Android图形系统（八）-app与SurfaceFlinger共享UI元数据过程

Android应用程序与SurfaceFlinger服务是运行在不同的进程中的，因此，它们采用Binder进程间通信机制来进行通信。

但是我们知道一个Android应用程序可能会有很多个窗口，而每一个窗口都有自己的UI元数据，因此，Android应用程序需要传递给SurfaceFlinger服务的UI元数据是相当可观的。在这种情况下，通过Binder来在Android应用程序与SurfaceFlinger服务之间传递UI元数据是不合适的，因此这里选择了Android系统的匿名共享内存的方案。在每一个Android应用程序与SurfaceFlinger服务之间的连接上加上一块用来传递UI元数据的匿名共享内存。而这块区域被包装为SharedClient。

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在每一个SharedClient里面，有至多31个SharedBufferStack,那什么又是SharedBufferStack？

SharedBufferStack就是共享缓冲区堆栈，每一个SharedBufferStack与一个Surface一一对应，每一个Surface又对应一个窗口，那就是一个应用程序内部最多可创建31个窗口。SharedBufferStack 内部包含N个缓冲buffer, 开篇介绍的双缓冲(front buffer , back buffer) ,三缓冲（front buffer , back buffer, tripple buffer），有了它SurfaceFlinger服务就可以使用N个缓冲区技术来绘制UI了。

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下面我们再来了解下SharedBufferStack的结构：

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SharedBufferStack中分为空闲buffer和已使用的buffer。其中SharedBufferStack中的每一个已经使用了的缓冲区都对应有一个GraphicBuffer，用来描述真正的UI数据。

客户端一次申请GraphicBuffer且将UI元数据写入GraphicBuffer的流程：

当Android应用程序需要更新一个Surface的时候，它就会找到与它所对应的SharedBufferStack，并且从它的空闲缓冲区列表的尾部取出一个空闲的Buffer。我们假设这个取出来的空闲Buffer的编号为index。接下来Android应用程序就请求SurfaceFlinger服务为这个编号为index的Buffer分配一个图形缓冲区GraphicBuffer。SurfaceFlinger服务分配好图形缓冲区GraphicBuffer之后，会将它的编号设置为index，然后再将这个图形缓冲区GraphicBuffer返回给Android应用程序访问。Android应用程序得到了SurfaceFlinger服务返回的图形缓冲区GraphicBuffer之后，就在里面写入UI数据。写完之后，就将与它所对应的缓冲区，即编号为index的Buffer，插入到对应的SharedBufferStack的已经使用了的缓冲区列表的头部去。这一步完成了之后，Android应用程序就通知SurfaceFlinger服务去绘制那些保存在已经使用了的缓冲区所描述的图形缓冲区GraphicBuffer了。

那么我们也知道一个绘图表面，在SurfaceFlinger服务和Android应用程序中分别对应Layer对象和Surface对象，其中这两个对象在内部分别使用一个SharedBufferServer对象和一个SharedBufferClient对象来操作这个绘图表面的UI元数据缓冲堆栈。操作过程如下：

在Android应用程序这一侧，当它需要渲染一个Surface时，它就会首先找到对应的SharedBufferClient对象，然后再调用它的成员函数dequeue来请求分配一个UI元数据缓冲区。有了这个UI元数据缓冲区之后，Android应用程序再调用这个SharedBufferClient对象的成员函数setDirtyRegion、setCrop和setTransform来设置对应的Surface的裁剪区域、纹理坐标以及旋转方向。此外，Android应用程序还会请求SurfaceFlinger服务为这个Surface分配一个图形缓冲区，以便可以往这个图形缓冲区写入实际的UI数据。最后，Android应用程序就可以调用这个SharedBufferClient对象的成员函数queue把前面已经准备好了的UI元数据缓冲区加入到它所描述的一个UI元数据缓冲区堆栈的待渲染队列中，以便SurfaceFlinger服务可以在合适的时候对它进行渲染。当SurfaceFlinger服务需要渲染一个Surface的时候，它就会找到对应的一个SharedBufferServer对象，然后调用它的成员函数getQueueCount来检查它所描述的一个UI元数据缓冲区堆栈的待渲染队列的大小。如果这个大小大于0，那么SurfaceFlinger服务就会继续调用它的成员函数retireAndLock来取出队列中的第一个UI元数据缓冲区，以及调用它的成员函数getDirtyRegion、getCrop和getTransform来获得要渲染的Surface的裁剪区域、纹理坐标和旋转方向。最后，SurfaceFlinger服务就可以结合这些信息来将保存这个Surface的图形缓冲区中的UI数据渲染在显示屏中。

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另外想深入了解BufferQueue的生产者消费者模型，详细可以阅读下如下这篇博文，感觉还不错：https://blog.csdn.net/stn_lcd/article/details/73801313

Android图形系统（八）-app与SurfaceFlinger共享UI元数据过程_第5张图片

参考：
https://blog.csdn.net/Luoshengyang/article/details/7867340

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