Android应用程序与SurfaceFlinger服务的连接过程分析
Android系统的开机动画是由应用程序bootanimation来实现的,它位于/system/bin目录下,它的具体实现可以参考Android系统的开机画面显示过程分析一文。为什么要选择Android系统的开机动画来分析Android应用程序与SurfaceFlinger服务的连接过程呢?首先,负责实现开机动画的应用程序bootanimation也是一个Android应用程序,只不过它是使用C++语言来开发的;其次,应用程序bootanimation是与UI相关的,即它与使用Java语言来开发的标准Android应用程序一样,都需要使用SurfaceFlinger服务来创建和渲染自己的Surface,即开机动画;第三,由于应用程序bootanimation不涉及用户输入,即不需要与用户进行交互(触摸屏、键盘等),因此它能够以最简洁的方式来体现Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系。
从前面Android系统的开机画面显示过程分析一文可以知道,Android系统的开机动画是主要一个BootAnimation对象来实现,这个BootAnimation对象在构造的时候,会在内部创建一个SurfaceComposerClient对象来负责创建一个到SurfaceFlinger服务的连接。
BootAnimation类的构造函数实现在文件frameworks/base/cmds/bootanimation/BootAnimation.cpp中,如下所示:
[cpp] view plain copy- BootAnimation::BootAnimation():Thread(false)
- {
- mSession=newSurfaceComposerClient();
- }
在SurfaceComposerClient类内部,有一个类型为sp<ISurfaceComposerClient>的成员变量mClient,如图1所示:
图1 SurfaceComposerClient的结构示意图
SurfaceComposerClient类的成员变量mClient指向的实际上是一个类型为BpSurfaceComposerClient的Binder代理对象,而这个类型为BpSurfaceComposerClient的Binder代理对象引用的是一个类型为Client的Binder本地对象。在前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划一文中提到,类型为Client的Binder本地对象是由SurfaceFlinger服务来负责创建的,并且运行在SurfaceFlinger服务中,用来代表使用SurfaceFlinger服务的一个客户端,即一个与UI相关的Android应用程序。
由于Client类和BpSurfaceComposerClient类分别是一个Binder本地对象类和一个Binder代理对象类,它们都是根据Android系统在应用程序框架层提供的Binder进程间通信库来实现的,它们的实现结构图分别如图2和图3所示:
图2 Client类的实现结构图
图3 BpSurfaceComposerClient类的实现结构图
图2和图3给我们最重要的信息是Client类和BpSurfaceComposerClient类均实现了类型为ISurfaceComposerClient的Binder接口。ISurfaceComposerClient接口有两个重要的成员函数getControlBlock和createSurface,它们定义在文件frameworks/base/include/surfaceflinger/ISurfaceComposerClient.h中,如下所示:
[cpp] view plain copy
- classISurfaceComposerClient:publicIInterface
- {
- public:
- ......
- virtualsp<IMemoryHeap>getControlBlock()const=0;
- ......
- /*
- *RequiresACCESS_SURFACE_FLINGERpermission
- */
- virtualsp<ISurface>createSurface(surface_data_t*data,
- intpid,
- constString8&name,
- DisplayIDdisplay,
- uint32_tw,
- uint32_th,
- PixelFormatformat,
- uint32_tflags)=0;
- ......
- };
理解了SurfaceComposerClient、Client以及BpSurfaceComposerClient这三个类的关系之后,接下来我们就可以分析Android系统的开机动画应用程序bootanimation是如何与SurfaceFlinger服务建立连接的。
从图1可以知道,SurfaceComposerClient类继承了RefBase类,因此,当BootAnimation类在构造函数创建了一个SurfaceComposerClient对象,并且将这个对象赋值给类型为sp<SurfaceComposerClient>的智能指针mSession时,就会导致SurfaceComposerClient类的成员函数onFirstRef被调用,而SurfaceComposerClient类的成员函数onFirstRef在调用的过程中,就会在应用程序bootanimation与SurfaceFlinger服务建立一个连接,这个过程如图4所示:
图4 Android应用程序与SurfaceFlinger服务的连接过程 接下来,我们就详细分析每一个步骤。
Step 1.SurfaceComposerClient::onFirstRef
[cpp] view plain copy
- voidSurfaceComposerClient::onFirstRef()
- {
- sp<ISurfaceComposer>sm(getComposerService());
- if(sm!=0){
- sp<ISurfaceComposerClient>conn=sm->createConnection();
- if(conn!=0){
- mClient=conn;
- ......
- mStatus=NO_ERROR;
- }
- }
- }
SurfaceComposerClient类的成员函数getComposerService用来获得SurfaceFlinger服务的一个代理接口,它的实现如下所示:
[cpp] view plain copy
- sp<ISurfaceComposer>ComposerService::getComposerService(){
- returnComposerService::getInstance().mComposerService;
- }
[cpp] view plain copy
- ComposerService::ComposerService()
- :Singleton<ComposerService>(){
- constString16name("SurfaceFlinger");
- while(getService(name,&mComposerService)!=NO_ERROR){
- usleep(250000);
- }
- mServerCblkMemory=mComposerService->getCblk();
- mServerCblk=static_cast<surface_flinger_cblk_tvolatile*>(
- mServerCblkMemory->getBase());
- }
回到SurfaceComposerClient类的成员函数onFirstRef中,由于SurfaceFlinger服务实现了ISurfaceComposer接口,因此,我们可以将前面获得的SurfaceFlinger服务的代理接口赋值给一个类型为ISurfaceComposer的强指针sm,并且调用它的成员函数createConnection来请求SurfaceFlinger服务创建一个连接,即创建一个类型为Client的Binder对象,并且将这个Binder对象的一个代理接口conn返回来。SurfaceComposerClient类获得了SurfaceFlinger服务返回来的Client代理接口conn之后,就将它保存自己的成员变量mClient中,这样开机动画应用程序bootanimation后续就可以通过它来请求SurfaceFlinger创建和渲染Surface了。
接下来,我们就继续分析SurfaceFlinger服务的成员函数createConnection的实现,以便可以了解它是如何为Android应用程序创建一个连接的。
Step 2.SurfaceFlinger::createConnection
[cpp] view plain copy
- sp<ISurfaceComposerClient>SurfaceFlinger::createConnection()
- {
- sp<ISurfaceComposerClient>bclient;
- sp<Client>client(newClient(this));
- status_terr=client->initCheck();
- if(err==NO_ERROR){
- bclient=client;
- }
- returnbclient;
- }
接下来,我们再继续分析Client对象的创建过程,,即Client类的构造函数的实现。
Step 3. new Client
[cpp] view plain copy
- Client::Client(constsp<SurfaceFlinger>&flinger)
- :mFlinger(flinger),mNameGenerator(1)
- {
- }
回到SurfaceFlinger类的成员函数createConnection中,它将一个指向了一个Client对象的ISurfaceComposerClient接口返回到开机动画应用程序bootanimation之后,开机动画应用程序bootanimation就可以将它封装成一个类型为BpSurfaceComposerClient的Binder代理对象。
Step 4. return BpSurfaceComposerClient
类型为BpSurfaceComposerClient的Binder代理对象的封装过程实现在SurfaceFlinger服务的Binder代理对象类BpSurfaceComposer的成员函数createConnection中,如下所示:
[cpp] view plain copy
- classBpSurfaceComposer:publicBpInterface<ISurfaceComposer>
- {
- public:
- ......
- virtualsp<ISurfaceComposerClient>createConnection()
- {
- uint32_tn;
- Parceldata,reply;
- data.writeInterfaceToken(ISurfaceComposer::getInterfaceDescriptor());
- remote()->transact(BnSurfaceComposer::CREATE_CONNECTION,data,&reply);
- returninterface_cast<ISurfaceComposerClient>(reply.readStrongBinder());
- }
- ......
- }
[cpp] view plain copy
- template<typenameINTERFACE>
- inlinesp<INTERFACE>interface_cast(constsp<IBinder>&obj)
- {
- returnINTERFACE::asInterface(obj);
- }
ISurfaceComposerClient类的静态成员函数asInterface是由frameworks/base/libs/surfaceflinger_client/ISurfaceComposerClient.cpp文件中的IMPLEMENT_META_INTERFACE宏来定义的,如下所示:
[cpp] view plain copy
- IMPLEMENT_META_INTERFACE(SurfaceComposerClient,"android.ui.ISurfaceComposerClient");
[cpp] view plain copy
- android::sp<ISurfaceComposerClient>ISurfaceComposerClient::asInterface(constandroid::sp<android::IBinder>&obj){
- android::sp<ISurfaceComposerClient>intr;
- if(obj!=NULL){
- intr=static_cast<ISurfaceComposerClient*>(
- obj->queryLocalInterface(ISurfaceComposerClient::descriptor).get());
- if(intr==NULL){
- intr=newBpSurfaceComposerClient(obj);
- }
- }
- returnintr;
- }
BpSurfaceComposerClient对象的更具体封装过程可以参考前面 浅谈Android系统进程间通信(IPC)机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路一文中所描述的BpServiceManager对象的封装过程。
至此,开机动画应用程序bootanimation就通过SurfaceComposerClient类来与SurfaceFlinger服务建立一个连接了。
在前面 Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划一文中提到,一个Android应用程序除了需要与SurfaceFlinger服务建立连接之外,还需要有一块用来传递UI元数据的匿名共享内存,即一个SharedClient对象,因此,在接下来的一篇文章中,我们就继续分析这块匿名共享内存的创建过程,敬请期待!
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