Android之Media播放器源码分析(framework——native)

一、概述：

声明：下面我们看的是Android 4.0版本下的Media播放器的框架，我们首先从一个简单的media播放器apk源码入手，从Java->JNI->C/C++一步步研究Android是如何通过Java一个MediaPlayer实现解码到屏幕的输出。

通常在Android中播放视频用到的是MediaPlayer类，展示视频使用的是SurfaceView控件。

二、apk实现：

我们首先在main.xml布局文件中添加用于视频画面绘制的SurfaceView控件：

<SurfaceView android:layout_width="fill_parent"android:layout_height="240dip"android:id="@+id/surfaceView"/>

例如我们编写一个简单的视频播放器调用的常用方法如下。

SurfaceView surfaceView = (SurfaceView)this.findViewById(R.id.surfaceView);  surfaceView.getHolder().setFixedSize(720, 576);  //设置分辨率   /*下面设置Surface不维护自己的缓冲区，而是等待屏幕的渲染引擎将内容推送到用户面前*/  surfaceView.getHolder().setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);  /* new 一个播放器 mediaPlayer */MediaPlayer mediaPlayer = new MediaPlayer();  mediaPlayer.reset();//重置为初始状态   mediaPlayer.setAudioStreamType(AudioManager.STREAM_MUSIC);  /* 设置Video影片以SurfaceHolder播放 */  mediaPlayer.setDisplay(surfaceView.getHolder());  mediaPlayer.setDataSource("/mnt/sdcard/test.ts");  mediaPlayer.prepare();//缓冲    mediaPlayer.start();//播放   mediaPlayer.pause();//暂停播放   mediaPlayer.start();//恢复播放   mediaPlayer.stop();//停止播放   mediaPlayer.release();//释放资源

三、源码分析

我们首先来看MediaPlayer类，Java层的MediaPlayer.java位于frameworks/base/media/java/android/media/目录下：

public class MediaPlayer{...static {System.loadLibrary("media_jni");native_init();}private int mNativeContext;private int mNativeSurfaceTexture;private int mListenerContext;private SurfaceHolder mSurfaceHolder;private EventHandler mEventHandler;public MediaPlayer() {Looper loop;if((loop = Looper.myLooper()) != null) {mEventHandler = new EventHandler(this, looper);} else if((looper = Looper.getMainLooper()) != null) {mEventHandler = new EventHandler(this. looper);} else {mEventHandler = null;}native_setup(new WeakReference<MediaPlayer>(this));}....}

(一) static代码块

首先会加载libmedia_jni.so库，调用native_init()方法，对应JNI接口为

android_media_MediaPlayer_native_init(JNIEnv* env){jclass clazz;class = env->FindClass("android/media/MediaPlayer");fields.context = env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext");// Java类中保存JNI层的mediaplayer对象/* JNI 事件通知Java，static 函数 */fields.post_event = env->GetStaticMethodID(clazz, "postEventFromNative", "(Ljava/lang/Object;IIILjava/lang/Object;)V");fields.surface_texture = env->GetFieldID(clazz, "mNativeSurfaceTexture", "I");jclass surface = env->FindClass("android/view/Surface");fields.bitmapClazz = env->FindClass("android/graphics/Bitmap");fields.bitmapContstructor = env->GetMethodID(fields.bitmapClazz, "<init>", "(I[BZ[BI)V");// 找到Bitmap的构造函数}

(二) 构造方法 MediaPlayer

这里在MediaPlayer构造函数中会new 一个 EventHandler，其中EventHandler是MediaPlayer的一个内部类，继承于Handler。用于处理各种消息：MEDIA_PREPARED、MEDIA_PLAYBACK_COMPLETE、MEDIA_BUFFERING_UPDATE、MEDIA_SEEK_COMPLETE、MEDIA_SET_VIDEO_SIZE、MEDIA_ERROR、MEDIA_INFO、MEDIA_TIMED_TEXT、MEDIA_NOP等消息，对此分别调用接口OnPreparedListener的onPrepared()、OnCompletionListener的onCompletion()、OnBufferingUpdateListener的onBufferingUpdate()。。。等方法来处理，而这些方法我们都可以通过实现相应的接口来处理。

重点还是native_setup(new WeakReference<MediaPlayer>(this))这句话，调用的JNI方法：

android_media_MediaPlayer_setup(JNIEnv* env, JObject thiz, jobject weak_this){/* 这里参数中：thiz代码Java层的MediaPlayer对象，weak_this表示对Java层MediaPlayer对象的弱引用*//* 这里首先在JNI层 new 一个 MediaPlayer对象 */sp<MediaPlayer> mp = new MediaPlayer();// Create new listener and give it to MediaPlayersp<JNIMediaPlayerListener> listener = new JNIMediaPlayerListener(env, thiz, weak_this);mp->setListener(listener);setMediaPlayer(env, thiz, mp);// Stow out new C++ MediaPlayer}

这里我们首先看看JNIMediaPlayerListener类:

class JNIMediaPlayerListener : public MediaPlayerListener{public:JNIMediaPlayerListener(JNIEnv* env, jobject thiz, jobject weak_thiz);~JNIMediaPlayerListener();virtual void notify(int msg, int ext1, int ext2, const Parcel *obj = NULL);private:JNIMediaPlayerListener();jclass mClass;//对 MediaPlayer类的引用jobject mObject; // 对Java层MediaPlayer对象的弱引用}

我们只需要重点关注下notify这个函数，用于JNI层向Java层通知事件，以后在分析底层播放的时候我们会用到：

void JNIMediaPlayerListener::notify(int msg, int ext1, int ext2, const Parcel *obj = NULL){JNIEnv *env = AndroidRuntime::getJNIEnvt();if(obj && obj->dataSize() > 0){jbyteArray jArray = env->NewByteArray(obj->dataSize());jbyte *nArray = env->GetByteArrayElements(jArray, NULL);memcpy(nArray, obj->data(), obj->dataSize());env->ReleaseByteArrayElements(jArray, nArray, 0);env->CallStaticVoidMethod(mClass, fields.post_event, mObject, msg, ext1, ext2, jArray);env->DeleteLocalRef(jArray);}elseenv->CallStaticVoidMethod(mClass, fields.post_event, mObject, msg, ext1, ext2, NULL);}

我们在前面native_init的JNI实现中初始化了fields.post_event对应的是Java层MediaPlayer对象中的postEventFromNative，

private static void postEventFromNative(Object mediaplayer_ref, int what, int arg1, int arg2, Object obj){MediaPlayer mp = (MediaPlayer)((WeakReference)mediaplayer_ref).get();Message m = mp.mEventHandler.obtainMessage(what, arg1, arg2, obj);mp.mEventHandler.sendMessage(m);}最后是通过EventHandler来处理。

现在我们看看构造JNI层的MediaPlayer类：定义在frameworks/base/include/media/mediaplayer.h中

class MediaPlayer : public BnMediaPlayerClient, public virtual IMediaDeathNotifier{public:MediaPlayer();~MediaPlayer();void died();void disconnect();status_t setDataSource(const char* url, const KeyedVector<String8, String8> *headers);...status_t setVideoSurfaceTexture(const sp<ISurfaceTexture>& surfaceTexture);status_t setListener(const sp<MediaPlayerListener>& listener);status_t prepare();status_t start();status_t stop();status_t pause();...void notify(int msg, int ext1, int ext2, const Parcel &obj = NULL);static sp<IMemory> decode(const char* url, uint32_t *pSampleRate, int *pNumChannels, int *pFormat);status_t setAudioSessionID(int sessionId);....private:sp<IMediaPlayer> mPlayer;// 对应着MediaPlayerService内部类Client在客户端的代理，相当于BpMediaPlayerthread_id_t mLockThreadId;sp<MediaPlayerListener> mListener;....};

new 完MediaPlayer对象之后，设置其监听变量mListener = listener，然后将其保存到Java层对象中。

static sp<MediaPlayer> setMediaPlayer(JNIEnv* env, jobject thiz, const sp<MediaPlayer>& player){Mutex::Autolock l(sLock);sp<MediaPlayer> old = (MediaPlayer*)env>GetIntField(thiz, fields.context);if(player.get())player->incStrong(thiz);// 增加player对象强引用计数if(old != 0)old->decStrong(thiz);// 对原来的Java层保存的JNI层MediaPlayer对象减少强引用计数// 将新的player对象保存到Java层的thiz对象的fields.context对应的变量mNativeContext中env->SetIntField(thiz, fields.context, (int)player.get());return old;}

（三）设置播放器参数

好了，前面这么多就是我们在Java代码中调用MediaPlayer mp = new MediaPlayer()，Android整个Media所需要执行的过程，下面我们继续执行mp.reset() 和 mp.setAudioStreamType(AudioManager.STREAM_MUSIC);这两个函数比较简单都是直接调用到JNI层函数，我们直接跳到JNI函数：

static void android_media_MediaPlayer_reset(JNIEnv *env, jobject thiz){sp<MediaPlayer> mp = getMediaPlayer(env, thiz);process_media_player_call(env, thiz, mp->reset(), NULL, NULL);}

调用的C++层MediaPlayer的reset()函数，其reset()就是设置相应的播放器状态等，如mCurrentState = MEDIA_PLAYER_IDLE将MediaPlayer类的mPlayer对象设置为0.（这里的sp<IMediaPlayer> mPlayer对应的就是IMediaPlayer的Bp客户端的代理，实际类型为MediaPlayerService的内部类Client。）

status MediaPlayer::setAudioStreamType(int type)就是根据当前播放器的状态类配置mStreamType变量，如果当前MediaPlayer对象已经调用过了prepare()，播放器进入了MEDIA_PLAYER_PREPARED状态则无法设置streamType。

下面我们看看mp.setDisplay()设置播放器显示输出。

public vodi setDisplay(SurfaceHolder sh){mSurfaceHolder = sh;Surface surface;surface = sh.getSurface();_setVideoSurface(surface);// 调用JNI函数updateSurfaceScreenOn();}

这里的SurfaceHolder实际是一个接口，需要继承类去实现，定义frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceHolder.java

我们看到注释介绍：Abstract interface to someone holding a display surface. Allows you to control the surface size and format, edit the pixels in the surface, and monitor changes to the surface.

原来是一个抽象接口类，里面封装了Surface，主要用于对Surface的控制操作如：改变大小、格式、像素等。

_setVideoSurface()在JNI层实现为：

static void setVideoSurface(JNIEnv* env, jobject thiz, jobject jsurface, jboolean mediaPlayerMustBeAlive = true){sp<MediaPlayer> mp = getMediaPlayer(env, thiz);decVideoSurfaceRef(env, thiz);// 减少Java类中mNativeSurfaceTexture保存的JNI层对之前ISurfaceTexture对象的弱引用// Surface 是Android中比较复杂的一个模块，我们以后再分析，现在只需要知道是一块显示区域就行了。sp<ISurfaceTexture> new_st;sp<Surface> surface(Surface_getSurface(env, jsurface));new_st = surface->getSurfaceTexture();new_st->incStrong(thiz);env->SetIntField(thiz, fields.surface_texture, (int)new_st.get());// 重新设置到Java类中mNativeSurfaceTexture保存的JNI层对象的引用mp->setVideoSurfaceTexture(new_st);}

（四）设置播放源setDataSource

setDataSource()设置播放源，对应的JNI函数为：static void android_media_MediaPlayer_setDataSource(JNIEnv *env, jobject thiz, jstring path){android_media_MediaPlayer_setDataSourceAndHeaders(env, thiz, path, NULL, NULL);}

调用的是mp.setDataSource(path, NULL);

status_t MediaPlayer::setDataSource(const char* url, const KeyedVector<String8, String8>* headers){const sp<IMediaPlayerService>& service(getMediaPlayerService());sp<IMediaPlayer> player(service->create(getpid(), this, mAudioSessionId));player->setDataSource(url, headers);attachNewPlayer(player);}

这里首先 MediaPlayer的基类IMediaDeathNotifier的static函数getMediaPlayerService()函数获取MediaPlayerService的代理BpMediaPlayerService，然后通过Binder通信调用IMediaPlayerService的create()函数，传入的参数分别为当前线程的PID，当前MediaPlayer对象和前面获取的mAudioSessionId，返回一个IMediaPlayer对象实际类型为MediaPlayerService内部类型Client。

sp<IMediaPlayerService> IMediaDeathNotifier::sMediaPlayerService;const sp<IMediaPlayerService>& IMediaDeathNotifier::getMediaPlayerService(){if(sMediaPlayerService.get() == 0) {sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();sp<IBinder> binder;do {binder = sm->getService(String16("media.player"));if(binder != 0)break;usleep(500000);// 0.5 s} while(true);if(sDeathNotifier == NULL)sDeathNotifier = new DeathNotifier();}binder->linkToDeath(sDeathNotifier);sMediaPlayerService = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);return sMediaPlayerService;}

这里调用的service->create(getpid(), this, mAudioSessionId); 是通过Binder通信调用到MediaPlayerService::create()。

@frameworks/base/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.cpp

class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService{class Client;class AudioOutput : public MediaPlayerBase::AudioSink{public:AudioOutput(int sessionId);virtual ~AutioOutput();virtual status_t open(uint32_t sampleRate, int channelCount, int format, int bufferCount, AudioCallback cb, void *cookie);virtual void start();virtual ssize_t write(const void* buffer, size_t size);...private:AudioTrack* mTrack;AudioCallback mCallback;...};class AudioCache : public MediaPlayserBase::AudioSink{...};public:static void instantiate();// start the MediaPlayerServicevirtual sp<IMediaPlayer> create(pid_t pid, cosnt sp<IMediaPlayerClient>& client, int audioSessionId);virtual sp<IOMX> getOMX();...private:virtual MediaPlayerService();virtual ~MediaPlayerService();SortedVector< wp<Client> > mClient;SortedVector< wp<MediaRecorderClient> > mMediaRecorderClients;sp<IOMX> mOMX;// 有个内部类 Clientclass Client : public BnMediaPlayer {public:virtual status_t setVideoSurfaceTexture(const sp<ISurfaceTexture>& surfaceTexture);virtual status_t prepareAsync();virtual status_t start();...sp<MediaPlayerBase> createPlayer(player_type playerType);virtual status_t setDataSource(const char* url, ...);static void notify(void* cookie, int msg, int ext1, int ext2, const Parcel *obj);private:friend class MediaPlayerService;Client(const sp<MediaPlayerService>& service, pid_t pid, int32_t connId, const sp<IMediaPlayerClient>& client, int audioSessionId, uid_t uid);sp<MediaPlayerBase> mPlayer;sp<MediaPlayerService> mService;sp<IMediaPlayerClient> mClient;};};

这里看下MediaPlayerService的create函数：

sp<IMediaPlayer> create(pid_t pid, cosnt sp<IMediaPlayerClient>& client, int audioSessionId){int32_t connId = android_atomic_inc(&mNextConnId);// 穿入参数分别为：当前MediaPlayerService对象、客户端进程pid、客户端MediaPlayer对象的引用、audioSessionId等sp<Client> c = new Client(this, pid, client, audioSessionId, IPCThreadState::self()->getCallingUid());wp<Client> w = c; // Client的构造函数就是一些简单的给变量赋值操作了mClients.add(w);return c;}

分析到这里我们在Java中调用setDataSource()的时候底层MediaPlayer类首先通过Binder获取MediaPlayerService的代理BpMediaPlayerService，然后调用其create函数，由MediaPlayerService来处理，返回一个匿名Binder对象Client，返回类型为IMediaPlayer，保存在MediaPlayer类的sp<IMediaPlayer> mPlayer中。后续我们就可以直接使用这个mPlayer对象了，调用它的setDataSource、prepare、start、stop等。

下面我们可以直接跳到MediaPlayerService内部类Client里面去看setDataSource():

MediaPlayerService::Client::setDataSource(const char* url, const KeyedVector<String8, String8> *headers){if(strncmp(url, "http://", 7) == 0 || strncmp(url, "https://", 8)==0 || strncmp(url, "rtsp://", 7) == 0){checkPermission("android.permission.INTERNET");// 检查是否具有网络权限}if(strncmp(url, "content://", 10) == 0){String16 url16(url);int fd = android::openContentProviderFile(url16);setDataSource(fd, 0, 0x7ffffffffLL);close(fd);return mStatus;} else {player_type playerType = getPlayerType(url);// 根据URL获取播放器类型sp<MediaPlayerBase> p = createPlayer(playerType);// 根据播放器类型创建播放器// 这里我们分析Android的StagefrightPlayer播放器if(!p->hardwareOutput()) {mAudioOutput = new AudioOutput(mAudioSessionId);static_cast<MediaPlayerInterface*>(p.get())->setAudioSink(mAudioOutput);}}mStatus = p->setDataSource(url, headers);mPlayer = p;return mStatus;}

分析代码我们发现StagefrightPlayer其实就是AwesomePlayer的封装，基本上StagefrightPlayer所有的方法都是调用AwesomePlayer来实现的。AwesomePlayer类比较复杂，涉及到获取音视频流的格式、找到并打开相应的解码器、缓冲音视频数据送到解码器解码都是在这个类里面完成，主要通过mVideoEvent、mStreamDoneEvent、mBufferingEvent、mAsyncPrepareEvent等几个事件队列来进行驱动和调用完成视频的播放。下一篇我们具体单独分析AwesomePlayer。

一、概述：

二、apk实现：

三、源码分析

(一) static代码块

(二) 构造方法 MediaPlayer

（三）设置播放器参数

（四）设置播放源setDataSource

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