Android(安卓)Audio底层原理(一)

一. 底层背景初探

了解了AudioTrack的上层实现只是非常微小的一步。因为在Android的四层架构中，所有的AudioTrack.java以及其他的java类都是framework层中的元素，没有HAL层以及更下层的Linux Kernel是根本做不到播放功能的。可以简单理解为下图，Libraries依赖可以当作HAL层的主要工作。

二. 仍从AudioTrack类说起

之前所说的AudioTrack样例中的部分Java方法，其实都对应了在Hal层的native方法，直接上代码

... ...

public void play( ){

    final int delay = getStartDelayMS( );               //AudioTrack继承父类计算播放时延方法

    if(delay == 0){

        startImpl();

   }

    else{

        new Thread( ){

             public void run( ){

                   Thread.sleep(delay);                       //播放器player启动，audioMedia还未输入，推迟启动

                   baseSetStartDelayMS(0);

                   startImpl();

               }

           }

    }

}

private void startImpl( ){

     synchronized(mPlayStateLock){

          baseStart( );

          native_start();

          mPlayState = PLAYSTATE_PLAYING;

    }

}

... ...

仔细搜索AudioTrack.java发现native_start其实是jni映射到Hal层的java本地方法。同理，你所看到的stop( )，realese( )，pause( )全都依靠C++的函数实现，AudioTrack中主要本地方法如下:

... ...

private native final void native_finalize();
public native final void native_release();

private native final void native_start();

private native final void native_stop();

private native final void native_pause();

private native final void native_flush();

private native final int native_write_byte(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes, int format, boolean isBlocking);

private native final int native_write_short(short[] audioData, int offsetInShorts, int sizeInShorts, int format, boolean isBlocking);

private native final int native_write_float(float[] audioData, int offsetInFloats, int sizeInFloats, int format, boolean isBlocking);

... ...

三. JNI方法生成（Tip）

Java当中一旦引入native方法，需要利用javah生成.h头文件，将.h中定义的函数在.c或.cpp中进行实现。

这个过程的实现首先需要将android.jar加入环境变量。对于Linux操作系统，主要办法为

# cp android.jar ./usr/bin //不可用mv，mv相当于剪切，这样Android Studio缺乏Library了

接下来主要过程可以描述为，例如我的Demo.java路径为android/app/src/main/java/sample/

（1）生成.class

package sample

public class Demo{ ... }

我利用java compiler生成.class

xzhan150@GOT120CND80941NN:/android/app/src/main/java/sample$ javac Demo.java

(2) 生成.h头文件

需要退到package的上层目录，(必须和(1)操作在同一个console中！否则会报Demo class not found错误) 如下:

xzhan150@GOT120CND80941NN:/android/app/src/main/java$ javah -jni sample.Demo

这样就会在/android/app/src/main/java路径下生成sample_Demo.h头文件了

四. JNI路径查找

言归正传，找到AudioTrack.java中的native方法，在整个源代码目录下查找。例如我想要寻找包含native_start的代码块，可以利用如下命令:

xzhan150@GOT120CND80941NN:/workspace/frameworks$ grep -rn 'native_start'
base/media/java/android/media/AudioTrack.java:2102:            native_start();
base/media/java/android/media/AudioTrack.java:3192:    private native final void native_start();
base/media/java/android/media/MediaCodec.java:2051:        native_start();
base/media/java/android/media/MediaCodec.java:2057:    private native final void native_start();
base/media/java/android/media/AudioRecord.java:989:            if (native_start(MediaSyncEvent.SYNC_EVENT_NONE, 0) == SUCCESS) {
base/media/java/android/media/AudioRecord.java:1012:            if (native_start(syncEvent.getType(), syncEvent.getAudioSessionId()) == SUCCESS) {
base/media/java/android/media/AudioRecord.java:1761:    private native final int native_start(int syncEvent, int sessionId);
base/media/jni/android_media_MediaCodec.cpp:1965:    { "native_start", "()V", (void *)android_media_MediaCodec_start },
base/core/java/com/android/internal/os/FuseAppLoop.java:81:            native_start(mInstance);
base/core/java/com/android/internal/os/FuseAppLoop.java:311:    native void native_start(long ptr);
base/core/jni/com_android_internal_os_FuseAppLoop.cpp:188:        "native_start",
base/core/jni/android_media_AudioTrack.cpp:1281:    {"native_start",         "()V",      (void *)android_media_AudioTrack_start},
base/core/jni/android_media_AudioRecord.cpp:839:    {"native_start",         "(II)I",    (void *)android_media_AudioRecord_start},

... ...

可以看到base/core/jni/android_media_AudioTrack.cpp是我们想要定位的native方法所在.cpp的C++函数实现。

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