Android的Graphic系统分析之skia讲解学习.docx
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Android的Graphic系统分析之skia讲解学习
Android的Graphic系统分析之skia
skia库
Skia库是一个外部库,代码位于external/skia/下面,生成的库名称是libskia.so。
Skia库负责2维图形的绘制,绘制的结果最终一般以位图的形式存放在内存的一块缓冲区中。
我们可以从它里面几个比较重要的类来了解它到底完成什么功能。
使用SkCanvas,可以将绘制(drawing)结果保存到一个设备如位图(bitmap)中,这些绘制操作包含一系列几何图形的绘制,如绘制点、线、矩形、多边形、椭圆和圆弧等几何图形。
Canvas.cpp调用了skia库的API,有的调用仅仅是对SkCanvas的简单包裹。
绘制的状态(State)封装在Paint类中,如绘制的线条粗细、线条颜色、区域如何填充、线条形状等。
SkBitmap是光栅位图,它包含高度和宽度两个整数以及格式(配置config规定),也可以通过getAddr()获取存储实际像素(pixel)块的地址。
一副图形可以通过它的像素位图来保存,也可以通过保存它的绘制过程通过SkPicture保存起来,然后写到文件里,最后通过绘制过程恢复图形。
另外,skia也包括将YUV格式转变为Jpg的编码,见YuvToJpegEncoder.cpp。
Java部分通过JNI调用Skia关系如下,包括但不限于下图中的四个类。
库libsurfaceflinger_client.so
库libsurfaceflinger_client.so链接到应用程序中,也链接到server侧(主要因为layerstate管理和内存控制块等类),因此,其大多数类运行在应用程序所在进程空间中,它通过Binder与与进程sufaceflinger进行交互。
它的代码位于frameworks/base/libs/surfaceflinger_client下面,
SurfaceComposerClient/SurfaceControl
如JNI层章节所述,在创建SurfaceSession(Java)时,会创建SurfaceComposerClient对象,并将SurfaceComposerClient对象指针保存到SurfaceSession(Java)的mClient中。
我们来看下创建SurfaceComposerClient对象时还发生了什么?
SurfaceComposerClient继承自RefBase,所以在第一次初始化时,会执行其重载的onFirstRef。
在onFirstRef中,会获取ComposerService,也就是SurfaceFlinger在client侧的binder—-ISurfaceComposer,接着使用它建立clientconnection连接(实际上是分配一个用于两侧通讯的共享内存块),获取ISurfaceComposerClient,最后创建layer_state_t,保存窗口状态,用于两侧的窗口状态通讯。
SurfaceComposerClient可以加入到列表中由Composer来维护。
SurfaceControl对象指针保存在Surface(Java)中的mSurfaceControl。
SurfaceControl借助于SurfaceComposerClient,实现对UI控件的一些操作:
∙show/hide:
显示隐藏操作
∙setSize/setPosition:
设置大小和位置
∙SetLayer:
设置图层
∙freeze/unfreeze:
冻结与去冻结操作,即是否更新屏幕
∙SetAlpha:
设置Alpha通道,即设置透明等级
∙SetMatrix:
设置平移矩阵
∙setFlags:
设置其它标志
这些SurfaceControl类的功能实现仅仅是对SurfaceComposerClient的简单封装。
可以通过SurfaceComposerClient的函数获取Display的个数、高、宽、旋转方向以及其它信息。
它是通过ComposerService中的控制块信息来实现的。
ScreenshotClient包含屏幕截屏宽(mWidth)和高(mHeight)以及像素格式(PixelFormat),截图数据保存在IMemoryHeap中(mHeap)。
它是调用ISurfaceComposer的captureScreen函数来实现的。
Surface
Surface类继承自EGLNativeBase模板类,因此它实际上一个ANativeWindow,只不过该模板给它添加了引用计数功能,并可安全地进行类型转换。
classSurface
:
publicEGLNativeBase
上层应用程序各有自己的surface,因此多个surface会同时存在,这些surface在本侧就是SurfaceComposerClient所代表,它们可以添加到Composer类维护的列表中。
SurfaceControl会使用SurfaceClient和Surface去完成相应功能,SurfaceControl的getSurface函数会创建Surface,从而也会导致SurfaceClient的创建,进而相应的ISurfaceClientComposer等会被创建。
ISurfaceComposer
ISurfaceComposer是SurfaceFlinger在client侧的一个binder,提供的接口用于对整个屏幕的全局性的管理,如方向旋转、屏幕快照、屏幕事件、屏幕更新的冻结与去冻结等。
它提供的接口对应的枚举类型有:
enum{
//Note:
BOOT_FINISHEDmustremainthisvalue,itiscalledfrom
//JavabyActivityManagerService.
BOOT_FINISHED=IBinder:
:
FIRST_CALL_TRANSACTION,
CREATE_CONNECTION,
CREATE_CLIENT_CONNECTION,
GET_CBLK,
OPEN_GLOBAL_TRANSACTION,
CLOSE_GLOBAL_TRANSACTION,
SET_ORIENTATION,
FREEZE_DISPLAY,
UNFREEZE_DISPLAY,
SIGNAL,
CAPTURE_SCREEN,
TURN_ELECTRON_BEAM_OFF,
TURN_ELECTRON_BEAM_ON
};
它是通过Binder进行IPC通讯的接口,BpSurfaceComposer是client一侧,BnSurfaceComposer是service一侧。
它们都继承自各自的模板类BpInterface和BnInterface,这两个模板类完成双重继承的功能,一个继承IPC通讯的API接口,一个继承Binder功能。
RefBase用于索引计数,类IInterface和ISurface定义了IPC通讯的接口API,IBinder/BBinder使双方具备Binder通讯功能。
其中CREATE_CONNECTION和REATE_CLIENT_CONNECTION打开关闭一个Transaction,在打开和关闭的过程中,可以设置状态,实现窗口管理。
状态变化更改是在一个事务(transaction)中进行的。
其类继承关系如下:
根据Binder继承关系规则,client侧的接口调用通过最终是由Bn侧的子类完成。
我们就可以知道它的它动态的调用关系如下,左侧的调用者一般可以通过指向ISurfaceComposer的智能指针将操作将调用到SurfaceFlinger类的成员函数。
ComposerService对IsurfaceComposer进行了包裹,使用它的getComposerService函数可以获取IsurfaceComposer。
另外,ComposerService还包含了surface_flinger_cblk_t控制块信息,该内存块位于Ashem内存上,由SurfaceFlinger申请,并依据display硬件信息填充字段值。
client端程序通过读取它,即可得到各display的信息。
structdisplay_cblk_t
{//dispaly的各项信息
uint16_tw;
uint16_th;
uint8_tformat;
uint8_torientation;
uint8_treserved[2];
floatfps;
floatdensity;
floatxdpi;
floatydpi;
uint32_tpad[2];
};
structsurface_flinger_cblk_t//4KBmax
{//控制信息块
uint8_tconnected;
uint8_treserved[3];
uint32_tpad[7];
display_cblk_tdisplays[SharedBufferStack:
:
NUM_DISPLAY_MAX];//最多4个display
};
在SufraceFlinger的readyToRun会申请内存,并依据DisplayHardWare中得到display信息:
//createthesharedcontrol-block
mServerHeap=newMemoryHeapBase(4096,
MemoryHeapBase:
:
READ_ONLY,“SurfaceFlingerread-onlyheap”);//分配内存,没有指定设备名称或描述符fd,默认使用AShem上的内存
LOGE_IF(mServerHeap==0,“can’tcreatesharedmemorydealer”);
mServerCblk=//得到内存基址
static_cast
LOGE_IF(mServerCblk==0,“can’tgettosharedcontrolblock’saddress”);
new(mServerCblk)surface_flinger_cblk_t;
//initializeprimaryscreen
//(otherdisplayshouldbeinitializedinthesamemanner,but//asynchronously,astheycouldcomeandgo.Noneofthisissupportedyet).
constGraphicPlane&plane(graphicPlane(dpy));
constDisplayHardware&hw=plane.displayHardware();
constuint32_tw=hw.getWidth();
constuint32_th=hw.getHeight();
constuint32_tf=hw.getFormat();
hw.makeCurrent();
//initializethesharedcontrolblock
mServerCblk->connected|=1< display_cblk_t*dcblk=mServerCblk->displays+dpy; memset(dcblk,0,sizeof(display_cblk_t)); //给结构体赋值,同一块内存上,client侧可以立即得到 dcblk->w=plane.getWidth(); dcblk->h=plane.getHeight(); dcblk->format=f; dcblk->orientation=ISurfaceComposer: : eOrientationDefault; dcblk->xdpi=hw.getDpiX(); dcblk->ydpi=hw.getDpiY(); dcblk->fps=hw.getRefreshRate(); dcblk->density=hw.getDensity(); IsurfaceComposerClient ISurfaceComposerClient用于通过Binder与SurfaceFlinger交互,创建和销毁ISurface,它也可以获取控制块。 在SurfaceFlinger侧会有两种类型的surface: Client(用于创建销毁ISurace)和UserClient(用于获取控制块进行通讯)。 它提供的接口对应的枚举类型如下: enum{ GET_CBLK=IBinder: : FIRST_CALL_TRANSACTION, GET_TOKEN, CREATE_SURFACE, DESTROY_SURFACE, SET_STATE }; 动态调用关系图,调用者通过对IsurfaceComposerClient的引用,最后由SufaceFlinger进程中的Client或UserClient来完成: ISurface Isurface提供了一个与SufaceFlinger侧进行IPC交互的接口,它主要功能是操作缓冲区。 我们可以从ISurface这个纯虚类中看出起定义的接口操作: enum{ REGISTER_BUFFERS=IBinder: : FIRST_CALL_TRANSACTION, UNREGISTER_BUFFERS, POST_BUFFER,//one-waytransaction CREATE_OVERLAY, REQUEST_BUFFER, SET_BUFFER_COUNT, }; 这些枚举就是所支持的接口操作,相应地对应着纯虚成员函数。 我们可以望文生义理解其含义。 如下图,BpSurface是client一侧,BnSurface是service一侧。 它们都继承自各自的模板类BpInterface和BnInterface,这两个模板类完成双重继承的功能,一个继承IPC通讯的API接口,一个继承Binder功能。 RefBase用于索引计数,类IInterface和ISurface定义了IPC通讯的接口API,IBinder/BBinder使双方具备Binder通讯功能。 类继承关系图 动态调用关系如下图所示: sp Surfaceflinger制块 在文件SharedBufferStack.h中定义了一个结构体,它是为了通过共享内存的方式快速获取系统所有display物理信息,这个控制块由结构体surface_flinger_cblk_t定义: structdisplay_cblk_t//显示控制块,Android中默认支持最多4个diaplay { uint16_tw;//display的宽 uint16_th;//display的高 uint8_tformat;//格式 uint8_torientation;//旋转方向 uint8_treserved[2];//保留字节 floatfps;//刷新率 floatdensity;//密度 floatxdpi;//x方向上的解析度,每英寸的点阵数(dots/inch) floatydpi;//y方向上的解析度 uint32_tpad[2];//填充字节 }; structsurface_flinger_cblk_t//4KBmax { uint8_tconnected;//是否连接 uint8_treserved[3];//保留字节 uint32_tpad[7];//填充字节 display_cblk_tdisplays[SharedBufferStack: : NUM_DISPLAY_MAX];//支持最多4个的display }; Java层在创建一个SurfaceSession实例时,建立到server侧的连接,这个连接的动作实际就是分配内存、创建surface_flinger_cblk_t对象并初始化获得初始值、以及可以跨进程访问的过程。 具体过程是: 在client一侧,创建SurfaceSession时,会创建一个SurfaceComposerClient对象,接着会调用SurfaceComposerClient: : onFirstRef: voidSurfaceComposerClient: : onFirstRef()//第一次创建对象时被调用 { sp if(sm! =0){ sp if(conn! =0){ mClient=conn; Composer: : addClient(this); mPrebuiltLayerState=newlayer_state_t; mStatus=NO_ERROR; } } } 在上面的代码中,先在ComposerService的构造函数中获取surfaceflinger控制块。 ComposerService(也就是ISurfaceComposer的Wrapper)构造函数获取surfaceflinger控制块的过程如下: ComposerService: : ComposerService() : Singleton constString16name(“SurfaceFlinger”); while(getService(name,&mComposerService)! =NO_ERROR){ usleep(250000); } mServerCblkMemory=mComposerService->getCblk();//获取IMemoryHeap mServerCblk=static_cast mServerCblkMemory->getBase());//在IMemoryHeap中的基址指针转换为surface_flinger_cblk_t指针 } 另外,SurfaceComposerClient的onFirstRef会创建一个connection,它的目的是创建代理对象,用于BinderIPC通讯,ISurfaceComposerClient接口强指针指向该代理对象。 在server侧,它只是调用Client(也就是ISurfaceComposerClient接口在server侧的真正实现者)构造函数创建一个Client对象进行类型转换后返回。 而实际的内存分配是在server侧创建SurfaceFlinger后准备运行其工作线程时完成的,见SurfaceFlinger: : readyToRun函数: status_tSurfaceFlinger: : readyToRun() { LOGI(“SurfaceFlinger’smainthreadreadytorun.” “InitializinggraphicsH/W…”); //weonlysupportonedisplaycurrently intdpy=0; { //initializethemaindisplay GraphicPlane&plane(graphicPlane(dpy)); DisplayHardware*consthw=newDisplayHardware(this,dpy); plane.setDisplayHardware(hw); } //createthesharedcontrol-block //创建共享控制块,因未指定在何处分配内存,默认的是ashmem上 mServerHeap=newMemoryHeapBase(4096, MemoryHeapBase: : READ_ONLY,“SurfaceFlingerread-onlyheap”); LOGE_IF(mServerHeap==0,“can’tcreatesharedmemorydealer”); mServerCblk=static_cast LOGE_IF(mServerCblk==0,“can’tgettosharedcontrolblock’saddress”); new(mServerCblk)surface_flinger_cblk_t; //initializeprimaryscreen //(otherdisplayshouldbeinitializedinthesamemanner,but //asynchronously,astheycouldcomeandgo.Noneofthisissupportedyet). constGraphicPlane&plane(graphicPlane(dpy)); constDisplayHardware&hw=plane.displayHardware(); constuint32_tw=hw.getWidth(); constuint32_th=hw.getHeight(); constuint32_tf=hw.getFormat(); hw.makeCurrent(); //initializethesharedcontrolblock mServerCblk->connected|=1< display_cblk_t*dcblk=mServerCblk->displays+dpy; memset(dcblk,0,sizeof(display_cblk_t)); dcblk->w=plane.getWidth(); dcblk->h=plane.getHeight(); dcblk->format=f; dcblk->orientation=ISurfaceComposer: : eOrientationDefault; dcblk->xdpi=hw.getDpiX(); dcblk->ydpi=hw.getDpiY(); dcblk->fps=hw.getRefreshRate(); dcblk->density=hw.getDensity(); ……//省略部分代码 } 它为该控制块在ashmem上分配内存并对其初始化赋值。 SharedClient控制块
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