Android的Media架构介绍

代码结构：

Open Core的代码在Android代码的External/Opencore目录中。这个目录是OpenCore的根目录，其中包含的子目录如下所示：

android：这里面是一个上层的库，它实现了一个为Android使用的音视频采集，播放的接口，和DRM数字版权管理的接口实现。
baselibs：包含数据结构和线程安全等内容的底层库
codecs_v2：音视频的编解码器，基于OpenMAX实现
engines：核心部分，多媒体引擎的实现
extern_libs_v2：包含了khronos的OpenMAX的头文件
fileformats：文件格式的解析（parser）工具
nodes：提供一些PVMF的NODE，主要是编解码和文件解析方面的。
oscl：操作系统兼容库
pvmi：输入输出控制的抽象接口
protocols：主要是与网络相关的RTSP、RTP、HTTP等协议的相关内容
pvcommon：pvcommon库文件的Android.mk文件，没有源文件。
pvplayer：pvplayer库文件的Android.mk文件，没有源文件。
pvauthor：pvauthor库文件的Android.mk文件，没有源文件。
tools_v2：编译工具以及一些可注册的模块。

本文主要介绍Android MediaPlayer的架构，主要由OpenCore 里的PV Player来实现的。

1.概述
Android的MediaPlayer包含了Audio和Video的播放功能，Music和Video两个应用程序都是调用MediaPlayer实现的。

代码主要分布在以下的目录中：
JAVA程序的路径：
packages/apps/Music/src/com/android/music/

JAVA类的路径：
frameworks/base/media/java/android/media/MediaPlayer.java

JAVA本地调用部分（JNI）：
frameworks/base/media/jni/android_media_MediaPlayer.cpp
编译为 libmedia_jni.so

头文件：
frameworks/base/include/media/

多媒体库：
frameworks/base/media/libmedia/
编译为 libmedia.so

多媒体服务：
frameworks/base/media/libmediaplayerservice/
编译为 libmediaplayerservice.so

具体实现：
external/opencore/
编译为 libopencoreplayer.so

libopencoreplayer.so是主要的实现部分，其他的库基本上都是在其上建立的封装和为建立进程间通讯的机制。

2.框架

在各个库中，libmedia.so位于核心的位置，它对上层的提供的接口主要是MediaPlayer类，libmedia_jni.so通过调用MediaPlayer类提供对JAVA的接口，并且实现了android.media.MediaPlayer类。

libmediaplayerservice.so是Media的服务器，它通过继承libmedia.so的类实现服务器的功能，而libmedia.so中的另外一部分内容则通过进程间通讯和libmediaplayerservice.so进行通讯。libmediaplayerservice.so的真正功能通过调用PV Player来完成。
MediaPlayer部分的头文件在frameworks/base/include/media/目录中，这个目录是和libmedia.so库源文件的目录frameworks/base/media/libmedia/相对应的。主要的头文件有以下几个：
IMediaPlayer.h
IMediaPlayerClient.h
IMediaPlayerService.h
mediaplayer.h
MediaPlayerInterface.h

mediaplayer.h提供了对上层的接口，而其他的几个头文件都是提供一些接口类（即包含了纯虚函数的类），这些接口类必须被实现类继承才能够使用。

整个MediaPlayer库和调用的关系如下图所示：

运行的时候，大致可以分成Client和Server两个部分，分别在两个进程中运行，使用Binder机制实现IPC通讯。从框架结构上来看，IMediaPlayerService.h、IMediaPlayerClient.h和MediaPlayer.h三个类定义了MeidaPlayer的接口和架构，MediaPlayerService.cpp和mediaplayer.cpp两个文件用于MeidaPlayer架构的实现，MeidaPlayer的具体功能在PVPlayer（库libopencoreplayer.so）中的实现。

2.1 IMediaPlayerClient.h
描述一个MediaPlayer客户端的接口

class IMediaPlayerClient: public IInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(MediaPlayerClient);
virtual void notify(int msg, int ext1, int ext2) = 0;
};

class BnMediaPlayerClient: public BnInterface<IMediaPlayerClient>
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
};
在定义中，IMediaPlayerClient类继承IInterface，并定义了一个MediaPlayer客户端的接口，BnMediaPlayerClient继承了BnInterface<IMediaPlayerClient>，这是为基于Android的基础类Binder机制实现在进程通讯而构建的。事实上，根据BnInterface类模版的定义，BnInterface<IMediaPlayerClient>类相当于双继承了BnInterface和ImediaPlayerClient，这是Android一种常用的定义方式。

2.2 mediaplayer.h
对外的接口类，它最主要是定义了一个MediaPlayer类：

class MediaPlayer : public BnMediaPlayerClient
{
public:
MediaPlayer();
~MediaPlayer();
void onFirstRef();
void disconnect();
status_t setDataSource(const char *url);
status_t setDataSource(int fd, int64_t offset, int64_t length);
status_t setVideoSurface(const sp<Surface>& surface);
status_t setListener(const sp<MediaPlayerListener>& listener);
status_t prepare();
status_t prepareAsync();
status_t start();
status_t stop();
status_t pause();
bool isPlaying();
status_t getVideoWidth(int *w);
status_t getVideoHeight(int *h);
status_t seekTo(int msec);
status_t getCurrentPosition(int *msec);
status_t getDuration(int *msec);
status_t reset();
status_t setAudioStreamType(int type);
status_t setLooping(int loop);
status_t setVolume(float leftVolume, float rightVolume);
void notify(int msg, int ext1, int ext2);
static sp<IMemory> decode(const char* url, uint32_t *pSampleRate, int* pNumChannels);
static sp<IMemory> decode(int fd, int64_t offset, int64_t length, uint32_t *pSampleRate, int* pNumChannels);
//……
}

从接口中可以看出MediaPlayer类刚好实现了一个MediaPlayer的基本操作，例如播放（start）、停止（stop）、暂停（pause）等。

另外的一个类DeathNotifier在MediaPlayer类中定义，它继承了IBinder类中的DeathRecipient类：
class DeathNotifier: public IBinder:: DeathRecipient
{
public:
DeathNotifier() {}
virtual ~DeathNotifier();
virtual void binderDied(const wp<IBinder>& who);
};
事实上，MediaPlayer类正是间接地继承了IBinder，而MediaPlayer:: DeathNotifier类继承了IBinder:: DeathRecipient，这都是为了实现进程间通讯而构建的。

2.3 IMediaPlayer.h
主要的的内容是一个实现MediaPlayer功能的接口：

class IMediaPlayer: public IInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(MediaPlayer);
virtual void disconnect() = 0;
virtual status_t setVideoSurface(const sp<ISurface>& surface) = 0;
virtual status_t prepareAsync() = 0;
virtual status_t start() = 0;
virtual status_t stop() = 0;
virtual status_t pause() = 0;
virtual status_t isPlaying(bool* state) = 0;
virtual status_t getVideoSize(int* w, int* h) = 0;
virtual status_t seekTo(int msec) = 0;
virtual status_t getCurrentPosition(int* msec) = 0;
virtual status_t getDuration(int* msec) = 0;
virtual status_t reset() = 0;
virtual status_t setAudioStreamType(int type) = 0;
virtual status_t setLooping(int loop) = 0;
virtual status_t setVolume(float leftVolume, float rightVolume) = 0;
};

class BnMediaPlayer: public BnInterface<IMediaPlayer>
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
};

在IMediaPlayer类中，主要定义MediaPlayer的功能接口，这个类必须被继承才能够使用。值得注意的是，这些接口和MediaPlayer类的接口有些类似，但是它们并没有直接的关系。事实上，在MediaPlayer类的各种实现中，一般都会通过调用IMediaPlayer类的实现类来完成。

2.4 头文件IMediaPlayerService.h
描述一个MediaPlayer的服务，定义方式如下所示：

class IMediaPlayerService: public IInterface
{
public:
DECLARE_META_INTERFACE(MediaPlayerService);
virtual sp<IMediaPlayer> create(pid_t pid, const sp<IMediaPlayerClient>& client, const char* url) = 0;
virtual sp<IMediaPlayer> create(pid_t pid, const sp<IMediaPlayerClient>& client, int fd, int64_t offset, int64_t length) = 0;
virtual sp<IMemory> decode(const char* url, uint32_t *pSampleRate, int* pNumChannels) = 0;
virtual sp<IMemory> decode(int fd, int64_t offset, int64_t length, uint32_t *pSampleRate, int* pNumChannels) = 0;
};

class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>
{
public:
virtual status_t onTransact( uint32_t code,
const Parcel& data,
Parcel* reply,
uint32_t flags = 0);
};

由于有纯虚函数，IMediaPlayerService 以及BnMediaPlayerService必须被继承实现才能够使用，在IMediaPlayerService定义的create和decode等接口，事实上是必须被继承者实现的内容。注意，create的返回值的类型是sp<IMediaPlayer>，这个IMediaPlayer正是提供实现功能的接口。

3 实现
3.1 App
在packages/apps/Music/src/com/android/music/里的MediaPlaybackService.java文件中，包含了对MediaPlayer的调用。

在MediaPlaybackService.java中包含对包的引用：
import android.media.MediaPlayer;

在MediaPlaybackService类的内部，定义了MultiPlayer类：
private class MultiPlayer {
private MediaPlayer mMediaPlayer = new MediaPlayer();
}

MultiPlayer类中使用了MediaPlayer类，其中有一些对这个MediaPlayer的调用，调用的过程如下所示：
mMediaPlayer.reset();
mMediaPlayer.setDataSource(path);
mMediaPlayer.setAudioStreamType(AudioManager.STREAM_MUSIC);
reset,setDataSource和setAudioStreamType等接口就是通过JAVA本地调用（JNI）来实现的。

3.2 Jni
在frameworks/base/media/jni/android_media_MediaPlayer.cpp中实现,其中android_media_MediaPlayer_reset函数的实现如下所示：
static void android_media_MediaPlayer_reset(JNIEnv *env, jobject thiz)
{
sp<MediaPlayer> mp = getMediaPlayer(env, thiz);
if (mp == NULL ) {
jniThrowException(env, "java/lang/IllegalStateException", NULL);
return;
}
process_media_player_call( env, thiz, mp->reset(), NULL, NULL );
}
先获取一个MediaPlayer指针，通过对它的调用来实现实际的功能。

register_android_media_MediaPlayer用于将gMethods注册为的类"android/media/MediaPlayer"，其实现如下所示。
static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env)
{
jclass clazz;
clazz = env->FindClass("android/media/MediaPlayer");
// ......
return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));
}

"android/media/MediaPlayer"对应JAVA的类android.media.MediaPlayer。

3.3 libmedia.so
frameworks/base/media/libmedia/mediaplayer.cpp文件实现mediaplayer.h提供的接口，其中一个重要的片段如下所示：
const sp<IMediaPlayerService>& MediaPlayer::getMediaPlayerService()
{
Mutex::Autolock _l(mServiceLock);
if (mMediaPlayerService.get() == 0) {
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
sp<IBinder> binder;
do {
binder = sm->getService(String16("media.player"));
if (binder != 0)
break;
LOGW("MediaPlayerService not published, waiting...");
usleep(500000); // 0.5 s
} while(true);
if (mDeathNotifier == NULL) {
mDeathNotifier = new DeathNotifier();
}
binder->linkToDeath(mDeathNotifier);
mMediaPlayerService = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);
}
LOGE_IF(mMediaPlayerService==0, "no MediaPlayerService!?");
return mMediaPlayerService;
}
其中最重要的一点是binder = sm->getService(String16("media.player"));这个调用用来得到一个名称为"media.player"的服务，这个调用返回值的类型为IBinder，根据实现将其转换成类型IMediaPlayerService使用。

一个具体的函数setDataSource如下所示：
status_t MediaPlayer::setDataSource(const char *url)
{
LOGV("setDataSource(%s)", url);
status_t err = UNKNOWN_ERROR;
if (url != NULL) {
const sp<IMediaPlayerService>& service(getMediaPlayerService());
if (service != 0) {
sp<IMediaPlayer> player(service->create(getpid(), this, url));
err = setDataSource(player);
}
}
return err;
}
在函数setDataSource函数中，调用getMediaPlayerService得到了一个IMediaPlayerService，又从IMediaPlayerService中得到了IMediaPlayer类型的指针，通过这个指针进行具体的操作。

其他一些函数的实现也与setDataSource类似。
libmedia.so中的其他一些文件与头文件的名称相同，它们是：
libs/media/IMediaPlayerClient.cpp
libs/media/IMediaPlayer.cpp
libs/media/IMediaPlayerService.cpp

为了实现Binder的具体功能，在这些类中还需要实现一个BpXXX的类，例如IMediaPlayerClient.cpp的实现如下所示：

class BpMediaPlayerClient: public BpInterface<IMediaPlayerClient>
{
public:
BpMediaPlayerClient(const sp<IBinder>& impl)
: BpInterface<IMediaPlayerClient>(impl){}
virtual void notify(int msg, int ext1, int ext2)
{
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(IMediaPlayerClient::getInterfaceDescriptor());
data.writeInt32(msg);
data.writeInt32(ext1);
data.writeInt32(ext2);
remote()->transact(NOTIFY, data, &reply, IBinder::FLAG_ONEWAY);
}
};
还需要实现定义宏IMPLEMENT_META_INTERFACE，这个宏将被展开，生成几个函数：
IMPLEMENT_META_INTERFACE(MediaPlayerClient, "android.hardware.IMediaPlayerClient");

以上的实现都是基于Binder框架的实现方式，只需要按照模版实现即可。其中BpXXX的类为代理类（proxy），BnXXX的类为本地类（native）。代理类的transact函数和本地类的onTransact函数实现对应的通讯。

3.4 libmediaservice.so
frameworks/base/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.cpp 实现服务"media.player"，MediaPlayerService继承于BnMediaPlayerService，又定义了类Client，

MediaPlayerService::Client继承了BnMediaPlayer

class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
{
class Client : public BnMediaPlayer
}

在MediaPlayerService中具有如下一个静态函数instantiate：

void MediaPlayerService::instantiate() {
defaultServiceManager()->addService(
String16("media.player"), new MediaPlayerService());
}
在instantiate函数中，调用IServiceManager的一个函数addService，向其中增加了一个名为"media.player"的服务。
这个名为"media.player"的服务和mediaplayer.cpp中调用getService中得到的使用一样名称。因此，在这里调用addService增加服务在mediaplayer.cpp中可以按照名

称"media.player"来使用。这就是使用Binder实现进程间通讯的（IPC）的作用，事实上这个MediaPlayerService类是在服务中运行的，而mediaplayer.cpp调用的功能在应用中运行，二者并不是一个进程。但是在mediaplayer.cpp却像一个进程的调用一样调用MediaPlayerService的功能。

在MediaPlayerService.cpp中的createPlayer函数如下所示：
static sp<MediaPlayerBase> createPlayer(player_type playerType, void* cookie,
notify_callback_f notifyFunc)
{
sp<MediaPlayerBase> p;
switch (playerType) {
case PV_PLAYER:
LOGV(" create PVPlayer");
p = new PVPlayer();
break;
case SONIVOX_PLAYER:
LOGV(" create MidiFile");
p = new MidiFile();
break;
case VORBIS_PLAYER:
LOGV(" create VorbisPlayer");
p = new VorbisPlayer();
break;
}
//……
return p;
}
在这里根据playerType的类型建立不同的播放器：对于大多数情况，类型将是PV_PLAYER，这时会调用了new PVPlayer()建立一个PVPlayer，然后将其指针转换成MediaPlayerBase来使用；对于Mini文件的情况，类型为SONIVOX_PLAYER，将会建立一个MidiFile；对于Ogg Vorbis格式的情况，将会建立一个VorbisPlayer(OGG Vobis是一种音频压缩格式，与MP3等的音乐格式类似,它具有完全免费、开放和没有专利限制的特点。)

值得注意的是PVPlayer、MidiFile和VorbisPlayer三个类都是继承MediaPlayerInterface，而MediaPlayerInterface又是继承MediaPlayerBase，因此三者具有相同接口类型。只有创建的时候会调用各自的构造函数，在创建之后，将只通过MediaPlayerBase接口来MediaPlayerBase控制它们。

在frameworks/base/media/libmediaplayerservice目录中，MidiFile.cpp的实现MidiFile，VorbisPlayer.cpp实现VorbisPlayer

3.5 libopencoreplayer.so
PV Player在external/opencore/中实现，是一个基于OpenCore的Player的实现。具体实现的文件为playerdriver.cpp。其中实现了两个类：PlayerDriver和PVPlayer。PVPlayer通

过调用PlayerDriver的函数实现具体的功能。

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