详解Android SurfaceFinger服务

SurfaceFlinger是Android平台的显示服务，为移动互联网时代的内容呈现和交互提供了平台级的基础。本文以Android4.2(后续版本架构没太大变化)的源代码和架构为例，详细介绍SurfaceFlinger服务。

相关类图

启动

SurfaceFlinger服务的源代码位于frameworks/native/cmds/surfaceflinger下：

[cpp] view plaincopy

1. int main(int argc, char** argv) {  
2.     SurfaceFlinger::publishAndJoinThreadPool(true);  
3.     // When SF is launched in its own process, limit the number of  
4.     // binder threads to 4.  
5.     ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4);  
6.     return 0;  
7. }  

为android平台上最常见的native BinderService启动方式。

下边结合binder上层接口粗略分析该段程序。

将"SurfaceFlinger::publishAndJoinThreadPool(true);"

扩展开变为：

[cpp] view plaincopy

1. sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());  
2. sm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), new SERVICE(), allowIsolated); // 向servicemanager注册SurfaceFinger服务，以“SurfaceFlinger”作为名字/标识  
3. ProcessState::self()->startThreadPool();  
4. IPCThreadState::self()->joinThreadPool();  

ProcessState为每进程的记录binder进程状态的类。主要职责在于：

1. 打开binder设备并将binder事务内存映射到本进程地址空间的最开始，尺寸为BINDER_VM_SIZE
   
2. 记录contextobject（一般为servicemanager代理对象）
3. 孵化线程/管理线程池
   
4. IBinder和handle之间的转换和查询

[cpp] view plaincopy

1. ProcessState::self()->startThreadPool();  

通过创建一个额外线程（自动进入looper状态）来启动线程池，

[cpp] view plaincopy

1. IPCThreadState::self()->joinThreadPool();  

IPCThreadState为每线程（通过编程本地存储实现）的管理binder thread状态的类，同时负责与binder设备之间的数据交换，其成员：

[cpp] view plaincopy

1. Parcel              mIn;  
2. Parcel              mOut;  

承担着binder的flat/unflat、发出请求到binder、从binder设备接收client端的请求等任务。

这样子主线程也进入looper模式，现在进入joinThreadPool方法：

binder通信的主要细节就在此方法中，主要思想便是通过talkWithDriver来取到本进程接收到的binder请求并将其反序列化为mIn身上，读出cmd并执行之，摘取几个重要的cmd如下：

BR_TRANSACTION：代表一次binder事务，最常见的便是RPC调用了

[cpp] view plaincopy

1. binder_transaction_data tr;  
2. ......  
3. if (tr.target.ptr) {  
4.     sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);  
5.     const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, tr.flags);  
6.     if (error < NO_ERROR) reply.setError(error);  
7.   
8. } else {  
9.     const status_t error = the_context_object->transact(tr.code, buffer, &reply, tr.flags);  
10.     if (error < NO_ERROR) reply.setError(error);  
11. }  

binder_transaction_data身上带有服务端的BBinder（client端第一次从servicemanager查询到服务端时被告知并由binder driver记录），

当tr.target.ptr非空时，通过该BBinder对象的transact函数来完成RPC。否则意味着对context_object（通常为本进程内的BpServiceManager对象，且对应handle为0 ）的请求。

BBinder的子类通过onTransact函数来服务各种RPC调用。在本文中，便是SurfaceFlinger对象的onTransact函数来应对client的请求。

BR_SPAWN_LOOPER：

前边启动过程中，binder thread包括主线程（SurfaceFlinger对象构造过程中也创建了额外辅助进程，但不是binder thread，排除在外，在本文后半部分分析）一共是两个。当有多个client请求时，势必binder thread不够用（binder driver簿记binder thread的各种信息），此时binder driver便post BR_SPAWN_LOOPER类型的cmd，让本进程预先孵化下一个binder thread，且此后孵化的线程不会进入looper模式（主要处理线程），只是登记为looper（目前在driver中未看出来两者明显区别）

另外，当本进程需要其他服务的协助的时候呢，本进程也需要作为client来发起binder请求，此时便用到了BpBinder::transact()函数，BpBinder成员mHandle用来引用远端对象，作为参数传递给IPCThreadState::self()->transact()来完成。其原理与前述接受binder请求的过程相反，不再赘述。

SurfaceFlinger构造

此步骤是前述启动步骤中的一小步，但也是展现出特定service与众不同的最大一步。

如文件第一部分所列类图所示，SurfaceFlinger继承自多个基类：

[cpp] view plaincopy

1. class SurfaceFlinger : public BinderService<SurfaceFlinger>,  
2.                        public BnSurfaceComposer,  
3.                        private IBinder::DeathRecipient,  
4.                        private Thread,  
5.                        private HWComposer::EventHandler  

构造函数非常轻量级，只获取了几个系统debug设置。

在ServiceManager addservice时第一次引用刚创建的SurfaceFinger对象，其基类RefBase的onFirstRef被调用：

[cpp] view plaincopy

1. void SurfaceFlinger::onFirstRef()  
2. {  
3.     mEventQueue.init(this);  
4.   
5.     run("SurfaceFlinger", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);  
6.   
7.     // Wait for the main thread to be done with its initialization  
8.     mReadyToRunBarrier.wait();  
9. }  

初始化EventQueue，并建立Looper/Handler这对好基友。

接下来启动自己（SurfaceFlinger也是Thread对象），

然后主线程阻塞住直到ReadyToRun（Thread真正启动前的一次性初始化函数）被调用。

接下来咱们转到ReadyToRun函数，鉴于该函数如一枚知性的熟女——深有内涵：

[cpp] view plaincopy

1. ALOGI(  "SurfaceFlinger's main thread ready to run. "  
2.         "Initializing graphics H/W...");  
3.   
4. // initialize EGL for the default display  
5. mEGLDisplay = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);  
6. eglInitialize(mEGLDisplay, NULL, NULL);  
7.   
8. // Initialize the H/W composer object.  There may or may not be an  
9. // actual hardware composer underneath.  
10. mHwc = new HWComposer(this,  
11.         *static_cast<HWComposer::EventHandler *>(this));  
12.   
13. // initialize the config and context  
14. EGLint format = mHwc->getVisualID();  
15. mEGLConfig  = selectEGLConfig(mEGLDisplay, format);  
16. mEGLContext = createGLContext(mEGLDisplay, mEGLConfig);  
17.   
18. LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mEGLContext == EGL_NO_CONTEXT,  
19.         "couldn't create EGLContext");  
20.   
21. // initialize our non-virtual displays  
22. for (size_t i=0 ; i<DisplayDevice::NUM_DISPLAY_TYPES ; i++) {  
23.     DisplayDevice::DisplayType type((DisplayDevice::DisplayType)i);  
24.     mDefaultDisplays[i] = new BBinder();  
25.     wp<IBinder> token = mDefaultDisplays[i];  
26.   
27.     // set-up the displays that are already connected  
28.     if (mHwc->isConnected(i) || type==DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY) {  
29.         // All non-virtual displays are currently considered secure.  
30.         bool isSecure = true;  
31.         mCurrentState.displays.add(token, DisplayDeviceState(type));  
32.         sp<FramebufferSurface> fbs = new FramebufferSurface(*mHwc, i);  
33.         sp<SurfaceTextureClient> stc = new SurfaceTextureClient(  
34.                     static_cast< sp<ISurfaceTexture> >(fbs->getBufferQueue()));  
35.         sp<DisplayDevice> hw = new DisplayDevice(this,  
36.                 type, isSecure, token, stc, fbs, mEGLConfig);  
37.         if (i > DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY) {  
38.             // FIXME: currently we don't get blank/unblank requests  
39.             // for displays other than the main display, so we always  
40.             // assume a connected display is unblanked.  
41.             ALOGD("marking display %d as acquired/unblanked", i);  
42.             hw->acquireScreen();  
43.         }  
44.         mDisplays.add(token, hw);  
45.     }  
46. }  
47.   
48. //  we need a GL context current in a few places, when initializing  
49. //  OpenGL ES (see below), or creating a layer,  
50. //  or when a texture is (asynchronously) destroyed, and for that  
51. //  we need a valid surface, so it's convenient to use the main display  
52. //  for that.  
53. sp<const DisplayDevice> hw(getDefaultDisplayDevice());  
54.   
55. //  initialize OpenGL ES  
56. DisplayDevice::makeCurrent(mEGLDisplay, hw, mEGLContext);  
57. initializeGL(mEGLDisplay);  
58.   
59. // start the EventThread  
60. mEventThread = new EventThread(this);  
61. mEventQueue.setEventThread(mEventThread);  
62.   
63. // initialize our drawing state  
64. mDrawingState = mCurrentState;  
65.   
66.   
67. // We're now ready to accept clients...  
68. mReadyToRunBarrier.open();  
69.   
70. // set initial conditions (e.g. unblank default device)  
71. initializeDisplays();  
72.   
73. // start boot animation  
74. startBootAnim();  
75.   
76. return NO_ERROR;  

我们将其曼妙身段划分为如下：

1. EGL初始化
2. Hardware Composer初始化
3. 选择EGLConfig并创建EGLContext
4. 初始化各个DisplayDevice
5. 初始化OpenGL ES并绑定到当前进程，初始化EGLDisplay
6. 创建EventThread用于为mEventQueue身上的Handler/Looper搞基提供上下文
7. 通知主线程，让其继续运行
8. 初始化显示，并显示启动动画（通过“property_set("ctl.start", "bootanim")”）

下边摘取其中一些关键步骤分析：

EGL初始化

EGL初始化主要通过eglGetDisplay()来实现，其参数为EGL_DEFAULT_DISPLAY（一个handle值，意义依赖于具体平台）：

[cpp] view plaincopy

1. EGLDisplay eglGetDisplay(EGLNativeDisplayType display)  
2. {  
3.     clearError();  
4.   
5.     uint32_t index = uint32_t(display);  
6.     if (index >= NUM_DISPLAYS) {  
7.         return setError(EGL_BAD_PARAMETER, EGL_NO_DISPLAY);  
8.     }  
9.   
10.     if (egl_init_drivers() == EGL_FALSE) {  
11.         return setError(EGL_BAD_PARAMETER, EGL_NO_DISPLAY);  
12.     }  
13.   
14.     EGLDisplay dpy = egl_display_t::getFromNativeDisplay(display);  
15.     return dpy;  
16. }  

接下来的调用栈为：egl_init_drivers->egl_init_drivers_locked，egl_init_drivers_locked中主要就是根据/system/lib/egl/egl.cfg文件中配置信息（其中便指定了{tag}的值）运行时装载libGLESv1_CM_{tag}.so,libGLESv2_{tag}.so libEGL_{tag}.so，并将egl_entries.in中的egl函数簇的地址全部找到并绑定到egl_connection_t的egl成员上，将entries.in中的gl函数簇的地址全部找到并绑定到egl_connection_t的hooks上，所以最终的egl的一堆东西都保存在了进程全局变量：

[cpp] view plaincopy

1. egl_connection_t gEGLImpl;  
2. gl_hooks_t gHooks[2];  

上（gEGLImpl成员含有对gHooks的指针）。

接下来便是拿到EGLDisplay的过程，包含在egl_display_t::getFromNativeDisplay(display)中，其实现是调用上一步中装载的EGL库中的"eglGetDisplay"函数来获得真正实现并设定给egl_display_t::sDisplay[NUM_DISPLAYS].dpy，返回egl_display_t::sDisplay数组中第一个invalid项的索引作为EGLDisplay handle

接下来便是EGL初始化的过程：

[cpp] view plaincopy

1. EGLBoolean eglInitialize(EGLDisplay dpy, EGLint *major, EGLint *minor)  
2. {  
3.     clearError();  
4.   
5.     egl_display_ptr dp = get_display(dpy);  
6.     if (!dp) return setError(EGL_BAD_DISPLAY, EGL_FALSE);  
7.   
8.     EGLBoolean res = dp->initialize(major, minor);  
9.   
10.     return res;  
11. }  

其中关键步骤体现在dp->initialize中，展开它的实现：

[cpp] view plaincopy

1. EGLBoolean egl_display_t::initialize(EGLint *major, EGLint *minor) {  
2.   
3.     Mutex::Autolock _l(lock);  
4.   
5.     if (refs > 0) {  
6.         if (major != NULL)  
7.             *major = VERSION_MAJOR;  
8.         if (minor != NULL)  
9.             *minor = VERSION_MINOR;  
10.         refs++;  
11.         return EGL_TRUE;  
12.     }  
13.   
14. #if EGL_TRACE  
15.   
16.     // Called both at early_init time and at this time. (Early_init is pre-zygote, so  
17.     // the information from that call may be stale.)  
18.     initEglTraceLevel();  
19.     initEglDebugLevel();  
20.   
21. #endif  
22.   
23.     setGLHooksThreadSpecific(&gHooksNoContext); // 将前边从egl库中取出来的glhooks绑定到thread的TLS上，Note：bionic c为OpenGL预留了专用的TLS，see:<tt><a target="_blank" href="http://10.37.116.53:7080/source/xref/GTV4_2/bionic/libc/private/bionic_tls.h">bionic_tls.h</a></tt>  
24.   
25.     // initialize each EGL and  
26.     // build our own extension string first, based on the extension we know  
27.     // and the extension supported by our client implementation  
28.   
29.     egl_connection_t* const cnx = &gEGLImpl;  
30.     cnx->major = -1;  
31.     cnx->minor = -1;  
32.     if (cnx->dso) {  
33.   
34. #if defined(ADRENO130)  
35. #warning "Adreno-130 eglInitialize() workaround"  
36.         /* 
37.          * The ADRENO 130 driver returns a different EGLDisplay each time 
38.          * eglGetDisplay() is called, but also makes the EGLDisplay invalid 
39.          * after eglTerminate() has been called, so that eglInitialize() 
40.          * cannot be called again. Therefore, we need to make sure to call 
41.          * eglGetDisplay() before calling eglInitialize(); 
42.          */  
43.         if (i == IMPL_HARDWARE) {  
44.             disp[i].dpy = cnx->egl.eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);  
45.         }  
46. #endif  
47.   
48.         EGLDisplay idpy = disp.dpy;  
49.         if (cnx->egl.eglInitialize(idpy, &cnx->major, &cnx->minor)) { // 调用egl库中的eglInitialize  
50.             //ALOGD("initialized dpy=%p, ver=%d.%d, cnx=%p",  
51.             //        idpy, cnx->major, cnx->minor, cnx);  
52.   
53.             // display is now initialized  
54.             disp.state = egl_display_t::INITIALIZED;  
55.   
56.             // get the query-strings for this display for each implementation  
57.             disp.queryString.vendor = cnx->egl.eglQueryString(idpy, // 查询一些meta信息  
58.                     EGL_VENDOR);  
59.             disp.queryString.version = cnx->egl.eglQueryString(idpy,  
60.                     EGL_VERSION);  
61.             disp.queryString.extensions = cnx->egl.eglQueryString(idpy,  
62.                     EGL_EXTENSIONS);  
63.             disp.queryString.clientApi = cnx->egl.eglQueryString(idpy,  
64.                     EGL_CLIENT_APIS);  
65.   
66.         } else {  
67.             ALOGW("eglInitialize(%p) failed (%s)", idpy,  
68.                     egl_tls_t::egl_strerror(cnx->egl.eglGetError()));  
69.         }  
70.     }  
71.   
72.     // the query strings are per-display  
73.     mVendorString.setTo(sVendorString);  
74.     mVersionString.setTo(sVersionString);  
75.     mClientApiString.setTo(sClientApiString);  
76.   
77.     // we only add extensions that exist in the implementation  
78.     char const* start = sExtensionString; // 装配扩展信息  
79.     char const* end;  
80.     do {  
81.         // find the space separating this extension for the next one  
82.         end = strchr(start, ' ');  
83.         if (end) {  
84.             // length of the extension string  
85.             const size_t len = end - start;  
86.             if (len) {  
87.                 // NOTE: we could avoid the copy if we had strnstr.  
88.                 const String8 ext(start, len);  
89.                 // now look for this extension  
90.                 if (disp.queryString.extensions) {  
91.                     // if we find it, add this extension string to our list  
92.                     // (and don't forget the space)  
93.                     const char* match = strstr(disp.queryString.extensions, ext.string());  
94.                     if (match && (match[len] == ' ' || match[len] == 0)) {  
95.                         mExtensionString.append(start, len+1);  
96.                     }  
97.                 }  
98.             }  
99.             // process the next extension string, and skip the space.  
100.             start = end + 1;  
101.         }  
102.     } while (end);  
103.   
104.     egl_cache_t::get()->initialize(this); // 初始化egl_cache  
105.   
106.     char value[PROPERTY_VALUE_MAX];  
107.     property_get("debug.egl.finish", value, "0");  
108.     if (atoi(value)) {  
109.         finishOnSwap = true;  
110.     }  
111.   
112.     property_get("debug.egl.traceGpuCompletion", value, "0");  
113.     if (atoi(value)) {  
114.         traceGpuCompletion = true;  
115.     }  
116.   
117.     refs++;  
118.     if (major != NULL)  
119.         *major = VERSION_MAJOR;  
120.     if (minor != NULL)  
121.         *minor = VERSION_MINOR;  
122.   
123.     mHibernation.setDisplayValid(true); // Hibernation相关  
124.   
125.     return EGL_TRUE;  
126. }  

Hardware Composer初始化

Hardware Composer的构造函数如下：

[cpp] view plaincopy

1. HWComposer::HWComposer(  
2.         const sp<SurfaceFlinger>& flinger,  
3.         EventHandler& handler)  
4.     : mFlinger(flinger),  
5.       mFbDev(0), mHwc(0), mNumDisplays(1),  
6.       mCBContext(new cb_context),  
7.       mEventHandler(handler),  
8.       mVSyncCount(0), mDebugForceFakeVSync(false)  
9. {  
10.     for (size_t i =0 ; i<MAX_DISPLAYS ; i++) {  
11.         mLists[i] = 0;  
12.     }  
13.   
14.     char value[PROPERTY_VALUE_MAX];  
15.     property_get("debug.sf.no_hw_vsync", value, "0");  
16.     mDebugForceFakeVSync = atoi(value);  
17.   
18.     bool needVSyncThread = true;  
19.   
20.     // Note: some devices may insist that the FB HAL be opened before HWC.  
21.     loadFbHalModule(); // load gralloc HAL模块  
22.     loadHwcModule(); // load hwcomposer HAL模块  
23.   
24.     if (mFbDev && mHwc && hwcHasApiVersion(mHwc, HWC_DEVICE_API_VERSION_1_1)) {  
25.         // close FB HAL if we don't needed it.  
26.         // FIXME: this is temporary until we're not forced to open FB HAL  
27.         // before HWC.  
28.         framebuffer_close(mFbDev);  
29.         mFbDev = NULL;  
30.     }  
31.   
32.     // If we have no HWC, or a pre-1.1 HWC, an FB dev is mandatory.  
33.     if ((!mHwc || !hwcHasApiVersion(mHwc, HWC_DEVICE_API_VERSION_1_1))  
34.             && !mFbDev) {  
35.         ALOGE("ERROR: failed to open framebuffer, aborting");  
36.         abort();  
37.     }  
38.   
39.     // these display IDs are always reserved  
40.     for (size_t i=0 ; i<HWC_NUM_DISPLAY_TYPES ; i++) {  
41.         mAllocatedDisplayIDs.markBit(i);  
42.     }  
43.   
44.     if (mHwc) {  
45.         ALOGI("Using %s version %u.%u", HWC_HARDWARE_COMPOSER,  
46.               (hwcApiVersion(mHwc) >> 24) & 0xff,  
47.               (hwcApiVersion(mHwc) >> 16) & 0xff);  
48.         if (mHwc->registerProcs) { // 有hardware composer的情形下，需要注册一些callback函数给它，来接受通知  
49.             mCBContext->hwc = this;  
50.             mCBContext->procs.invalidate = &hook_invalidate; // invalidate hook  
51.             mCBContext->procs.vsync = &hook_vsync; // vsync hook  
52.             if (hwcHasApiVersion(mHwc, HWC_DEVICE_API_VERSION_1_1))  
53.                 mCBContext->procs.hotplug = &hook_hotplug; // hotplug hook  
54.             else  
55.                 mCBContext->procs.hotplug = NULL;  
56.             memset(mCBContext->procs.zero, 0, sizeof(mCBContext->procs.zero));  
57.             mHwc->registerProcs(mHwc, &mCBContext->procs); // 真正注册  
58.         }  
59.   
60.         // don't need a vsync thread if we have a hardware composer  
61.         needVSyncThread = false; // 因为hardware composer存在，VSync由它来trigger，在SurfaceFlinger服务进程无需自己创建Vsync线程  
62.         // always turn vsync off when we start  
63.         eventControl(HWC_DISPLAY_PRIMARY, HWC_EVENT_VSYNC, 0);  
64.   
65.         // the number of displays we actually have depends on the  
66.         // hw composer version  
67.         if (hwcHasApiVersion(mHwc, HWC_DEVICE_API_VERSION_1_2)) {  
68.             // 1.2 adds support for virtual displays  
69.             mNumDisplays = MAX_DISPLAYS;  
70.         } else if (hwcHasApiVersion(mHwc, HWC_DEVICE_API_VERSION_1_1)) {  
71.             // 1.1 adds support for multiple displays  
72.             mNumDisplays = HWC_NUM_DISPLAY_TYPES;  
73.         } else {  
74.             mNumDisplays = 1;  
75.         }  
76.     }  
77.     // 从gralloc模块获取一些显示输出相关信息  
78.     if (mFbDev) {  
79.         ALOG_ASSERT(!(mHwc && hwcHasApiVersion(mHwc, HWC_DEVICE_API_VERSION_1_1)),  
80.                 "should only have fbdev if no hwc or hwc is 1.0");  
81.   
82.         DisplayData& disp(mDisplayData[HWC_DISPLAY_PRIMARY]);  
83.         disp.connected = true;  
84.         disp.width = mFbDev->width;  
85.         disp.height = mFbDev->height;  
86.         disp.format = mFbDev->format;  
87.         disp.xdpi = mFbDev->xdpi;  
88.         disp.ydpi = mFbDev->ydpi;  
89.         if (disp.refresh == 0) {  
90.             disp.refresh = nsecs_t(1e9 / mFbDev->fps);  
91.             ALOGW("getting VSYNC period from fb HAL: %lld", disp.refresh);  
92.         }  
93.         if (disp.refresh == 0) {  
94.             disp.refresh = nsecs_t(1e9 / 60.0);  
95.             ALOGW("getting VSYNC period from thin air: %lld",  
96.                     mDisplayData[HWC_DISPLAY_PRIMARY].refresh);  
97.         }  
98.     } else if (mHwc) {  
99.         // here we're guaranteed to have at least HWC 1.1  
100.         for (size_t i =0 ; i<HWC_NUM_DISPLAY_TYPES ; i++) {  
101.             queryDisplayProperties(i);  
102.         }  
103.     }  
104.   
105.     if (needVSyncThread) { // 如果Hardware composer不存在，则需要在SurfaceFlinger进程中创建VSync线程  
106.         // we don't have VSYNC support, we need to fake it  
107.         mVSyncThread = new VSyncThread(*this);  
108.     }  
109. }  

SurfaceFlinger实现了HWComposer::EventHandler接口，所以最终的VSync和Hotplug处理在SurfaceFlinger::onVSyncReceived()和SurfaceFlinger::onHotplugReceived()中。

选择EGLConfig并创建EGLContext

    // initialize the config and context
    EGLint format = mHwc->getVisualID(); // 从hardware composer取到颜色空间
    mEGLConfig  = selectEGLConfig(mEGLDisplay, format); // 生成EGLConfig
    mEGLContext = createGLContext(mEGLDisplay, mEGLConfig); //生成EGLContext（通过调用egl库的eglCreateContext函数，然后封装成egl_context_t对象）

初始化各个DisplayDevice

[cpp] view plaincopy

1. // initialize our non-virtual displays  
2. for (size_t i=0 ; i<DisplayDevice::NUM_DISPLAY_TYPES ; i++) {  
3.     DisplayDevice::DisplayType type((DisplayDevice::DisplayType)i);  
4.     mDefaultDisplays[i] = new BBinder();  
5.     wp<IBinder> token = mDefaultDisplays[i];  
6.   
7.     // set-up the displays that are already connected  
8.     if (mHwc->isConnected(i) || type==DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY) {  
9.         // All non-virtual displays are currently considered secure.  
10.         bool isSecure = true;  
11.         mCurrentState.displays.add(token, DisplayDeviceState(type));  
12.         sp<FramebufferSurface> fbs = new FramebufferSurface(*mHwc, i);  
13.         sp<SurfaceTextureClient> stc = new SurfaceTextureClient(  
14.                     static_cast< sp<ISurfaceTexture> >(fbs->getBufferQueue()));  
15.         sp<DisplayDevice> hw = new DisplayDevice(this,  
16.                 type, isSecure, token, stc, fbs, mEGLConfig);  
17.         if (i > DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY) {  
18.             // FIXME: currently we don't get blank/unblank requests  
19.             // for displays other than the main display, so we always  
20.             // assume a connected display is unblanked.  
21.             ALOGD("marking display %d as acquired/unblanked", i);  
22.             hw->acquireScreen();  
23.         }  
24.         mDisplays.add(token, hw);  
25.     }  
26. }  

DisplayDevice封装了一个显示设备，组合了之前分析过的hardware composer, framebuffer surface, SurfaceTextureClient, EGLConfig.在SurfaceFlinger的合成和显示的每个点上都会遍历这个DisplayDevice集合。

初始化OpenGL ES并绑定到当前进程，初始化EGLDisplay

[cpp] view plaincopy

1. //  initialize OpenGL ES  
2. DisplayDevice::makeCurrent(mEGLDisplay, hw, mEGLContext);  
3. initializeGL(mEGLDisplay);  

ReadyToRun终于运行完了，接下来便进入真正的threadloop：

[cpp] view plaincopy

1. bool SurfaceFlinger::threadLoop() {  
2.     waitForEvent(); // 通过Looper等待事件  
3.     return true;  
4. }  

创建Surface

Android中创建创建一个Activity时创建Surface的流程：
● Activity Thread calls on attach() and makeVisible()
● makeVisible does wm.addView()
● vm.addView() - this also called by StatusBar to display itself
● Creates a new ViewRootImpl
● Call on its setView()
● setView() calls on sWindowSession.add(...)
● This results in call to WM's addWindow()
● ViewRootImpl's performTraversals()
● Calls on relayoutWindow()
● Calls to WM session's relayout()
● Call to WM's relayoutWindow()
● Call to createSurfaceLocked()
● new Surface(...)  // Surface Object @Java-layer

Surface构造函数调用了一个nativeCreate的native方法，其实现位于frameworks/base/core/jni/android_view_Surface.cpp：

[cpp] view plaincopy

1. static void nativeCreate(JNIEnv* env, jobject surfaceObj, jobject sessionObj,  
2.         jstring nameStr, jint w, jint h, jint format, jint flags) {  
3.     ScopedUtfChars name(env, nameStr);  
4.     sp<SurfaceComposerClient> client(android_view_SurfaceSession_getClient(env, sessionObj));  
5.   
6.     sp<SurfaceControl> surface = client->createSurface(  
7.             String8(name.c_str()), w, h, format, flags);  
8.     if (surface == NULL) {  
9.         jniThrowException(env, OutOfResourcesException, NULL);  
10.         return;  
11.     }  
12.   
13.     setSurfaceControl(env, surfaceObj, surface);  
14. }  

与此类似，接下来粘贴一段Native层创建Surface的Sample代码：

[cpp] view plaincopy

1.         mComposerClient = new SurfaceComposerClient;  
2.         ASSERT_EQ(NO_ERROR, mComposerClient->initCheck());  
3.   
4.         sp<IBinder> display(SurfaceComposerClient::getBuiltInDisplay(  
5.                 ISurfaceComposer::eDisplayIdMain));  
6.         DisplayInfo info;  
7.         SurfaceComposerClient::getDisplayInfo(display, &info); // 获取显示参数  
8.   
9.         ssize_t displayWidth = info.w;  
10.         ssize_t displayHeight = info.h;  
11.   
12.         // Background surface  
13.         mBGSurfaceControl = mComposerClient->createSurface( // 创建Surface，后文将详细分析其squence  
14.                 String8("BG Test Surface"), displayWidth, displayHeight,  
15.                 PIXEL_FORMAT_RGBA_8888, 0);  
16.         ASSERT_TRUE(mBGSurfaceControl != NULL);  
17.         ASSERT_TRUE(mBGSurfaceControl->isValid());  
18.         fillSurfaceRGBA8(mBGSurfaceControl, 63, 63, 195);   
19.   
20. // Fill an RGBA_8888 formatted surface with a single color.  
21. static void fillSurfaceRGBA8(const sp<SurfaceControl>& sc,  
22.         uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {  
23.     Surface::SurfaceInfo info;  
24.     sp<Surface> s = sc->getSurface();  
25.     ASSERT_TRUE(s != NULL);  
26.     ASSERT_EQ(NO_ERROR, s->lock(&info));  
27.     uint8_t* img = reinterpret_cast<uint8_t*>(info.bits);  
28.     for (uint32_t y = 0; y < info.h; y++) {  
29.         for (uint32_t x = 0; x < info.w; x++) {  
30.             uint8_t* pixel = img + (4 * (y*info.s + x));  
31.             pixel[0] = r;  
32.             pixel[1] = g;  
33.             pixel[2] = b;  
34.             pixel[3] = 255;  
35.         }  
36.     }  
37.     ASSERT_EQ(NO_ERROR, s->unlockAndPost());  
38. }  

其中CreateSurface过程的时序图如下：

queueBuffer的过程时序图如下：

VSync的时序图：

在dequeue了新的GraphicBuffer之后，SurfaceFlinger就需要对它管理的layer进行合成。合成的过程主要包含了以下几个重要的步骤：
handleMessageTransaction：处理系统显示屏以及应用程序窗口的属性变化。并把SurfaceFlinger::mDrawingStat更新为SurfaceFlinger::mCurrentState，新创建的layer（surface）都是保存在mCurrentState中的。
handlePageFlip：更新每个layer的active buffer。
rebuildLayerStacks：为每个DisplayDevice设置可见、按Z-order排序的layers
setUpHWComposer：根据在step3设置的SurfaceFlinger的DisplayDevice中的active layers来设置HWComposer的DisplayData数据，然后调用hwc模块的prepare函数
doComposition：使用OpenGL ES或者hwc模块来合成

在合成完后，就需要推送到屏幕上显示。有3个重要的类用来管理显示设备：

•DisplayDevice

•FramebufferSurface

•SurfaceTextureClient

Android系统支持多个显示设备，每一个显示设备在SurfaceFlinger进程中都有一个DisplayDevice对象来管理它。

FramebufferSurface继承于ConsumerBase，当其连接的BufferQueue有新帧时，其onFrameAvailable方法会被调用，来处理这个新帧。

SurfaceTextureClient继承于ANativeWindow，在SurfaceFlinger进程中，它引用了FramebufferSurface的BufferQueue；同时又因为它是一个ANativeWindow，它被EGL封装为EGLSurface保存在DisplayDevice 中，用来显示改设备的新帧。

DisplayDevice的初始化过程在SurfaceFlinger::readyToRun()里实现。

下面重点介绍两种不同情况下的显示流程：

在没有hwc模块时的显示流程

在有hwc模块并且使用hwc模块来进行合成的显示流程

没有HWC模块时:

有HWC模块时：

http://blog.csdn.net/tommy_wxie/article/details/40780523