Android框架之Camera(2)HAL及so库的加载

HAL层作为纽带，把Framework层的APIs和底层驱动连接起来。简言之，上层需要什么操作接口，HAL层就负责实现之。

HAL在整个Camera框架中的位置如下图红框：

Android Camera框架及Camera服务HAL(红框)

HAL层的代码编译为so库，通常位于/system/lib/hw/或/vender/lib/hw/目录下。接下来看下so库的加载实现。

广而知之，C/C++的入口为main()函数，Android应用的入口是主Activity的onCreate()，那so库的入口呢？就是：

int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module)

参数id：模块的名称，HAL的so库命名规则：xxx.yyy.so，所以这里的id就是"xxx"。之所以这么定是和so的查找规则对应的，稍后详述。

参数module：通过她获取指向实际模块对象的指针。

对于Camera，启动加载流程的函数：

/** * The id of this module */#define CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID "camera"CameraService.cpp (frameworks\av\services\camera\libcameraservice)camera_module_t *mModule;void CameraService::onFirstRef(){    if (hw_get_module(CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID,                (const hw_module_t **)&mModule) < 0) {        ALOGE("Could not load camera HAL module");        mNumberOfCameras = 0;    } else {// so成功加载        ALOGI("Loaded \"%s\" camera module", mModule->common.name);        mNumberOfCameras = mModule->get_number_of_cameras();        ....    }}

(const hw_module_t **)&mModule就展示了如何通过参数module获取指向Camera模块camera_module_t指针的方法。这是如何做到的呢？

在定义自己模块的时候，把hw_module_t成员放在起始位置，如这里的camera_module_t：

typedef struct camera_module {    hw_module_t common;    int (*get_number_of_cameras)(void);    int (*get_camera_info)(int camera_id, struct camera_info *info);    int (*set_callbacks)(const camera_module_callbacks_t *callbacks);    void (*get_vendor_tag_ops)(vendor_tag_ops_t* ops);} camera_module_t;

结构体成员的内存地址是连续的(记得kernel中的container_of吧)，此刻指向common成员的指针和指向整个模块的指针在数值上就是相等的(简单理解可以认为是同一个指针)，这样通过common就获取了自己模块的指针。

整个模块在实现HAL的时候已经分配好了空间且已经初始化：

camera_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {    common: {         // init code    },    get_number_of_cameras: camera_get_number_of_cameras,    get_camera_info: camera_get_camera_info,    set_callbacks:NULL,    get_vendor_tag_ops:NULL};

所以就可以通过获取到的指针操作自定义的模块的所有成员。

这是对上，对下就是so库的加载，看函数hw_get_module：

int hw_get_module(const char *id, const struct hw_module_t **module){    return hw_get_module_by_class(id, NULL, module);}int hw_get_module_by_class(const char *class_id, const char *inst,                           const struct hw_module_t **module){    int status;    int i;    const struct hw_module_t *hmi = NULL;    char prop[PATH_MAX];    char path[PATH_MAX];    char name[PATH_MAX];    if (inst)        snprintf(name, PATH_MAX, "%s.%s", class_id, inst);    else        strlcpy(name, class_id, PATH_MAX);    /*     * Here we rely on the fact that calling dlopen multiple times on     * the same .so will simply increment a refcount (and not load     * a new copy of the library).     * We also assume that dlopen() is thread-safe.     */    /* Loop through the configuration variants looking for a module */    for (i=0 ; i<HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1 ; i++) {        if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT) {            if (property_get(variant_keys[i], prop, NULL) == 0) {                continue;            }            snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",                     HAL_LIBRARY_PATH2, name, prop);            if (access(path, R_OK) == 0) break;            snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.%s.so",                     HAL_LIBRARY_PATH1, name, prop);            if (access(path, R_OK) == 0) break;        } else {            snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.default.so",                     HAL_LIBRARY_PATH2, name);            if (access(path, R_OK) == 0) break;            snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.default.so",                     HAL_LIBRARY_PATH1, name);            if (access(path, R_OK) == 0) break;        }    }    status = -ENOENT;    if (i < HAL_VARIANT_KEYS_COUNT+1) {        /* load the module, if this fails, we're doomed, and we should not try         * to load a different variant. */        status = load(class_id, path, module);    }    return status;}

这个函数很简单，主要做两件事：
1、拼凑so库的路径：路径+name+属性+".so"
路径之前提到过，/system/lib/hw、/vendor/lib/hw。
name就是穿进来的id，比如camera。
属性，这里指定的属性有：

static const char *variant_keys[] = {    "ro.hardware",  /* This goes first so that it can pick up a different                       file on the emulator. */    "ro.product.board",    "ro.product.device",    "ro.board.platform",    "ro.arch"};

so库的完整路径比如/system/lib/hw/camera.default.so等等。

2、查找库是否存在

我们看到，这些so是有优先级的，找到满意的即刻break，正应了句老话：弱水三千，只取一瓢饮。
有了so库，调用load加载之。

扩展：onFirstRef()的来源及调用

C++里面有智能指针的概念，用于对象内存的自动释放；类似地，Android实现类似功能的是sp(Strong Pointer)、wp(Weak Pointer)，要使用它们需要在定义自己类的时候继承RefBase类。RefBase概览：

class RefBase{public:voidincStrong(const void* id) const;voiddecStrong(const void* id) const;protected:    RefBase();    virtual~RefBase    virtual void  onFirstRef();};

onFirstRef()的来源有了。来看其调用过程：

void RefBase::incStrong(const void* id) const{    weakref_impl* const refs = mRefs;    refs->incWeak(id);        refs->addStrongRef(id);    const int32_t c = android_atomic_inc(&refs->mStrong);    ALOG_ASSERT(c > 0, "incStrong() called on %p after last strong ref", refs);#if PRINT_REFS    ALOGD("incStrong of %p from %p: cnt=%d\n", this, id, c);#endif    if (c != INITIAL_STRONG_VALUE)  {        return;    }    android_atomic_add(-INITIAL_STRONG_VALUE, &refs->mStrong);    refs->mBase->onFirstRef();}

创建一个对象，它的引用计数就自动加1；如果是第一次引用，12行分支不执行，则onFirstRef()函数会被调用，即CameraService#onFirstRef()。

我们写一个小程序体验下：

#include <utils/Errors.h>#include <utils/RefBase.h>#include <utils/String16.h>#include <utils/Vector.h>namespace android {class ITest: public virtual RefBase{public:ITest() {printf("ITest create.\n");}private:virtual void onFirstRef();};void ITest::onFirstRef(){printf("onFirstRef\n");}};using namespace android;int main(int argc, char **argv){sp<ITest> spTest(new ITest());return 0;}

Log:

ITest create.onFirstRef