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D m i d r = w NAndroid系统的开机动画来分析Android应用程序与SurfaceF! 6 dlinger服务的连接过程呢？首先，负责实现开机动画的应用程5 8 ; |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，t E Y c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SurfaceFlT L E =inger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J x 4 ? ] 3 W ~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framewo= U 5 . g .rks/base/cmds/bootanimation/BootAnimation.cpp中，如下所示：

Android应用程序与Sut  .id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F H * B C )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@ Z ! k E _ C别如图2和图3所示：

mSession是B y , !ootAnimation类的成员变量，它是一个类型为SurfaceU . r 7ComposerClient的强指针，即sp<SurfaceComposX N z q OerClieh a 2 + ? : 7 f $nt>。And_ h 0 c R @roid系统的智能指针的相关知识，可以参L Z P j p Q考And) s s E xroid系统的智能指针（轻量级指针、强指针{ - P , o B H和弱指针）的实现原理分析一文。

在SurfaceComposerClient类内部，有一个类型为sp<ISurfaceComposerClient>的成员变量mClient5 h a，如图1所示：

SurfaceComposerClient类的成员变量mClient指向的实际上是一个类型为Bp. S z Q u LSurfaceComposerClient的Binder代理对象，而这个类型为BpSurfaceComposerClient的Binder代理对象引用r f r 0 1 T的是一5 ^ u个类型为Client的Binder本地对象。在前面Android应用程序| ] L % E C n s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ClientP [ b &类和BpSurfaceComposerv Q 9 P qCA 8 @lient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w W oAndroid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 BpSurfaceCompo` A O = | V !serClient类的实现结构图

在图2和图3中，涉及到了比较多的BiZ 2 K c A n h v Wnder2 5 h k b ? h ?进程间通信库的类，需要读者对Android6 / z 5系统的Binder进程间通信机制有一定的理解和认识。在前面的Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划一系列文章，我们已经学习过Android系统的Binder进程间通信机制了，这里不再详述。

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X + ? k * e f :有两个重要的成员函数getControlBlock和createSurface，它们定义在文件frameworks/base/include/surfaceflinger/ISurfaceCo6 ? n I ; e { 6mposerClient.h中，如下所示：

class ISurfaceComposerClient : public IInterface
{
publicW h 6 B U:
    ......
 
    v ! / r u x $irtual sp<IMemoryHeap> getControlBlock() const = 0;
    ......
 
    /*
     * Requires ACCESS_SUM G @RFAE k & 8 e 9 5 @ #CE_FLINGER permit ( _ # 9 lssion
     */
    virtual sp<ISurface? ! + E W k> createSurface( surface_data_t* data,
                                        int pid,
                                        const SS C ttG p N r , {ring8& name,
                                        DisplayID displ~ U v 8 = Hay,
                                        uint32_t w,
                                        uint32_t h,
                                        PixelFormat format,
                                        uint3m V I /2_t= 9 , ? J d flags) = 0;
    ......
 
};

其中，成员函数getContrL t OolBlock用来获得由SurfaceFlinger服务) # i O创建的一块用来传递UI元数据的匿名共享内存，而成员函p Z D M d ?数createSurface用来请求SurfaceFlinger服务创建一个Surface.从前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划一文可以知道，用来传递UI元数据的匿名共享内存最终会被结构化为一个SharedClient对象，{ 7 9 s o $ e T这个SharedClient对象在每个应用程序进程中至多存在一个。在接下来的两篇文章中，我们再详细分析ISu= ? prfaceCo: ~ K % 7mposerClient接口的成员函数getControlBlock和createq ) + 4 $ b ; ) :Surface的实现。

理解了SurfaceComposerClienV O N F P n !t、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z a | 0)
{
sp<ISurfaceCom! ^ W ` Y aposer> sm(getComc @ 1 } | 5 9pos* 6 o : ) E ;erService());
if (sm != 0) {
sp<ISurfaceCo= : m 6 V k -mposerClient> con/ , Xn = sm->createConnect} T R onFirstRef实现在文件frameworks/base/libs/surfaceflW 2 C r P | #inger_client/SurfaceComposerClient.cpp文件中。

SurfaceComposerClient类的成员函数ge- $ {tComposerSerq d Z , 6 r _vice用来获得SurfaceFlinger服务的一个代理接口，它的实现如下所示：

sp<ISurfaceComposer> ComposerService::getCompo? f - k G Q Z bserService() {
    return ComposerService::getInstance().mComposerService;
}

ComposerService类是单例模式，当我们第一次调用它的静态函数getIns2 O ] =tance的时候，它就会在构造函数中获得SurfaceFlinger服务的一个代理接口，并且保存在它的成员变量mCoI m + g OmposerService中，如下所示：

ComposeG h t X r XrService::ComposerService()
: Singleton<ComposeA ? G { W GrService>() {
    conU o cst String16 name(\"SurfaceFlinger\");
    while (getService(na}  7 T Bme, &mComposerS2 . ^ _ e 4ervice) != NO_ERROR) {
        uO o * Dsleep(250000);
    }
    mServerCbl] _ P a 5 X n o XkMemory = mComposerService->getCblk();
    mSey F k X r k (rverCblk = sL Y 5 (tatic_cast<surface_flinger_cblk_t volatile *>(
            mServerCblkMemory->getBase());
}

在ComposerService类的构造函数中，除了会获得Surfa@ A kceFlZ h ? S 4 y 1 Qinger服务的代理接口之外，还会通过这个代g e Q n理接口的成员函数getCblk来获得一块匿名共享内存mServerCblkMemory。这块匿名共享内存是由SurfaceFlinger服务创建的，用来描述系统显示屏v G A E n j n Y的信息，例如，显示屏的个数、大小、方向、密度等等信` { Y ] p息。由于这些信息可以通过一个surface_flinger_cblk_t对象来描述，因此，ComposerService类的构造函数最后就将前面从SurfaceFlinger服务获得的一块匿名共享内存结构化为一个surf1 ) k U 4 F M t tace_flinger_cblk_t对象，并且保存在ComposerServiceF A , 4 ^类的成员变量mServerCblk中。

回到SurfaceComposerClient类的成员函数onFir1 z U r vstRef中，由于Su$ V HrfaceFlinger服务g k e O d ) ~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| N +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5 F h W m -SurfaceFliO = w G 0 w 5nger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$ t %连接的。

Step 2. SurfaceFlinger::createConnection

sp<ISurfaceComposerClient> SurfaceFlinger::cr3 i G 8 R 1 B IeateConnection()
{
    sp<ISurfaceComposerClient> bclient;
    sp4 e [ X d q<Cl8 E S f k  K #ient> client(new Client(this));
    status_t err = client->initCheck();
    if (err == NO_ER$ + T @ 1ROR) {
        bclient = clientw 4 g 7 t;
    }
    return bcls P - 7 ? l D { &ient;
}

Surfacy Q w U oeFlinger类的成员函数createConn; A G M Y型为Client的Binder对象client，并且获得它的一个ISurfac: u /eComposerClient接口，g G w ? 3 1 g N最后将这个ISurfaceComposerClienS 4 d C ? ) H At接口，T 3 s k Y 6 J即一个Client代理对象，返回给开机动画应用程序boA 9 k sotanimation。

接下来，我们再继Y ~ / , p续分析Clien; 7 6 G | V S 7t对象的创建过程,，即Client类的构造函数的实现。

Step 3. new Client

Client::Client(const sp<SurfaceFlinger>& flinger)
    : mFlinger(flinger), mNameGeneratoj A A 6 f X g h jr(1)
{
}f Y + 8

Client7 / # V 8 N M ~ ?类有两个成员变量mFli[ 0 ` Enger和mNameGenerator，: y g h ! H它们的类型分别为sp<SurfaceFlinger>和int32_t，前者指向了SurfaceFlinger服务，而后者用来生成SurfaceFlinger服务为Android应用程序所创建的每一个Surface的名称。例如，假设一个AK K s ndroid应用程序请求SurfaceFlinger创建了两个Surface，那么第一个Surface的名称就由数字1来描述，而第二个Surface就由数字2来描述，依次类推。从前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划这篇文章可以知H ~ 4 ` i道，一个Android应用程序最多可以创建31个Surface。@ ; q B

回到SurO F g i O 9 ofaceFlinger类的成员函数createConneU * P Y , c 1 R Nction中，它将一个指向了一个Client对象的5 A ,ISurfaceComposerClient接口返回到开机动画C } T S L ; E应用程序bootanimation之后，开机动画R b _ p `应用程序bootanimation就可以将它封装成一个类型为BpSurfaceComS N : : 2 . J TposerClient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：

class BpSurfaceComposer : public BpInterface<ISurfaceCompos% 0 h j 7er>
{
public:
    ......
 
    virtut 6 +al sp<ISurfaceC~ * = D aomposerC0 ! % 4 + _lienC v L ` { V ` xt> createConnection& g s 1 2 G M()
    {
        uint32_t n;
        Parcel data, reply;
        data.writeInterfaceToken(IS6 H | [  S @ k S a ( h ,/libs/surfaceflinger_client/ISurfaceComposerClient.cpp文件中的IMPLEMENT_META_INTERFACE宏来定义的，如下所示：
IMPLEMENT_ME: F W B Z 9 N DTA_INTERFACE(SurfaceComposerCl 1 p @ k b T O ,ient, \"u ? D ! ^ x _android.ui.ISurfaceComposerClient\");
IMPLEMENT_META_INTERFACE宏展开后，得到ISurfaceComposerClient类的静态成员, O y ? M W  H的更具体封5 . ^ q E装过程8 B U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。- ^ & 2
至此，开机动画应用程序bol F D 0 ,otaniP T ( Q b }mation就通过SurfaceComposerClient类来与SurfaceFlinger服务y z ^ * - / @ w %建立一个连接了。

Android应用程序与SurfaceFlinger服务的连接过程分析

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