ViewRootImpl
管理着整个view tree。 对于ViewRootImpl.setView()
,我们可以简单的把它当做一个UI渲染操作
的入口。
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl.java
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) { ... //mWindowSession是一个aidl,ViewRootImpl利用它来和WindowManagerService交互 //mWindow是一个aidl,WindowManagerService可以利用这个对象与服务端交互 //mAttachInfo可以理解为是一个data bean,可以跨进程传递 res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes, getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame, mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets, mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel); ... }
ViewRootImpl.setView()
方法会向WindowManagerService
请求添加一个Window
,mWindowSession.addToDisplay()
跨进程最终调用到了WindowManagerService.addWindow()
:public int addWindow(Session session, IWindow client...) { ... //WindowState用来描述一个Window final WindowState win = new WindowState(this, session, client, token, parentWindow, appOp[0], seq, attrs, viewVisibility, session.mUid, session.mCanAddInternalSystemWindow); ... win.attach(); //会创建一个SurfaceSession mWindowMap.put(client.asBinder(), win); //mWindowMap是WindowManagerService用来保存当前所有Window新的的集合 ... win.mToken.addWindow(win); //一个token下会有多个win state。 其实token与PhoneWindow是一一对应的。 ... }
void attach() { if (WindowManagerService.localLOGV) Slog.v( TAG, "Attaching " + this + " token=" + mToken + ", list=" + mToken.windows); mSession.windowAddedLocked(); }
WindowState
是WindowManagerService
用来描述应用程序的一个Window
的对象。上面注释我标注了win.attach()
,这个方法可以说是Window
与SurfaceFlinger
链接的起点,它最终会调用到Session.windowAddedLocked()
:void windowAddedLocked(String packageName) { ... if (mSurfaceSession == null) { ... mSurfaceSession = new SurfaceSession(); ... } }
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceSession.java
//SurfaceSession类的构造方法 public final class SurfaceSession { private long mNativeClient; // SurfaceComposerClient* public SurfaceSession() { mNativeClient = nativeCreate(); }
这里调用了native方法nativeCreate()
,这个方法其实是返回了一个SurfaceComposerClient指针
。那这个对象是怎么创建的呢?
SurfaceComposerClient的创建
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/base/core/jni/android_view_SurfaceSession.cpp
static jlong nativeCreate(JNIEnv* env, jclass clazz) { SurfaceComposerClient* client = new SurfaceComposerClient(); //构造函数其实并没有做什么 client->incStrong((void*)nativeCreate); return reinterpret_cast<jlong>(client); }
SurfaceComposerClient
对象。并返回它的指针。这个对象一个应用程序就有一个,它是应用程序与SurfaceFlinger
沟通的桥梁,为什么这么说呢?在SurfaceComposerClient指针
第一次使用时会调用下面这个方法://这个方法在第一次使用SurfaceComposerClient的指针的时候会调用 void SurfaceComposerClient::onFirstRef() { .... sp<ISurfaceComposerClient> conn; //sf 就是SurfaceFlinger conn = (rootProducer != nullptr) ? sf->createScopedConnection(rootProducer) : sf->createConnection(); ... }
即通过SurfaceFlinger(它本身具有跨进程通信的能力)
创建了一个ISurfaceComposerClient
对象:
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp
sp<ISurfaceComposerClient> SurfaceFlinger::createConnection() { return initClient(new Client(this)); //initClient这个方法其实并没有做什么, }
Client
对象,Client
实现了ISurfaceComposerClient
接口。是一个可以跨进程通信的aidl对象。即SurfaceComposerClient
可以通过它来和SurfaceFlinger
通信。除此之外它还可以创建Surface
,并且维护一个应用程序的所有Layer(下文会分析到它是什么)
。它是一个十分重要的对象,我们先来看一下它的组成,它所涉及的其他东西在下文分析中都会讲到:class Client : public BnSurfaceComposerClient { public: ... void attachLayer(const sp<IBinder>& handle, const sp<Layer>& layer); void detachLayer(const Layer* layer); ... private: // ISurfaceComposerClient interface。 gbp很重要,它维护这一个应用程序的渲染 Buffer队列 virtual status_t createSurface(...sp<IBinder>* handle, sp<IGraphicBufferProducer>* gbp); virtual status_t destroySurface(const sp<IBinder>& handle); //跨进程通信方法 virtual status_t onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags); ... // constant sp<SurfaceFlinger> mFlinger; // protected by mLock DefaultKeyedVector< wp<IBinder>, wp<Layer> > mLayers; // 一个应用程序的所有Layer ... };
经过上面这一顿源码分析,我们大概知道了ViewRootImpl.setView()
所引发的主要操作:
WindowManagerService
创建了一个WindowState
。用来表示客户端的一个Window
WindowManagerService
创建了一个SurfaceSession
,SurfaceSession
会与SurfaceFlinger
构建链接,创建了一个SurfaceComposerClient
对象,一个应用程序只具有一个这个对象。SurfaceComposerClient
创建了一个Client
, 这个对象十分重要,它维护这应用程序的渲染核心数据,并负责与SurfaceFlinger
通信。
经过上面的步骤,应用程序的ViewRootImpl
已经被WindowManagerService
识别,并且应用程序已经与SurfaceFlinger
建立连接。即创建了SurfaceComposerClient
和Client
对象
文章开始就已经说了Surface
是Window(ViewRootImpl)
的UI载体,那Surface
是在哪里创建的呢?
Surface的创建
其实一个ViewRootImpl
就对应一个Surface
。
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/base/core/java/android/view/Surface.java
这点可以通过ViewRootImpl
的源码看出:
即ViewRootImpl
在构造的时候就new 了一个 Surface
。但其实这个新new的Surface
并没有什么逻辑,它的构造函数是空的。
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java
public final class ViewRootImpl implements ViewParent, View.AttachInfo.Callbacks, HardwareRenderer.HardwareDrawCallbacks { //... public final Surface mSurface = new Surface(); //... public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) { ... requestLayout(); //susion 请求layout。先添加到待渲染队列中 ... res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, ...); //WindowManagerService会创建mWindow对应的WindowState ... } @Override
public void requestLayout() { if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) { checkThread(); mLayoutRequested = true; scheduleTraversals(); } } }
即在向WindowManagerService
请求创建WindowState
之前,调用了requestLayout()
,这个方法会引起ViewRootImpl
所管理的整个view tree的重新渲染。它最终会调用到scheduleTraversals()
:
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java
void scheduleTraversals() { ... mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); ... }
scheduleTraversals()
会通过Choreographer
来post一个mTraversalRunnable
,Choreographer
接收显示系统的时间脉冲(垂直同步信号-VSync信号,16ms发出一次),在下一个frame渲染时控制执行这个mTraversalRunnable
。
但是mTraversalRunnable
的执行至少要在应用程序与SurfaceFlinger
建立连接之后。这是因为渲染操作是由SurfaceFlinger
负责调度了,如果应用程序还没有与SurfaceFlinger
创建连接,那SurfaceFlinger
当然不会渲染这个应用程序。所以在执行完mWindowSession.addToDisplay(mWindow, ...)
之后,才会执行mTraversalRunnable
:
final class TraversalRunnable implements Runnable { @Override public void run() { doTraversal(); } }
doTraversal()
会调用到ViewRootImpl.performTraversals()
,大部分同学可能知道这个方法是一个view tree
的measure/layout/draw
的控制方法:
private void performTraversals() { finalView host = mView; //mView是一个Window的根View,对于Activity来说就是DecorView ... relayoutWindow(params, viewVisibility, insetsPending); ... performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec); ... performLayout(lp, mWidth, mHeight); ... performDraw(); ... }
Surface
的具体创建就由relayoutWindow(params, viewVisibility, insetsPending)
这个方法来完成的。这个方法会通过IPC
调用到WindowManagerService.relayoutWindow()
:
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java
private int relayoutWindow(WindowManager.LayoutParams params, ...) throws RemoteException { ... int relayoutResult = mWindowSession.relayout(mWindow,..., mSurface); ... }
mWindowSession.relayout()
方法的很多参数,不过有一个十分重要的参数我没有省略,就是mSurface
。前面已经分析了它就是一个空的Surface
对象。其实:
真正的Surface创建是由SurfaceControl
完成的,应用程序ViewRootImpl
的Surface
只是一个指针,指向这个Surface
下面就来看一下SurfaceControl
是如何创建Surface
的:
mWindowSession.relayout()
会调用到WindowManagerService.relayoutWindow()
:
//这里的outSurface其实就是ViewRootImpl中的那个Surface public int relayoutWindow(Session session, IWindow client....Surface outSurface){ ... result = createSurfaceControl(outSurface, result, win, winAnimator); ... } private int createSurfaceControl(Surface outSurface, int result, WindowState win,WindowStateAnimator winAnimator) { ... surfaceController = winAnimator.createSurfaceLocked(win.mAttrs.type, win.mOwnerUid); ... surfaceController.getSurface(outSurface); }
winAnimator.createSurfaceLocked
实际上是创建了一个SurfaceControl
。即上面是先构造SurfaceControl
,然后在构造Surface
。
SurfaceControl createSurfaceLocked() { final WindowState w = mWin; if (mSurfaceControl == null) { //... mSurfaceFormat = format; if (DEBUG_SURFACE_TRACE) { mSurfaceControl = new SurfaceTrace( mSession.mSurfaceSession, attrs.getTitle().toString(), width, height, format, flags); } else { mSurfaceControl = new SurfaceControl( mSession.mSurfaceSession, attrs.getTitle().toString(), width, height, format, flags); } //... } return mSurfaceControl; }
SurfaceControl的创建
winAnimator.createSurfaceLocked
其实是通过SurfaceControl
的构造函数创建了一个SurfaceControl
对象,这个对象的作用其实就是负责维护Surface
,Surface
其实也是由这个对象负责创建的,我们看一下这个对象的构造方法:
long mNativeObject; //成员指针变量,指向native创建的SurfaceControl private SurfaceControl(SurfaceSession session, String name, int w, int h, int format, int flags, SurfaceControl parent, int windowType, int ownerUid){ ... mNativeObject = nativeCreate(session, name, w, h, format, flags, parent != null ? parent.mNativeObject : 0, windowType, ownerUid); ... }
即调用了nativeCreate()
并返回一个SurfaceControl
指针:
static jlong nativeCreate(JNIEnv* env, ...) { //这个client其实就是前面创建的SurfaceComposerClinent sp<SurfaceComposerClient> client(android_view_SurfaceSession_getClient(env, sessionObj)); sp<SurfaceControl> surface; //创建成功之后,这个指针会指向新创建的SurfaceControl status_t err = client->createSurfaceChecked(String8(name.c_str()), w, h, format, &surface, flags, parent, windowType, ownerUid); ... return reinterpret_cast<jlong>(surface.get()); //返回这个SurfaceControl的地址 }
即调用到SurfaceComposerClient.createSurfaceChecked()
:
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/native/libs/gui/SurfaceComposerClient.cpp
//outSurface会指向新创建的SurfaceControl status_t SurfaceComposerClient::createSurfaceChecked(...sp<SurfaceControl>* outSurface..) { sp<IGraphicBufferProducer> gbp; //这个对象很重要 ... err = mClient->createSurface(name, w, h, format, flags, parentHandle, windowType, ownerUid, &handle, &gbp); if (err == NO_ERROR) { //SurfaceControl创建成功, 指针赋值 *outSurface = new SurfaceControl(this, handle, gbp, true); } return err; }
Client.createSurface()
来创建一个Surface
。在创建时有一个很重要的参数sp<IGraphicBufferProducer> gbp
,在下面源码分析中我们也要重点注意它。这是因为应用所渲染的每一帧,实际上都会添加到IGraphicBufferProducer
中,来等待SurfaceFlinger
的渲染。status_t Client::createSurface(...) { ... //gbp 直接透传到了SurfaceFlinger return mFlinger->createLayer(name, this, w, h, format, flags, windowType, ownerUid, handle, gbp, &parent); }
Surface
在SurfaceFlinger
中对应的实体其实是Layer
我们继续看一下mFlinger->createLayer()
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp
status_t SurfaceFlinger::createLayer(const String8& name,const sp<Client>& client...) { status_t result = NO_ERROR; sp<Layer> layer; //将要创建的layer switch (flags & ISurfaceComposerClient::eFXSurfaceMask) { case ISurfaceComposerClient::eFXSurfaceNormal: result = createBufferLayer(client, uniqueName, w, h, flags, format, handle, gbp, &layer); // 注意gbp,这时候还没有构造呢! break; ... //Layer 分为好几种,这里不全部列出 } ... result = addClientLayer(client, *handle, *gbp, layer, *parent); //这个layer和client相关联, 添加到Client的mLayers集合中。 ... return result; }
从SurfaceFlinger.createLayer()
方法可以看出Layer
分为好几种。我们这里只对普通的BufferLayer
的创建做一下分析,看createBufferLayer()
:
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp
status_t SurfaceFlinger::createBufferLayer(const sp<Client>& client... sp<Layer>* outLayer) { ... sp<BufferLayer> layer = new BufferLayer(this, client, name, w, h, flags); status_t err = layer->setBuffers(w, h, format, flags); //设置layer的宽高 if (err == NO_ERROR) { *handle = layer->getHandle(); //创建handle *gbp = layer->getProducer(); //创建 gbp IGraphicBufferProducer *outLayer = layer; //把新建的layer的指针拷贝给outLayer,这样outLayer就指向了新建的BufferLayer } return err; }
前面我说过IGraphicBufferProducer(gbp)
是一个很重要的对象,它涉及到SurfaceFlinger
的渲染逻辑,下面我们就看一下这个对象的创建逻辑:
IGraphicBufferProducer(gbp)的创建
sp<IGraphicBufferProducer> BufferLayer::getProducer() const { return mProducer; }
mProducer
其实是Layer
的成员变量,它的创建时机是Layer
第一次被使用时:void BufferLayer::onFirstRef() { ... BufferQueue::createBufferQueue(&producer, &consumer, true); mProducer = new MonitoredProducer(producer, mFlinger, this); ... }
所以mProducer
的实例是MonitoredProducer
,但其实它只是一个装饰类,它实际功能都委托给构造它的参数producer
:
BufferQueue.cpp
void BufferQueue::createBufferQueue(sp<IGraphicBufferProducer>* outProducer, ... sp<IGraphicBufferProducer> producer(new BufferQueueProducer(core, consumerIsSurfaceFlinger)); sp<IGraphicBufferConsumer> consumer(new BufferQueueConsumer(core)); //注意这个consumer ... *outProducer = producer; *outConsumer = consumer; }
所以实际实现mProducer
的工作的queueProducer
是BufferQueueProducer
。
所以构造一个SurfaceControl
所做的工作就是创建了一个SurfaceControl
,并让SurfaceFlinger
创建了一个对应的Layer
,Layer
中有一个IGraphicBufferProducer
,它的实例是BufferQueueProducer
。
可以用下面这个图来描述SurfaceControl
的创建过程:
从SurfaceControl中获取Surface
我们回看WindowManagerService.createSurfaceControl()
, 来看一下java层的Surface
对象到底是个什么:
http://androidxref.com/6.0.1_r10/xref/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
private int createSurfaceControl(Surface outSurface, int result, WindowState win,WindowStateAnimator winAnimator) { ... surfaceController = winAnimator.createSurfaceLocked(win.mAttrs.type, win.mOwnerUid); ... surfaceController.getSurface(outSurface); }
winAnimator.createSurfaceLocked
的整个过程,我们看一下surfaceController.getSurface(outSurface)
, surfaceController
是WindowSurfaceController
的实例://WindowSurfaceController.java void getSurface(Surface outSurface) { outSurface.copyFrom(mSurfaceControl); } //Surface.java public void copyFrom(SurfaceControl other) { ... long surfaceControlPtr = other.mNativeObject; ... long newNativeObject = nativeGetFromSurfaceControl(surfaceControlPtr); ... mNativeObject = ptr; // mNativeObject指向native创建的Surface }
即Surface.copyFrom()
方法调用nativeGetFromSurfaceControl()
来获取一个指针,这个指针是根据前面创建的SurfaceControl
的指针来寻找的,即传入的参数surfaceControlPtr
:
android_view_Surface.cpp
static jlong nativeGetFromSurfaceControl(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong surfaceControlNativeObj) { sp<SurfaceControl> ctrl(reinterpret_cast<SurfaceControl *>(surfaceControlNativeObj)); //把java指针转化内native指针 sp<Surface> surface(ctrl->getSurface()); //直接构造一个Surface,指向 ctrl->getSurface() if (surface != NULL) { surface->incStrong(&sRefBaseOwner); //强引用 } return reinterpret_cast<jlong>(surface.get()); }
这里的ctrl
指向前面创建的SurfaceControl
,继续追溯ctrl->getSurface()
:
sp<Surface> SurfaceControl::getSurface() const { Mutex::Autolock _l(mLock); if (mSurfaceData == 0) { return generateSurfaceLocked(); } return mSurfaceData; } sp<Surface> SurfaceControl::generateSurfaceLocked() const { //这个mGraphicBufferProducer其实就是上面分析的BufferQueueProducer mSurfaceData = new Surface(mGraphicBufferProducer, false); return mSurfaceData; }
即直接new了一个nativie的Surface
返回给java层,java层的Surface
指向的就是native层的Surface
。
所以Surface
的实际创建可以用下图表示:
SurfaceControl
为什么叫SurfaceControl
了。