Android系统Surface机制的SurfaceFlinger服务的启动过程分析.doc
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Android系统Surface机制的SurfaceFlinger服务的启动过程分析
在前面一篇文章中,我们简要介绍了Android系统Surface机制中的SurfaceFlinger服务。
SurfaceFlinger服务是在System进程中启动的,并且负责统一管理设备的帧缓冲区。
SurfaceFlinger服务在启动的过程中,会创建两个线程,其中一个线程用来监控控制台事件,而另外一个线程用来渲染系统的UI。
在本文中,我们就将详细分析SurfaceFlinger服务的启动过程。
从前面一文可以知道,System进程是由Zygote进程启动的,并且是以Java层的SystemServer类的静态成员函数main为入口函数的。
因此,接下来我们就从SystemServer类的静态成员函数main开始,分析SurfaceFlinger服务的启动过程,如图1所示。
SurfaceFlinger服务的启动过程可以划分为8个步骤,接下来我们就详细分析每一个步骤。
Step1.SystemServer.main
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publicclassSystemServer
{
......
nativepublicstaticvoidinit1(String[]args);
publicstaticvoidmain(String[]args){
......
System.loadLibrary("android_servers");
init1(args);
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java中。
SystemServer类的静态成员函数main首先将android_servers库加载到System进程中来,接着调用另外一个静态成员函数init1来启动
那些使用C++语言来实现的系统服务。
SystemServer类的静态成员函数init1是一个JNI方法,它是由C++层的函数android_server_SystemServer_init1来实现的,接下来我
们就继续分析它的实现。
Step2.SystemServer.init1
[cpp]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
staticvoidandroid_server_SystemServer_init1(JNIEnv*env,jobjectclazz)
{
system_init();
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/jni/com_android_server_SystemServer.cpp中。
SystemServer类的静态成员函数init1调用另外一个函数system_init来启动那些使用C++语言来实现的系统服务,它的实现在文件
frameworks/base/cmds/system_server/library/system_init.cpp中,如下所示:
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extern"C"status_tsystem_init()
{
LOGI("Enteredsystem_init()");
spproc(ProcessState:
:
self());
......
charpropBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
property_get("system_init.startsurfaceflinger",propBuf,"1");
if(strcmp(propBuf,"1")==0){
//StarttheSurfaceFlinger
SurfaceFlinger:
:
instantiate();
}
......
if(proc->supportsProcesses()){
LOGI("Systemserver:
enteringthreadpool.\n");
ProcessState:
:
self()->startThreadPool();
IPCThreadState:
:
self()->joinThreadPool();
LOGI("Systemserver:
exitingthreadpool.\n");
}
returnNO_ERROR;
}
函数首先获得System进程中的一个ProcessState单例,并且保存在变量proc中,后面会通过调用它的成员函数supportsProcesses来判
断系统是否支持Binder进程间通信机制。
我们知道,在Android系统中,每一个需要使用Binder进程间通信机制的进程内部都有一个
ProcessState单例,它是用来和Binder驱动程序建立连接的,具体可以参考Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server启动过程源
代码分析一文。
函数接下来就检查系统中是否存在一个名称为“system_init.startsurfaceflinger”的属性。
如果存在的话,就将它的值获取回来,
并且保存在缓冲区proBuf中。
如果不存在的话,那么函数property_get就会将缓冲区proBuf的值设置为“1”。
当缓冲区proBuf的值等于“1”
的时候,就表示需要在System进程中将SurfaceFlinger服务启动起来,这是通过调用SurfaceFlinger类的静态成员函数instantiate来实现的。
函数最后检查系统是否支持Binder进程间通信机制。
如果支持的话,那么接下来就会调用当前进程中的ProcessState单例的成员函数
startThreadPool来启动一个Binder线程池,并且调用当前线程中的IPCThreadState单例来将当前线程加入到前面所启动的Binder线程池中去。
从前面和两篇文章可以知道,System进程前面在初
始化运行时库的过程中,已经调用过当前进程中的ProcessState单例的成员函数startThreadPool来启动Binder线程池了,因此,这里其实只是
将当前线程加入到这个Binder线程池中去。
有了这个Binder线程池之后,SurfaceFlinger服务在启动完成之后,就可以为系统中的其他组件或
者进程提供服务了。
假设系统存在一个名称为“system_init.startsurfaceflinger”的属性,并且它的值等于“1”,接下来我们就继续分析
SurfaceFlinger类的静态成员函数instantiate的实现,以便可以了解SurfaceFlinger服务的启动过程。
由于SurfaceFlinger类的静态成员函数
instantiate是从父类BinderService继承下来的,因此,接下来我们要分析的实际上是BinderService类的静态成员函数instantiate的实现。
Step3.BinderService.instantiate
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template
classBinderService
{
public:
......
staticvoidinstantiate(){publish();}
......
};
这个函数定义在文件frameworks/base/include/binder/BinderService.h中。
BinderService类的静态成员函数instantiate的实现很简单,它只是调用BinderService类的另外一个静态成员函数publish来继续执行
启动SurfaceFlinger服务的操作。
Step4.BinderService.publish
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template
classBinderService
{
public:
staticstatus_tpublish(){
spsm(defaultServiceManager());
returnsm->addService(String16(SERVICE:
:
getServiceName()),newSERVICE());
}
......
};
这个函数定义在文件frameworks/base/include/binder/BinderService.h中。
BinderService是一个模板类,它有一个模板参数SERVICE。
当BinderService类被SurfaceFlinger类继承时,模板参数SERVICE的值就等
于SurfaceFlinger。
因此,BinderService类的静态成员函数publish所执行的操作就是创建一个SurfaceFlinger实例,用来作为系统的
SurfaceFlinger服务,并且将这个服务注册到ServiceManager中去,这样系统中的其它组件或者进程就可以通过ServiceManager来获得
SurfaceFlinger服务的Binder代理对象,进而使用它所提供的服务。
Binder进程间通信机制中的服务对象的注册过程可以参考Android系统进程
间通信(IPC)机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文。
接下来,我们就继续分析SurfaceFlinger服务的创建过程。
Step5.newSurfaceFlinger
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SurfaceFlinger:
:
SurfaceFlinger()
:
BnSurfaceComposer(),Thread(false),
......
{
init();
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中。
从前面一文可以知道,SurfaceFlinger类继承了
BnSurfaceComposer类,而后者是一个实现了ISurfaceComposer接口的Binder本地对象类。
此外,SurfaceFlinger类还继承了Thread类,后者是
用来创建一个线程的,这个线程就是我们在一文中提到的UI渲染线程,它
的线程执行体函数为SurfaceFlinger类的成员函数threadLoop。
后面在分析SurfaceFlinger服务渲染UI的过程时,我们再分析SurfaceFlinger
类的成员函数threadLoop的实现。
注意,在初始化SurfaceFlinger的父类Thread时,传进去的参数为false,表示先不要将SurfaceFlinger服务
的UI渲染线程启动起来,等到后面再启动。
SurfaceFlinger服务在创建的过程中,会调用SurfaceFlinger类的成员函数init来执行初始化的操作,接下来,我们就继续分析它的实
现。
Step6.SurfaceFlinger.init
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voidSurfaceFlinger:
:
init()
{
LOGI("SurfaceFlingerisstarting");
//debuggingstuff...
charvalue[PROPERTY_VALUE_MAX];
property_get("debug.sf.showupdates",value,"0");
mDebugRegion=atoi(value);
property_get("debug.sf.showbackground",value,"0");
mDebugBackground=atoi(value);
LOGI_IF(mDebugRegion,"showupdatesenabled");
LOGI_IF(mDebugBackground,"showbackgroundenabled");
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中。
SurfaceFlinger类的成员函数init的实现很简单,它分别获得系统中两个名称为“debug.sf.showupdates”和
“debug.sf.showbackground”的属性的值,并且分别保存在SurfaceFlinger类的成员变量mDebugRegion和mDebugBackground中。
这两个成员变
量是与调试相关的,我们不关心。
这一步执行完成之后,返回到前面的Step4中,即BinderService类的静态成员函数publish中,这时候在前面的Step5中所创建的一
个SurfaceFlinger实例就会被注册到ServiceManager中,这是通过调用ServiceManager的Binder代理对象的成员函数addService来实现的。
由于ServiceManager的Binder代理对象的成员函数addService的第二个参数是一个类型为IBinder的强指针引用。
从前面一文可以知道,
当一个对象第一次被一个强指针引用时,那么这个对象的成员函数onFirstRef就会被调用。
因此,接下来前面所创建的SurfaceFlinger实例的
成员函数onFirstRef就会被调用,以便可以继续执行初始化操作。
Step7.SurfaceFlinger.onFirstRef
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voidSurfaceFlinger:
:
onFirstRef()
{
run("SurfaceFlinger",PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
//Waitforthemainthreadtobedonewithitsinitialization
mReadyToRunBarrier.wait();
}Arial,Helvetica,sans-serif;">normal;">
这个函数定义在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中。
函数首先调用从父类继承下来的成员函数run来启动一个名秒为“SurfaceFlinger”的线程,用来执行UI渲染操作。
这就是前面我们所
说的UI渲染线程了。
这个UI渲染线程创建完成之后,首先会调用SurfaceFlinger类的成员函数readyToRun来执行一些初始化操作,接着再循环
调用SurfaceFlinger类的成员函数threadLoop来作为线程的执行体。
mReadyToRunBarrier是SurfaceFlinger类的一个成员变量,它的类型是Barrier,用来描述一个屏障,是通过条件变量来实现的。
我们
可以把它看作是一个线程同步工具,即阻塞当前线程,直到SurfaceFlinger服务的UI渲染线程执行完成初始化操作为止。
接下来,我们就继续分析SurfaceFlinger类的成员函数readyToRun的实现,以便可以了解SurfaceFlinger服务的UI渲染线程的初始化过
程。
Step8.SurfaceFlinger.oreadyToRun
这个函数定义在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp文件中,用来初始化SurfaceFlinger服务的UI渲
染线程,我们分段来阅读:
[cpp]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
status_tSurfaceFlinger:
:
readyToRun()
{
LOGI("SurfaceFlinger'smainthreadreadytorun."
"InitializinggraphicsH/W...");
//weonlysupportonedisplaycurrently
intdpy=0;
{
//initializethemaindisplay
GraphicPlane&plane(graphicPlane(dpy));
DisplayHardware*consthw=newDisplayHardware(this,dpy);
plane.setDisplayHardware(hw);
}
这段代码首先创建了一个DisplayHardware对象hw,用来描述设备的显示屏,并且用这个DisplayHardware对象来初始化
SurfaceFlinger类的成员变量mGraphicPlanes所描述的一个GraphicPlane数组的第一个元素。
在DisplayHardware对象hw的创建过程中,会创建
另外一个线程,用来监控控制台事件,即监控硬件帧缓冲区的睡眠和唤醒事件。
在后面一篇文章中介绍SurfaceFlinger服务是如何管理硬件帧
缓冲区时,我们就会看到这个控制台事件监控线程的创建过程。
我们接着往下阅读代码:
[cpp]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
//createthesharedcontrol-block
mServerHeap=newMemoryHeapBase(4096,
MemoryHeapBase:
:
READ_ONLY,"SurfaceFlingerread-onlyheap");
LOGE_IF(mServerHeap==0,"can'tcreatesharedmemorydealer");
mServerCblk=static_cast(mServerHeap->getBase());
LOGE_IF(mServerCblk==0,"can'tgettosharedcontrolblock'saddress");
new(mServerCblk)surface_flinger_cblk_t;
这段代码首先创建了一块大小为4096,即4KB的匿名共享内存,接着将这块匿名共享内存结构化为一个surface_flinger_cblk_t对象来
访问。
这个surface_flinger_cblk_t对象就保存在SurfaceFlinger类的成员变量mServerCblk中。
这块匿名共享内存用来保存设备显示屏的属性信息,例如,宽度、高度、密度和每秒多少帧等信息,后面我们就会看到这块匿名共享内
存的初始化过程。
为什么会使用匿名共享内存来保存设备显示屏的属性信息呢?
这是为了方便将这些信息传递给系统中的其它进程访问的。
系
统中的其它进程可以通过调用调用SurfaceFlinger服务的代理对象的成员函数getCblk来获得这块匿名共享内存的内容。
我们再接着往下阅读代码:
[cpp]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
//initializeprimaryreen
//(otherdisplayshouldbeinitializedinthesamemanner,but
//asynchronously,astheycouldcomeandgo.Noneofthisissupported
//yet).
constGraphicPlane&plane(graphicPlane(dpy));
constDisplayHardware&hw=plane.displayHardware();
constuint32_tw=hw.getWidth();
constuint32_th=hw.getHeight();
constuint32_tf=hw.getFormat();
hw.makeCurrent();
这段代码首先获得SurfaceFlinger类的成员变量mGraphicPlan