时间只能精确到毫秒,因此,如果预先指定的帧显示时间小于1毫秒,那么BootAnimation类的成员函数movie是无法精确地控制地每一帧的显示时间的。
还有另外一个地方需要注意的是,每当循环显示完成一个片断时,需要调用usleep函数来使得线程睡眠part.pause * ns2us(frameDuration)毫秒,以便可以按照预先设定的节奏来显示开机动画。
最后一个if语句判断一个动画片断是否是循环显示的,即循环次数不等于1。如果是的话,那么就说明前面为它所对应的每一个png图片都创建过一个纹理对象。现在既然这个片断的显示过程已经结束了,因此,就需要释放前面为它所创建的纹理对象。
至此,开机画面的显示过程就分析完成了。
接下来,我们再继续分析开机画面是如何停止显示的。
从前面Android系统默认Home应用程序(Launcher)的启动过程源代码分析一文可以知道,当System进程将系统中的关键服务启动起来之后,就会将应用程序启动器(Launcher)启动起来。从Android应用程序启动过程源代码分析一文又可以知道,Android应用程序的启动过程实际上就是它的根Activity组件的启动过程。对于应用程序Launcher来说,它的根Activity组件即为Launcher组件。
一个Activity组件在启动起来之后,就会被记录起来,等到它所运行在的主线程空闲的时候,这个主线程就会向ActivityManagerService发送一个Activity组件空闲的通知。由于应用程序Launcher是系统中第一个被启动的应用程序,即它的根Activity组件是系统中第一个被启动的Activity组件,因此,当ActivityManagerService接收到它的空闲通知的时候,就可以知道系统是刚刚启动起来的。在这种情况下,ActivityManagerService就会停止显示开机动画,以便可以在屏幕中显示应用程序Lancher的界面。
从前面Android应用程序消息处理机制(Looper、Handler)分析一文可以知道,如果一个线程想要在空闲的时候处理一些事务,那么就必须要向这个线程的消息队列注册一个空闲消息处理器。自定义的空闲消息处理器灯必须要从MessageQueue.IdleHandler类继承下来,并且重写成员函数queueIdle。当一个线程空闲的时候,即消息队列中没有新的消息需要处理的时候,那些注册了的空闲消息处理器的成员函数queueIdle就会被调用。
应用程序的主线程是通过ActivityThread类来描述的,它实现在文件frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java中。每当有一个新的Activity组件启动起来的时候,ActivityThread类都会向它所描述的应用程序主线程的消息队列注册一个类型为Idler的空闲消息处理器。这样一个应用程序的主线程就可以在空闲的时候,向ActivityManagerService发送一个Activity组件空闲通知,相当于是通知ActivityManagerService,一个新的Activity组件已经准备就绪了。
Idler类定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java中, 它的成员函数queueIdle的实现如下所示:
public final class ActivityThread { ............. private class Idler implements MessageQueue.IdleHandler { public final boolean queueIdle() { ActivityClientRecord a = mNewActivities; boolean stopProfiling = false; if (mBoundApplication != null && mProfiler.profileFd != null && mProfiler.autoStopProfiler) { stopProfiling = true; } if (a != null) { mNewActivities = null; IActivityManager am = ActivityManagerNative.getDefault(); ActivityClientRecord prev; do { if (localLOGV) Slog.v( TAG, "Reporting idle of " + a + " finished=" + (a.activity != null && a.activity.mFinished)); if (a.activity != null && !a.activity.mFinished) { try { am.activityIdle(a.token, a.createdConfig, stopProfiling); a.createdConfig = null; } catch (RemoteException ex) { // Ignore } } prev = a; a = a.nextIdle; prev.nextIdle = null; } while (a != null); } if (stopProfiling) { mProfiler.stopProfiling(); } ensureJitEnabled(); return false; } }
ActivityThread类有一个类型为ActivityClientRecord的成员变量mNewActivities,用来描述所有在当前应用程序主线程中新启动起来的Activity组件。这些新启动起来的Activity组件通过ActivityClientRecord类的成员变量nextIdle连接在一起。一旦当前应用程序主线程向ActivityManagerService发送了这些新启动的Activity组件的空闲通知之后,这些新启动起来的Activity组件就不会再被保存在ActivityThread类的成员变量mNewActivities中了,即每一个新启动的Activity组件只有一次机会向ActivityManagerService发送一个空闲通知。
向ActivityManagerService发送一个Activity组件空闲通知是通过调用ActivityManagerService代理对象的成员函数activityIdle来实现的,而ActivityManagerService代理对象可以通过调用ActivityManagerNative类的静态成员函数getDefault来获得。
ActivityManagerService代理对象的类型为ActivityManagerProxy,它的成员函数activityIdle实现在文件frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java中,如下所示:
class ActivityManagerProxy implements IActivityManager { ............ public void activityIdle(IBinder token, Configuration config, boolean stopProfiling) throws RemoteException { Parcel data = Parcel.obtain(); Parcel reply = Parcel.obtain(); data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor); data.writeStrongBinder(token); if (config != null) { data.writeInt(1); config.writeToParcel(data, 0); } else { data.writeInt(0); } data.writeInt(stopProfiling ? 1 : 0); mRemote.transact(ACTIVITY_IDLE_TRANSACTION, data, reply, IBinder.FLAG_ONEWAY); reply.readException(); data.recycle(); reply.recycle(); }}
ActivityManagerProxy类的成员函数activityIdle实际上是向ActivityManagerService发送一个类型为ACTIVITY_IDLE_TRANSACTION的Binder进程间通信请求,其中,参数token用来描述与这个进程间通信请求所关联的一个Activity组件,在我们这个场景中,这个Activity组件即为应用程序Launcher的根Activity组件Launcher。
类型为ACTIVITY_IDLE_TRANSACTION的Binder进程间通信请求是由ActivityManagerService类的成员函数activityIdle来处理的,如下所示:
public final void activityIdle(IBinder token, Configuration config, boolean stopProfiling) { final long origId = Binder.clearCallingIdentity(); ActivityRecord r = mMainStack.activityIdleInternal(token, false, config); if (stopProfiling) { synchronized (this) { if (mProfileProc == r.app) { if (mProfileFd != null) { try { mProfileFd.close(); } catch (IOException e) { } clearProfilerLocked(); } } } } Binder.restoreCallingIdentity(origId); }
public class ActivityStack { ...... final void activityIdleInternal(IBinder token, boolean fromTimeout, Configuration config) { ...... boolean enableScreen = false; synchronized (mService) { ...... // Get the activity record. int index = indexOfTokenLocked(token); if (index >= 0) { ActivityRecord r = (ActivityRecord)mHistory.get(index); ...... if (mMainStack) { if (!mService.mBooted && !fromTimeout) { mService.mBooted = true; enableScreen = true; } } } ...... } ...... if (enableScreen) { mService.enableScreenAfterBoot(); } } ...... }
参数token用来描述刚刚启动起来的Launcher组件,通过它来调用函数indexOfTokenLocked就可以得到Launcher组件在系统Activity组件堆栈中的位置index。得到了Launcher组件在系统Activity组件堆栈中的位置index之后,就可以在ActivityStack类的成员变量mHistory中得到一个ActivityRecord对象r。这个ActivityRecord对象r同样是用来描述Launcher组件的。
ActivityStack类的成员变量mMainStack是一个布尔变量,当它的值等于true的时候,就说明当前正在处理的ActivityStack对象是用来描述系统的Activity组件堆栈的。 ActivityStack类的另外一个成员变量mService指向了系统中的ActivityManagerService服务。ActivityManagerService服务有一个类型为布尔值的成员变量mBooted,它的初始值为false,表示系统尚未启动完成。
从前面的调用过程可以知道,参数fromTimeout的值等于false。在这种情况下,如果ActivityManagerService服务的成员变量mBooted也等于false,那么就说明应用程序已经启动起来了,即说明系统已经启动完成了。这时候ActivityManagerService服务的成员变量mBooted以及变量enableScreen的值就会被设置为true。
当变量enableScreen的值等于true的时候,ActivityStack类就会调用ActivityManagerService服务的成员函数enableScreenAfterBoot停止显示开机动画,以便可以将屏幕让出来显示应用程序Launcher的界面。
ActivityManagerService类的成员函数enableScreenAfterBoot的实现如下所示:
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback { ...... void enableScreenAfterBoot() { EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_ENABLE_SCREEN, SystemClock.uptimeMillis()); mWindowManager.enableScreenAfterBoot(); } ...... }
ActivityManagerService类的成员变量mWindowManager指向了系统中的Window管理服务WindowManagerService,ActivityManagerService服务通过调用它的成员函数enableScreenAfterBoot来停止显示开机动画。
WindowManagerService类的成员函数enableScreenAfterBoot的实现如下所示:
public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub implements Watchdog.Monitor { ...... public void enableScreenAfterBoot() { synchronized(mWindowMap) { if (mSystemBooted) { return; } mSystemBooted = true; } performEnableScreen(); } ...... }
WindowManagerService类的成员变量mSystemBooted用来记录系统是否已经启动完成的。如果已经启动完成的话,那么这个成员变量的值就会等于true,这时候WindowManagerService类的成员函数enableScreenAfterBoot什么也不做就返回了,否则的话,WindowManagerService类的成员函数enableScreenAfterBoot首先将这个成员变量的值设置为true,接着再调用另外一个成员函数performEnableScreen来执行停止显示开机动画的操作。
WindowManagerService类的成员函数performEnableScreen的实现如下所示:
public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub implements Watchdog.Monitor { ...... public void performEnableScreen() { synchronized(mWindowMap) { if (mDisplayEnabled) { return; } if (!mSystemBooted) { return; } ...... mDisplayEnabled = true; ...... try { IBinder surfaceFlinger = ServiceManager.getService("SurfaceFlinger"); if (surfaceFlinger != null) { //Slog.i(TAG, "******* TELLING SURFACE FLINGER WE ARE BOOTED!"); Parcel data = Parcel.obtain(); data.writeInterfaceToken("android.ui.ISurfaceComposer"); surfaceFlinger.transact(IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION, data, null, 0); data.recycle(); } } catch (RemoteException ex) { Slog.e(TAG, "Boot completed: SurfaceFlinger is dead!"); } } ...... } ...... }
WindowManagerService类的另外一个成员变量mDisplayEnabled用来描述WindowManagerService是否已经初始化过系统的屏幕了,只有当它的值等于false,并且系统已经完成启动,即WindowManagerService类的成员变量mSystemBooted等于true的情况下,WindowManagerService类的成员函数performEnableScreen才通知SurfaceFlinger服务停止显示开机动画。
注意,WindowManagerService类的成员函数performEnableScreen是通过一个类型为IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION的进程间通信请求来通知SurfaceFlinger服务停止显示开机动画的。
在SurfaceFlinger服务,类型为IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION的进程间通信请求被定义为停止显示开机动画的请求,如下所示:
class BnSurfaceComposer : public BnInterface { public: enum { // Note: BOOT_FINISHED must remain this value, it is called from // Java by ActivityManagerService. BOOT_FINISHED = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION, ...... }; virtual status_t onTransact( uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0); };
BnSurfaceComposer类定义在文件frameworks/base/include/surfaceflinger/ISurfaceComposer.h中,它是SurfaceFlinger服务所要继承的Binder本地对象类,其中。当SurfaceFlinger服务接收到类型为IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION,即类型为BOOT_FINISHED的进程间通信请求时,它就会将该请求交给它的成员函数bootFinished来处理。
SurfaceFlinger服务的成员函数bootFinished实现在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中,如下所示:
void SurfaceFlinger::bootFinished() { const nsecs_t now = systemTime(); const nsecs_t duration = now - mBootTime; LOGI("Boot is finished (%ld ms)", long(ns2ms(duration)) ); mBootFinished = true; property_set("ctl.stop", "bootanim"); }
这个函数主要就是将系统属性“ctl.stop”的值设置为“bootanim”。前面提到,每当有一个系统属性发生变化时,init进程就会被唤醒,并且调用运行在它里面的函数handle_property_set_fd来处理这个系统属性变化事件。在我们这个场景中,由于被改变的系统属性的名称是以"ctl."开头的,即被改变的系统属性是一个控制类型的属性,因此,接下来函数handle_property_set_fd又会调用另外一个函数handle_control_message来处理该系统属性变化事件。
函数handle_control_message实现在文件system/core/init/init.c中,如下所示:
void handle_control_message(const char *msg, const char *arg) { if (!strcmp(msg,"start")) { msg_start(arg); } else if (!strcmp(msg,"stop")) { msg_stop(arg); } else { ERROR("unknown control msg '%s'\n", msg); } }
从前面的调用过程可以知道,参数msg和arg的值分别等于"stop"和“bootanim”,这表示要停止执行名称为“bootanim”的服务,这是通过调用函数msg_stop来实现的。
函数msg_stop也是实现在文件system/core/init/init.c中,如下所示:
static void msg_stop(const char *name) { struct service *svc = service_find_by_name(name); if (svc) { service_stop(svc); } else { ERROR("no such service '%s'\n", name); } }
这个函数首先调用函数service_find_by_name来找到名称等于name,即“bootanim”的服务,然后再调用函数service_stop来停止这个服务。
前面提到,名称为“bootanim”的服务对应的应用程序即为/system/bin/bootanimation。因此,停止名称为“bootanim”的服务即为停止执行应用程序/system/bin/bootanimation,而当应用程序/system/bin/bootanimation停止执行的时候,开机动画就会停止显示了。
至此,Android系统的开机画面的显示过程就分析完成了.
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