实现Android下的FPS实时显示工具

http://blog.csdn.net/jinzhuojun/article/details/10428435

原文地址：http://blog.csdn.NET/ariesjzj/article/details/10428435

FPS是图形性能的主要指标之一，Android中的一些应用有显示FPS的功能，如Bsplayer，Skype，Antutu等，但绝大多数应用并不提供显示FPS的功能。而且应用提供的往往是应用本身的刷新率，并不等于最终用户所看到的刷新率，因为屏幕上往往不止一个应用参与显示。我们知道Android中每个应用都会绘制自己的Surface，完了都丢给Surfaceflinger，Surfaceflinger统一对它们进行composition，然后swap framebuffer输出到屏幕。前文介绍了Android中的so注入和hook技巧（http://blog.csdn.net/ariesjzj/article/details/9900105），示例了如何动态hook系统中的Surfaceflinger中的eglSwapBuffers函数。那么很自然的，我们就可以通过它来计算当前的FPS，并实时显示在屏幕上。

ARM下有FPS实时显示工具-FPS meter，不过要收费。本文中我们自己做一个功能类似的免费工具，而且x86和ARM平台通用。整个应用分为几个部分，首先是用于so注入的native程序和要注入的动态链接库。这部分是前文（http://blog.csdn.net/ariesjzj/article/details/9900105）中主要涉及的内容，不再累述。基本思想是在要注入的so中定义自己的eglSwapBuffers函数，然后在初始化时将之替换got表中老的eglSwapBuffers函数地址。这样，当Surfaceflinger需要刷新屏幕时，就会先调用我们定义的eglSwapBuffers函数，在这个函数被调用时，它会记录和统计调用次数，并写入一个专用的pipe文件，然后调用系统自己的eglSwapBuffers。在应用端我们需要以下几个部分：一个Activity用于显示界面与用户交互，一个Service用于主要工作，即从pipe读取FPS信息并且实时显示在屏幕上，最后是一个native的程序，用于在service启动时完成so的注入。

大体流程如下：

Activity启动时根据平台ABI将相应版本的用于注入的native程序和要注入的so拷贝到应用私有目录：

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1. File file_inject = new File(APP_PATH + "inject");  
2. File file_lib = new File(APP_PATH + "libfpsshow.so");  
3. if (!file_inject.exists() || !file_lib.exists()) {  
4.     String sysabi = getSystemProp("ro.product.cpu.abi");  
5.     Log.e(TAG, "System ABI is: " + sysabi + "\n");  
6.     if (sysabi.startsWith("armeabi")) {  
7.         copyFile("inject_arm", APP_PATH + "inject");  
8.         copyFile("libfpsshow_arm.so", APP_PATH + "libfpsshow.so");  
9.     } else if (sysabi.startsWith("x86")) {  
10.         copyFile("inject", APP_PATH + "inject");  
11.         copyFile("libfpsshow.so", APP_PATH + "libfpsshow.so");  
12.     } else {  
13.         Log.e(TAG, "ABI not supported\n");  
14.         Toast.makeText(this, "ABI not supported", Toast.LENGTH_LONG).show();  
15.     }  
16. } else {  
17.     Log.d(TAG, "Already copied\n");  
18. }  

然后等待用户启动service：

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1. case R.id.buttonStart:  
2.     Log.d(TAG, "starting service");  
3.     startService(new Intent(this, FPSService.class));  
4.     break;  
5. case R.id.buttonStop:  
6.     Log.d(TAG, "stopping service");  
7.     stopService(new Intent(this, FPSService.class));  
8.     break;  

Service启动时的onCreate()函数，做一坨初始化工作，包括创建pipe，显示悬浮文字，执行注入等：

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1. // Create the pipe file for receiving data  
2. createPipe();  
3. // Create floating textview to display FPS  
4. createLayout();  
5.   
6. // Inject and hook  
7. ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();  
8. list.add("chmod 775 " + APP_PATH + "inject");  
9. list.add("chmod 666 " + APP_PATH + "pipe");  
10. list.add("chmod 775 " + APP_PATH + "libfpsshow.so");  
11. list.add(APP_PATH + "inject");  
12.   
13. // Execute as root  
14. if (execute(list)) {  
15.     Log.e(TAG, "OK\n");  
16. } else {  
17.     Toast.makeText(this, "Execute abnormally, please make sure it's rooted.", Toast.LENGTH_LONG).show();  
18.     Log.e(TAG, "Error\n");  
19.     this.stopSelf();  
20. }  

其中的执行注入和hook程序是要root权限的，所以要通过：

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1. public final boolean execute(ArrayList<String> commands) {  
2.     ...  
3.     Process suProcess = Runtime.getRuntime().exec("su");  
4.     DataOutputStream os = new DataOutputStream(suProcess.getOutputStream());  
5.     for (String currCommand : commands) {  
6.         os.writeBytes(currCommand + "\n");  
7.         os.flush();  
8.     }  
9.     os.writeBytes("exit\n");  
10.     os.flush();  
11.     int suProcessRetval = suProcess.waitFor();  
12.     ...  
13. }  

加悬浮文字，其实就是加个Layout：

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1. windowManager = (WindowManager) getApplicationContext().getSystemService("window");    
2. layoutParams = new WindowManager.LayoutParams();    
3. layoutParams.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ALERT;    
4. layoutParams.flags = WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE | WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL;    
5. layoutParams.format = PixelFormat.RGBA_8888;    
6. layoutParams.gravity = Gravity.TOP | Gravity.CENTER;    
7. layoutParams.width = WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT;    
8. layoutParams.height = WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT;    
9. layoutParams.x = 0;    
10. layoutParams.y = 0;    
11. // myLayout is the customized layout which contains textview  
12. myLayout = new MyLayout(this);  
13. windowManager.addView(myLayout, layoutParams);    

Service启动时onStartCommand()会被调用，其中会启动线程：

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1. @Override  
2. public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {  
3.     Log.v(TAG, "onStartCommand");  
4.     Toast.makeText(this, "Service Started", Toast.LENGTH_LONG).show();  
5.     handleCommand(intent);  
6.     myhandler.postDelayed(myTasks, 1000);  
7.     return Service.START_STICKY;  
8. }  

线程每一秒执行一次run()函数，该函数从pipe读Surfaceflinger传来的FPS，然后显示在屏幕上。

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1. private Runnable myTasks = new Runnable() {  
2.   
3.     @Override  
4.     public void run() {   
5.         int fps = readFps();  
6.         Log.e(TAG, "Service FPS = " + fps + "\n");  
7.       
8.         myLayout.setFPS(fps);  
9.           
10.         // Do other customized computation.  
11.         ...  
12.           
13.         myLayout.setFPSAvg(fps_avg);  
14.         myhandler.postDelayed(myTasks, 1000);  
15.     }  
16. };  

实现的时候还有些细节需要考虑，比如当启动多个应用后，后台非关键Service会被Android杀掉。为了解决这个问题，可以仿照Android官方例子中ApiDemo中的ForegroundService例子将Service设为前台进程，这样就不容易被杀了。另外在屏幕显示FPS的话，如果一秒更新一次，那显示FPS本身也会影响FPS（尽管只有一帧），如果觉得有影响可以把它关掉，让FPS只输出到log。

效果截图：

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