Android GUI系统之SurfaceFlinger（01）显示系统框架

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本章关键点总结 & 说明：

本章节思维导图如上。主要讲述了显示系统的基础，了解FrameBuffer与Android的关系，给出SurfaceFlinger的整体框架以及一个核心的demo测试程序。接下来的章节将以该demo为核心进行阐述和分析。

1 frameBuffer与Android

当我们的程序想要在屏幕上显示内容时，我们的机制是直接向FrameBuffer（后面简称FB）写入内容来实现。接下来谈谈Android 实用FB的策略：

如果只有一个FB，当APP写入速度>LCD显示速度时没问题；当APP写入速度 <=LCD显示速度时，会卡顿和闪烁，为了解决这个问题，一般采用2个以上FB。以2个FB为例，APP写入FB0，LCD此时渲染FB1，FB0写入结束后，LCD渲染FB0，此时APP写入FB1，之后不断循环即可。

对于Android系统来说，有很多个APP，如果这些APP同时向FB写入内容那显示的内容就乱了，因此需要一个大管家来管理，这个大管家就是 SurfaceFlinger。

2 SurfaceFlinger整体框架简图说明（因为是简图，主要为了方便学习和理解，所以并不完善）

SurfaceFlinger（后简称SF）主要可以做以下几件事情：

给app提供buffer：通过gralloc模块向ashmen申请内存得到文件句柄fd，将fd通过binder机制传递给对应的app，app再执行mmap操作即可获得对应的buffer。
将app发来的buffer（界面数据）进行合成：根据各个界面的layer（就是Z值，由WindowManagerService来确定）,把这些排序后的整体buffer传递给HardwareComposer(后简称HWC)。
当HWC不能处理（无HWC硬件、超出HWC层数）buffer时，使用图形库GL来处理。
SF也好，APP也好，都可以直接调用EGL层接口来实现渲染功能。

3 最简单的 Surface测试程序

为了更好的了解SurfaceFlinger的显示流程我们先用最简单的例子感知下最小显示系统。同时后面的章节也会以此来分析 SF的内部机制。程序代码如下：

#include <cutils/memory.h>
#include <utils/Log.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>
#include <binder/ProcessState.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <gui/Surface.h>
#include <gui/SurfaceComposerClient.h>
#include <android/native_window.h>using namespace android;int main(int argc, char** argv)
{// 启动binder 和 它的线程池sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());ProcessState::self()->startThreadPool();// 创建surfaceflinger的客户端sp<SurfaceComposerClient> client = new SurfaceComposerClient();//获取surfacesp<SurfaceControl> surfaceControl = client->createSurface(String8("resize"),160, 240, PIXEL_FORMAT_RGB_565, 0);sp<Surface> surface = surfaceControl->getSurface();//设置layer，layer值越大，显示层越靠前SurfaceComposerClient::openGlobalTransaction();surfaceControl->setLayer(100000);SurfaceComposerClient::closeGlobalTransaction();//获取buffer->锁定buffer->写入buffer->解锁并提交bufferANativeWindow_Buffer outBuffer;surface->lock(&outBuffer, NULL);ssize_t bpr = outBuffer.stride * bytesPerPixel(outBuffer.format);android_memset16((uint16_t*)outBuffer.bits, 0xF800, bpr*outBuffer.height);surface->unlockAndPost();sleep(3);//同上surface->lock(&outBuffer, NULL);android_memset16((uint16_t*)outBuffer.bits, 0x07E0, bpr*outBuffer.height);surface->unlockAndPost();sleep(3);IPCThreadState::self()->joinThreadPool();return 0;
}

对应的Android.mk文件如下：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)LOCAL_SRC_FILES:= \SurfaceTest.cppLOCAL_SHARED_LIBRARIES := \libcutils \libutils \libui \libgui \libbinderLOCAL_MODULE:= SurfaceTestLOCAL_MODULE_TAGS := testsinclude $(BUILD_EXECUTABLE)

程序的显示效果如下（即在界面上显示一个色块）：

整个流程总结如下：

获取SurfaceFlinger->获取Surface->设置Layer->获取Buffer->锁定buffer->写入buffer->解锁并提交buffer

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