本文详细介绍了Android中的Surface系统,采用情景分析的办法,详解了何为SurfaceFlinger,以及SurfaceFlinger的工作流程,以Activity函数调用为切入点来研究SurfaceFlinger。
一 目的
本篇文章的目的就是为了讲清楚Android中的Surface系统,大家耳熟能详的SurfaceFlinger到底是个什么东西,它的工作流程又是怎样的。当然,鉴于SurfaceFlinger的复杂性,我们依然将采用情景分析的办法,找到合适的切入点。
一个Activity是怎么在屏幕上显示出来的呢?我将首先把这个说清楚。
接着我们把其中的关键调用抽象在Native层,以这些函数调用为切入点来研究SurfaceFlinger。好了,开始我们的征途吧。
二 Activity是如何显示的
最初的想法就是,Activity获得一块显存,然后在上面绘图,最后交给设备去显示。这个道理是没错,但是Android的SurfaceFlinger是在System Server进程中创建的,Activity一般另有线程,这之间是如何...如何挂上关系的呢?我可以先提前告诉大家,这个过程还比较复杂。
好吧,我们从Activity最初的启动开始。代码在framework/base/core/java/Android/app/ActivityThread.java中,这里有个函数叫handleLaunchActivity。
[---->ActivityThread:: handleLaunchActivity()]
- privatefinalvoidhandleLaunchActivity(ActivityRecordr,IntentcustomIntent){
- Activitya=performLaunchActivity(r,customIntent);
- if(a!=null){
- r.createdConfig=newConfiguration(mConfiguration);
- BundleoldState=r.state;
- handleResumeActivity(r.token,false,r.isForward);
- ---->调用handleResumeActivity
- }
handleLaunchActivity中会调用handleResumeActivity。
[--->ActivityThread:: handleResumeActivity]
- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
上面addView那几行非常关键,它关系到咱们在Activity中setContentView后,整个Window到底都包含了些什么。我先告诉大家。所有你创建的View之上,还有一个DecorView,这是一个FrameLayout,另外还有一个PhoneWindow。上面这些东西的代码在framework/Policies/Base/Phone/com/android/Internal/policy/impl。这些隐藏的View的创建都是由你在Acitivty的onCreate中调用setContentView导致的。
[---->PhoneWindow:: addContentView]
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
installDecor将创建mDecor和mContentParent。mDecor是DecorView类型,ContentParent是ViewGroup类型
- privatevoidinstallDecor(){
- if(mDecor==null){
- mDecor=generateDecor();
- mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
- mDecor.setIsRootNamespace(true);
- }
- if(mContentParent==null){
- mContentParent=generateLayout(mDecor);
那么,ViewManager wm = a.getWindowManager()又返回什么呢?
PhoneWindow从Window中派生,Acitivity创建的时候会调用它的setWindowManager。而这个函数由Window类实现。
代码在framework/base/core/java/android/view/Window.java中:
- publicvoidsetWindowManager(WindowManagerwm,IBinderappToken,StringappName){
- mAppToken=appToken;
- mAppName=appName;
- if(wm==null){
- wm=WindowManagerImpl.getDefault();
- }
- mWindowManager=newLocalWindowManager(wm);
- }
你看见没,分析JAVA代码这个东西真的很复杂。mWindowManager的实现是LocalWindowManager,但由通过Bridge模式把功能交给WindowManagerImpl去实现了。
真的很复杂!
好了,我们回到wm.addView(decor, l)。最终会由WindowManagerImpl来完成addView操作,我们直接看它的实现好了。
代码在framework/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl.java:
[---->addView]
- privatevoidaddView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams,booleannest)
- {
- ViewRootroot;//ViewRoot,我们的主人公终于登场!
- synchronized(this){
- root=newViewRoot(view.getContext());
- root.mAddNesting=1;
- view.setLayoutParams(wparams);
- if(mViews==null){
- index=1;
- mViews=newView[1];
- mRoots=newViewRoot[1];
- mParams=newWindowManager.LayoutParams[1];
- }else{
- }
- index--;
- mViews[index]=view;
- mRoots[index]=root;
- mParams[index]=wparams;
- }
- root.setView(view,wparams,panelParentView);
- }
ViewRoot是整个显示系统中最为关键的东西,看起来这个东西好像和View有那么点关系,其实它根本和View等UI关系不大,它不过是一个Handler罢了,唯一有关系的就是它其中有一个变量为Surface类型。我们看看它的定义。ViewRoot代码在framework/base/core/java/android/view/ViewRoot.java中:
- publicfinalclassViewRootextendsHandlerimplementsViewParent,
- View.AttachInfo.Callbacks
- {
- privatefinalSurfacemSurface=newSurface();
- }
它竟然从handler派生,而ViewParent不过定义了一些接口函数罢了。
看到Surface直觉上感到它和SurfaceFlinger有点关系。要不先去看看?
Surface代码在framework/base/core/java/android/view/Surface.java中,我们调用的是无参构造函数。
- publicSurface(){
- mCanvas=newCompatibleCanvas();//就是创建一个Canvas!
- }
如果你有兴趣的话,看看Surface其他构造函数,最终都会调用native的实现,而这些native的实现将和SurfaceFlinger建立关系,但我们这里ViewRoot中的mSurface显然还没有到这一步。那它到底是怎么和SurfaceFlinger搞上的呢?这一切待会就会水落石出的。
另外,为什么ViewRoot是主人公呢?因为ViewRoot建立了客户端和SystemServer的关系。我们看看它的构造函数。
- publicViewRoot(Contextcontext){
- super();
- ....
- getWindowSession(context.getMainLooper());
- }
getWindowsession将建立和WindowManagerService的关系。
- publicstaticIWindowSessiongetWindowSession(LoopermainLooper){
- synchronized(mStaticInit){
- if(!mInitialized){
- try{
- //sWindowSession是通过Binder机制创建的。终于让我们看到点希望了
- InputMethodManagerimm=InputMethodManager.getInstance(mainLooper);
- sWindowSession=IWindowManager.Stub.asInterface(
- ServiceManager.getService("window"))
- .openSession(imm.getClient(),imm.getInputContext());
- mInitialized=true;
- }catch(RemoteExceptione){
- }
- }
- returnsWindowSession;
- }
- }
上面跨Binder的进程调用另一端是WindowManagerService,代码在framework/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java中。我们先不说这个。
回过头来看看ViewRoot接下来的调用。
[-->ViewRoot::setView()],这个函数很复杂,我们看其中关键几句。
0
- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
requestLayout实现很简单,就是往handler中发送了一个消息。
1
- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
我们看看跨进程的那个调用。sWindowSession.add。它的最终实现在WindowManagerService中。
[--->WindowSession::add()]
2
- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
WindowSession是个内部类,会调用外部类的addWindow。
这个函数巨复杂无比,但是我们的核心目标是找到创建显示相关的部分。所以,最后精简的话就简单了。
[--->WindowManagerService:: addWindow]
3
- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
WindowState类中有一个和Surface相关的成员变量,叫SurfaceSession。它会在attach函数中被创建。SurfaceSession嘛,就和SurfaceFlinger有关系了。我们待会看。
好,我们知道ViewRoot创建及调用add后,我们客户端的View系统就和WindowManagerService建立了牢不可破的关系。
另外,我们知道ViewRoot是一个handler,而且刚才我们调用了requestLayout,所以接下来消息循环下一个将调用的就是ViewRoot的handleMessage。
4
- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
performTraversals更加复杂无比,经过我仔细挑选,目标锁定为下面几个函数。当然,后面我们还会回到performTraversals,不过我们现在更感兴趣的是Surface是如何创建的。
5
- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
[---->ViewRoot:: relayoutWindow()]
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- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
我们赶紧转到WindowManagerService去看看吧。
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- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
[--->WindowState::createSurfaceLocked]
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- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
这里使用了Surface的另外一个构造函数。
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- finalvoidhandleResumeActivity(IBindertoken,booleanclearHide,booleanisForward){
- booleanwillBeVisible=!a.mStartedActivity;
- if(r.window==null&&!a.mFinished&&willBeVisible){
- r.window=r.activity.getWindow();
- Viewdecor=r.window.getDecorView();
- decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
- ViewManagerwm=a.getWindowManager();
- WindowManager.LayoutParamsl=r.window.getAttributes();
- a.mDecor=decor;
- l.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
- if(a.mVisibleFromClient){
- a.mWindowAdded=true;
- wm.addView(decor,l);//这个很关键。
- }
到这里,不进入JNI是不可能说清楚了。不过我们要先回顾下之前的关键步骤。
◆ add中,new了一个SurfaceSession
◆创建new了一个Surface
◆调用copyFrom,把本地Surface信息传到outSurface中#p#
JNI层
上面两个类的JNI实现都在framework/base/core/jni/android_view_Surface.cpp中。
[---->SurfaceSession:: SurfaceSession()]
0
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
它的init函数对应为:
[--->SurfaceSession_init]
1
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
Surface的init对应为:
[--->Surface_init]
2
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
3
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
[--->Surface_copyFrom]
4
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
这里仅仅是SurfaceControl的转移,但是并没有看到Surface相关的信息。
那么Surface在哪里创建的呢?为了解释这个问题,我使用了终极武器,aidl。
1 终极武器AIDL
aidl可以把XXX.aidl文件转换成对应的java文件。我们刚才调用的是WindowSession的
relayOut函数。如下:
5
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
它的aidl文件在framework/base/core/java/android/view/IWindowSession.aidl中
6
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
刚才说了,JNI及其JAVA调用只是copyFrom了SurfaceControl对象到outSurface中,但是没看到哪里创建Surface。这其中的奥秘就在aidl文件编译后生成的java文件中。
你在命令行下可以输入:
aidl -Id:\android-2.2-froyo-20100625-source\source\frameworks\base\core\java\ -Id:\android-2.2-froyo-20100625-source\source\frameworks\base\Graphics\java d:\android-2.2-froyo-20100625-source\source\frameworks\base\core\java\android\view\IWindowSession.aidl test.java
以生成test.java文件。-I参数指定include目录,例如aidl有些参数是在别的java文件中指定的,那么这个-I就需要把这些目录包含进来。
先看看ViewRoot这个客户端生成的代码是什么。
7
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
真奇怪啊,Binder客户端这头竟然没有把outSurface的信息发过去。我们赶紧看看服务端。
服务端这边处理是在onTranscat函数中。
8
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
太诡异了!竟然有这么多花花肠子。我相信如果没有aidl的帮助,我无论如何也不会知道这其中的奥妙。
那好,我们的流程明白了。
◆客户端虽然传了一个surface,但其实没传递给服务端
◆服务端调用writeToParcel,把信息写到Parcel中,然后数据传回客户端
◆客户端调用Surface的readFromParcel,获得surface信息。
那就去看看writeToParcel吧。
[---->Surface_writeToParcel]
9
- publicvoidaddContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
- if(mContentParent==null){//刚创建的时候mContentParent为空
- installDecor();
- }
- mContentParent.addView(view,params);
- finalCallbackcb=getCallback();
- if(cb!=null){
- cb.onContentChanged();
- }
- }
那看看客户端的Surface_readFromParcel吧。
[----->Surface_readFromParcel]
0
- privatevoidinstallDecor(){
- if(mDecor==null){
- mDecor=generateDecor();
- mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
- mDecor.setIsRootNamespace(true);
- }
- if(mContentParent==null){
- mContentParent=generateLayout(mDecor);
到此,我们终于七拐八绕的得到了surface,这其中经历太多曲折了。下一节,我们将精简这其中复杂的操作,统一归到Native层,以这样为切入点来了解Surface的工作流程和原理。
好,反正你知道ViewRoot调用了relayout后,Surface就真正从WindowManagerService那得到了。继续回到ViewRoot,其中还有一个重要地方是我们知道却不了解的。
1
- privatevoidinstallDecor(){
- if(mDecor==null){
- mDecor=generateDecor();
- mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
- mDecor.setIsRootNamespace(true);
- }
- if(mContentParent==null){
- mContentParent=generateLayout(mDecor);
[--->ViewRoot::draw()]
2
- privatevoidinstallDecor(){
- if(mDecor==null){
- mDecor=generateDecor();
- mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
- mDecor.setIsRootNamespace(true);
- }
- if(mContentParent==null){
- mContentParent=generateLayout(mDecor);
看起来,这个surface的用法很简单嘛:
l lockSurface,得到一个画布Canvas
l 调用View的draw,让他们在这个Canvas上尽情绘图才。另外,这个View会调用所有它的子View来画图,最终会进入到View的onDraw函数中,在这里我们可以做定制化的界面美化工作。当然,如果你想定制化整个系统画图的话,完全可以把performTranvsal看懂,然后再修改。
l unlockCanvasAndPost,告诉Surface释放这块画布
当然,这几个重要函数调用干了具体的活。这些重要函数,我们最终会精简到Native层的。
2 总结
到这里,你应该知道了一个Activity中,调用setContentView后它如何从系统中获取一块Surface,以及它是如何使用这个Surface的了。不得不说,关于UI这块,Android绝对是够复杂的。难怪2.3把UI这块代码基本重写一遍,希望能够简单精炼点。
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