Android6.0 开机动画(一） bootanim启动

开机动画是在进程bootanim，我们来看下init.rc中文件，

service bootanim /system/bin/bootanimation boot
    class core
    user graphics
    group graphics audio
    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来显示开机画面。

在之前分析SurfaceFlinger的博客中，在init函数最后会调用startBootAnim函数

void SurfaceFlinger::init() {
    ......
    startBootAnim();
}

而startBootAnim函数后面会设置属性ctl.start"为bootanim，这样bootanim进程就会启动。

void SurfaceFlinger::startBootAnim() {
    // start boot animation
    property_set("service.bootanim.exit", "0");
    property_set("ctl.start", "bootanim");
}

一、bootanim进程

下面我们来看下bootanim的main函数

int main(int argc,char **argv)
{
    setpriority(PRIO_PROCESS, 0, ANDROID_PRIORITY_DISPLAY);

    char value[PROPERTY_VALUE_MAX];
    property_get("debug.sf.nobootanimation", value, "0");

    if (strcmp(basename(argv[1]),"shutdown"))
        bootOrshutdown = 0;
    else
        bootOrshutdown = 1;

    int noBootAnimation = atoi(value);
    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;
}

这里先会判断是开机还是关机，然后创建BootAnimation对象。

我们先来看下构造函数和onFirstRef函数，构造函数中创建了一个SurfaceComposerClient对象，onFirstRef启动了线程。

BootAnimation::BootAnimation() : Thread(false), mZip(NULL)
{
    mSession = new SurfaceComposerClient();
}

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);
    }
}

readyToRun函数是在线程启动时调用的。

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;

    // 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;
    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;

    ZipFileRO* zipFile = NULL;
    float volume;
    const char * file;
    if(1 == bootOrshutdown) {
        volume = 1.0;
        zipFile = ZipFileRO::open("/system/media/shutdownanimation.zip");
        file = "/system/media/shutdown.mp3";
    } else {
        volume = 0.4;
        zipFile = ZipFileRO::open("/system/media/bootanimation.zip");
        file = "/system/media/boot.mp3";
    }
    mZip = zipFile;
    #ifndef OPT_PROJ_TARGET_CUCC
        mp = new MediaPlayer();
        sp<IMediaHTTPService> bootmedia=NULL ;
        if (mp->setDataSource(bootmedia,file,NULL) == NO_ERROR) {
            mp->setAudioStreamType(AUDIO_STREAM_MUSIC);
            mp->prepare();
            mp->setVolume(volume, volume);
            mp->setListener(new BootMediaPlayerListener());
        } else {
            ALOGE("Failed to load Bootanimation sounds: %s", file);
        }
    #endif
    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。

下面我们再看下threadLoop函数：

bool BootAnimation::threadLoop()
{
    bool r;
    // We have no bootanimation file, so we use the stock android logo
    // animation.
    if (mZip == NULL) {
        r = android();
    } else {
        AudioSystem::getDeviceConnectionState(0x4, "AudioPolicyThreadStart");
        usleep(100*1000);
        #ifndef OPT_PROJ_TARGET_CUCC
            mp->start();
        #endif
        r = movie();
    }
    ALOGD("add step to know whether leave the movie");
    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();
    ALOGD("add step to know whether finish all the steps");
    return r;
}

当mZip为空就用android原生的启动画面，如果不是就用自定义的。

android方法是播放原生的，movie是播放自定义的。

我们看下android方法

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;
}

二、WMS通知关闭开机动画

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。 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。

最终会调用AMS的enableScreenAfterBoot方法

    void enableScreenAfterBoot() {
        EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_ENABLE_SCREEN,
                SystemClock.uptimeMillis());
        mWindowManager.enableScreenAfterBoot();

        synchronized (this) {
            updateEventDispatchingLocked();
        }
    }

在WMS的enableScreenAfterBoot方法中又会调用performEnableScreen方法

    public void enableScreenAfterBoot() {
        synchronized(mWindowMap) {
            if (DEBUG_BOOT) {
                RuntimeException here = new RuntimeException("here");
                here.fillInStackTrace();
                Slog.i(TAG, "enableScreenAfterBoot: mDisplayEnabled=" + mDisplayEnabled
                        + " mForceDisplayEnabled=" + mForceDisplayEnabled
                        + " mShowingBootMessages=" + mShowingBootMessages
                        + " mSystemBooted=" + mSystemBooted, here);
            }
            if (mSystemBooted) {
                return;
            }
            mSystemBooted = true;
            hideBootMessagesLocked();
            // If the screen still doesn't come up after 30 seconds, give
            // up and turn it on.
            mH.sendEmptyMessageDelayed(H.BOOT_TIMEOUT, 30*1000);
        }

        mPolicy.systemBooted();

        performEnableScreen();
    }

WMS的performEnableScreen方法，会通过Binder调用SurfaceFlinger的transact的FIRST_CALL_TRANSACTION

    public void performEnableScreen() {
        synchronized(mWindowMap) {
            if (mDisplayEnabled) {
                return;
            }
            if (!mSystemBooted && !mShowingBootMessages) {
                return;
            }

            // Don't enable the screen until all existing windows have been drawn.
            if (!mForceDisplayEnabled && checkWaitingForWindowsLocked()) {
                return;
            }

            if (!mBootAnimationStopped) {
                // Do this one time.
                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, // BOOT_FINISHED
                                data, null, 0);
                        data.recycle();
                    }
                }

最后会在SurfaceFlinger的bootFinshed函数中设置service.bootanim.exit属性为1，这个后面会决定bootanim进程什么时候关闭。

void SurfaceFlinger::bootFinished()
{
    const nsecs_t now = systemTime();
    const nsecs_t duration = now - mBootTime;
    ALOGI("Boot is finished (%ld ms)", long(ns2ms(duration)) );
    mBootFinished = true;

    // wait patiently for the window manager death
    const String16 name("window");
    sp<IBinder> window(defaultServiceManager()->getService(name));
    if (window != 0) {
        window->linkToDeath(static_cast<IBinder::DeathRecipient*>(this));
    }

    // stop boot animation
    // formerly we would just kill the process, but we now ask it to exit so it
    // can choose where to stop the animation.
    property_set("service.bootanim.exit", "1");
    char boot_exit_value[32];
    property_get("service.bootanim.exit", boot_exit_value, "0");
    ALOGD("The service.bootanim.exit property value is %d", atoi(boot_exit_value));
}