Android图形系统之libui

1. libui简介
libui是Android图形库的本地框架，负责提供图形界面（Surface）的框架。libui不仅仅负责图形界面框架，

还提供处理事件输入、摄像头输出、Overlay显示等框架，是整个图形用户交互（GUI）系统的中枢。

头文件位置 /frameworks/base/include/ui
源文件文章 /frameworks/base/libs/ui
编译生成动态链接库libui.so

2. libui库包含内容
1）Camera相关框架及底层接口
2）Event / Key event事件处理
3）Overlay相关框架和底层接口
4）定义一些图形显示相关数据结构（Rect、Region和PixelFormat）
5）Framebuffer管理和显存分配
6）Surface图形界面框架

主要分析一下显示控制机制及图形界面框架。

3. Framebuffer管理和显存分配
3.1设备初始化
libui定义了FramebufferNativeWindow类，在构造函数中加载Gralloc硬件模块，并通过该模块提供的接口打

开Linux的Framebuffer设备，同时将打开Gralloc模块。设备打开后，将初始化FramebufferNativeWindow的

参数，将显示缓冲区设置为2，同时向系统申请两块NativeBuffer结构用于存储显示设备的双缓冲，再调用

Gralloc模块的alloc接口分配显存空间。以下为部分初始化代码：
if (hw_get_module(GRALLOC_HARDWARE_MODULE_ID, &module) == 0) {
err = framebuffer_open(module, &fbDev);
err = gralloc_open(module, &grDev);
// initialize the buffer FIFO
mNumBuffers = 2;
mNumFreeBuffers = 2;
mBufferHead = mNumBuffers-1;
buffers[0] = new NativeBuffer(
fbDev->width, fbDev->height, fbDev->format, GRALLOC_USAGE_HW_FB);
buffers[1] = new NativeBuffer(
fbDev->width, fbDev->height, fbDev->format, GRALLOC_USAGE_HW_FB);
err = grDev->alloc(grDev, fbDev->width, fbDev->height, fbDev->format,
GRALLOC_USAGE_HW_FB, &buffers[0]->handle, &buffers[0]->stride);
err = grDev->alloc(grDev, fbDev->width, fbDev->height, fbDev->format,
GRALLOC_USAGE_HW_FB, &buffers[1]->handle, &buffers[1]->stride);
… …
3.2 共享式分配显存
相对于Gralloc模块采用独立内存空间作为显示缓冲区，libui提供了一套通过ashmem机制，和系统主存共享分

配显存的方案。这种方案适用于物理内存较少且对显示要求低的设备。该策略通过宏定义

GRALLOC_USAGE_HW_MASK进行判断，如果标志位没有被置位，则初始化sw_gralloc_handle_t结构体。
sw_gralloc_handle_t::alloc负责申请共享内存，根据图形格式计算需要申请的图形尺寸，计算公式为

size= bpp * w * h，另外需要保证size为PAGE_SIZE对齐。调用ashmem_create_region函数申请空间，调

用ashmem_set_prot_region设置参数，最后用mmap获取申请空间的内存地址。
int fd = ashmem_create_region("sw-gralloc-buffer", size);
int prot = PROT_READ;
if (usage & GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_MASK)
prot |= PROT_WRITE;
ashmem_set_prot_region(fd, prot) ;
void* base = mmap(0, size, prot, MAP_SHARED, fd, 0);
sw_gralloc_handle_t::registerBuffer会判断当前进程是否与sw_gralloc_handle_t相同，若不相同需要

重新mmap，获取新的内存地址。
if (hnd->pid != getpid()) {
void* base = mmap(0, hnd->size, hnd->prot, MAP_SHARED, hnd->fd, 0);
hnd->base = intptr_t(base);
}

4. libui中的Surface图形界面框架
libui库提供了Surface图形界面框架，包括上层应用的调用接口和于SurfaceFlinger库的通信接口，图形界面

的具体实现由SurfaceFlinger库完成。Android上层应用的调用接口主要包含SurfaceComposerClient、

SurfaceControl和Surface三个主要数据结构。
4.1 创建SurfaceComposerClient客户端
上层启动一个新的图形会话，首先要建立一个SurfaceComposerClient对象，用来创建图形会话客户端。

SurfaceComposerClient在其构造函数中调用getComposerService()，返回ISurfaceComposer接口，在调用

ISurfaceComposer:createConnection()，通过binder和SurfaceFlinger库通讯，最终SurfaceFlinger库返

回一个ISurfaceFlingerClient接口。

4.2 创建一个Surface
创建SurfaceComposerClient对象后，可以调用createSurface()创建一个新的Surface，实际上是调用

ISurfaceFlingerClient接口的createSurface()，通过binder进入SurfaceFlinger创建真正的显示Layer。

创建成功后将返回一个SurfaceControl类型的对象。

4.3 获取Surface和ISurface
SurfaceControl对象可使用getSurface()获取Surface对象。这两个数据结构分工不同，SurfaceControl主

要负责设置图形界面的参数，Surface则提供了控制图形界面的接口。Surface可以通过getISurface()获取服

务器端ISurface的接口，利用ISurface的接口，通过binder进程间通讯机制和服务器端传输Surface数据。

4.4 客户端和服务端模型
图中Server下层即SurfaceFlinger实现，这里没有列出。解释一下我理解的客户和服务端模型，上层图形应用

程序利用SurfaceComposerClient、SurfaceControl及Surface对象向服务端申请Surface，获取控制Surface

的接口ISurfaceXXX，利用该接口提供的Binder进程通讯机制和服务端进行通讯和数据交换。服务端指libui提

供的Surface框架和libsurfaceflinger库，系统启动时将SurfaceFlinger注册为系统服务，负责处理所有客

户端拥有的Surface，决定当前显示内容及数据更新情况。

转：http://blog.sina.com.cn/s/blog_60862cad01011eqx.html

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