Surfaceflinger 一点解释

Android中的图形系统采用Client/Server架构。Server (即SurfaceFlinger)主要由c++代码编写而成。
Client端代码分为两部分，一部分是由Java提供的供应用使用的api,另一部分则是由c++写成的底层实现。
下图概要介绍了android图形系统的架构以及使用到的主要组件。
Android图形系统中一个重要的概念和线索是surface。View及其子类（如TextView, Button）要画在surface上。
每个surface创建一个Canvas对象（但属性时常改变），用来管理view在surface上的绘图操作，如画点画线。每个canvas对象对应一个bitmap，存储画在surface上的内容。
每个Surface通常对应两个buffer，一个front buffer, 一个back buffer。其中，back buffer就是canvas绘图时对应的bitmap
(研究android_view_Surface.cpp::lockCanvas)。因此，绘画总是在back buffer上，需要更新时，则将back buffer和front buffer互换。

Layer的概念：

每个surface又对应一个layer, SurfaceFlinger负责将各个layer的front buffer合成（composite）绘制到屏幕上。

1Surfaceflinger线程
 Surfaceflinger是一个类，同时又是线程，该线程通过循环，不断计算并刷新当前屏幕需要的显示内容。
 Surfaceflinger线程属于SystemServer进程，也就是在SystemServer进程中启动了Surfaceflinger线程。
 Surfaceflinger中保存着各种layer，其主要工作就是负责各种layer的融合，因此可看做一个用于维护各种layer的线程。
 启动Android线程需要提供两个接口，
 一是readyToRun()，该函数定义了线程循环前需要初始化的内容；
 二是threadLoop()，每个线程都必须实现，该函数定义了线程执行的内容，如果该函数返回true，线程会继续调用threadLoop()，如果返回false，线程将退出。
 
 2初始化
 Surfaceflinger类的构造函数会执行init()，该函数输出Surfaceflinger启动信息，并配置一些调试信息。接着执行readyToRun()，初始化整个显示系统。
 readyToRun()调用过程如下：
 （1）执行newDisplayHardware(this,dpy)，通过DisplayHardware初始化Framebuffer、EGL并获取OpenGLES信息。
 （2）创建共享的内存控制块。
 （3）将EGL与当前屏幕绑定。
 （4）初始化共享内存控制块。
 （5）初始化OpenGLES。
 （6）显示开机动画。

const GraphicPlane& SurfaceFlinger::graphicPlane(int dpy) const
{
    LOGE_IF(uint32_t(dpy) >= DISPLAY_COUNT, "Invalid DisplayID %d", dpy);
    const GraphicPlane& plane(mGraphicPlanes[dpy]);//android 考虑了多个屏幕的情况。为此引入GraphicPlane对象，SurfaceFlinger包含GraphicPlane数组，
 在每个GraphicPlane中，包含一个DisplayHardware显示缓冲区，
    return plane;
}

     if(videoHoleChanged()){
            const DisplayHardware& hw(graphicPlane(0).displayHardware());
            mDirtyRegion.set(hw.bounds());
            signalEvent();  //videohole改变了，发信号，消息队列刷新。
   
void SurfaceFlinger::signalEvent() {
    mEventQueue.invalidate();   
}
 ReadytoRun中，首先建立GraphicPlane ，再建立FrameBufferHardware(确定输出目标)
 初始化openGL ,建立主surface，所以layer都要先画到这个主surface上。
3核心数据结构
 State          mCurrentState; 
 当前更新的状态
State          mDrawingState;
正在屏幕上绘制的状态
LayerVector    layersSortedByZ;
保存layer的列表，类似于Z轴，mCurrentState和mDrawingState分别拥有一个列表。

4主循环threadLoop()
 通过流程图可以看到threadLoop()都做了哪些操作。
4.1waitForEvent函数
 waitForEvent函数将超时时间设置为5秒钟，并等待系统事件发生。在超时前若有事件发生则立即返回，若发生超时将输出警告信息，上层一般会处理这个问题。
4.2handleConsoleEvents函数
 该函数被执行的几率较低，主要用于处理控制台事件。
4.3handleTransaction函数
 该函数将遍历Surfaceflinger拥有的每一个layer，检查是否有layer的属性改变，主要执行以下工作：
 （1）获取mCurrentState.layersSortedByZ及layer的数目。
 （2）遍历所有layer，获取layer对应的参数，判断是否有layer的属性改变和是否有需要显示的layer。
 （3）更新主屏幕参数：
  如果屏幕需要旋转，则需更新所有可见区域和共享控制块，并计算旋转参数；
  判断主屏幕是否需要被冻结；
  判断是否有新加入的layer；
  去除不再需要的layer，通过ditchedLayers.add(layer)释放资源；
 （4）通过广播更新所有改变。
4.4handlePageFlip函数
 该函数主统计所有layer的信息，针对需要的layer进行重绘，并计算屏幕实际可显示区域。
 （1）调用lockPageFlip(currentLayers)
 遍历currentLayers包含的所有layer，依次调用每层layer对应的lockPageFlip函数。首先通过retireAndLock函数取得新的frontbuffer，然后获取并计算脏的区域，最后调用reloadTexture函数更新这些区域。
 （2）如果有需要显示的layer，调用computeVisibleRegions函数计算经过混合后每个layer的显示区域。每一个layer拥有三片区域，分别为opaqueRegion、visibleRegion和coveredRegion，主屏幕则拥有aboveOpaqueLayers、aboveCoveredLayers。在遍历每一层layer时，要计算没个layer对应的区域，同时同步更新主屏幕的aboveOpaqueLayers和aboveCoveredLayers。
 （3）调用unlockPageFlip(currentLayers)
 遍历currentLayers包含的所有layer，依次调用每层layer对应的unlockPageFlip函数，完成layer到屏幕的坐标变换。
4.5handleRepaint函数
 handlePageFlip更新并计算每一个独立layer的显示区域，handleRepaint则负责将每一个layer经过计算的显示区域数据搬运至屏幕的显存中。
 （1）根据不同的屏幕类型，设定更新模式，有部分更新、缓存更新、矩形框交换和全屏更新。
 （2）调用composeSurfaces(mDirtyRegion)
 该函数将遍历每一层layer，调用layer对应的onDraw接口，将数据从layer的缓存搬运至屏幕的显存中。
4.6hw.compositionComplete函数
 该函数会调用到gralloc模块的fb_compositionComplete接口，是提供给屏幕的回调接口，目前并没有实现任何功能，根据采用屏幕的不同可能需要填充相应操作。
4.7unlockClients函数
 unlockClients函数将遍历每一层layer，调用finishPageFlip释放layer用于的共享控制块。
4.8postFramebuffer函数
 handleRepaint函数执行的搬运操作实际将显示数据搬运至屏幕的后缓冲中，postFramebuffer最终将调用到eglSwapBuffers(dpy,surface)，交换屏幕的后缓冲和前缓冲，实现显示更新。
4.9另一条路线
 如果hw.canDraw返回错误或者屏幕此时被冻结，那么将无法进行数据更新，此时将都另外一条路线，直接调用unlockClients，并休眠16667微秒。如果显示出现问题，16667微秒将保证每秒最多执行60次threadLoop函数
）、composeSurfaces

该接口在Threadloop中被调用，负责将所有存在的surface进行合并，OpenGl模块负责这个部分。
3）、createSurface

提供给应用程序的主要接口，该接口可以创建一个surface，底层会根据参数创建layer以及分配内存，surface相关参数会反馈给上层

6）、postFramebuffer

该接口在Threadloop中被调用，负责将合成好的数据（存于back buffer中）推入在front buffer中，然后调用HAL接口命令底层显示。

7）、从3中可知，上层每创建一个surface的时候，底层都会同时创建一个layer，下面看一下surface及layer的相关属性。

Note：code中相关结构体太大，就不全部罗列出来了

A、Surface相关属性（详细参考文件surface.h）

a1：SurfaceID：根据此ID把相关surface和layer对应起来

a2：SurfaceInfo
包括宽高格式等信息

a3：2个buffer指针、buffer索引等信息

B、Layer相关属性（详细参考文件layer.h/layerbase.h/layerbitmap.h）

包括Layer的ID、宽高、位置、layer、alpha指、前后buffer地址及索引、layer的状态信息（如eFlipRequested、eBusy、eLocked等）