Android4.4深入浅出之SurfaceFlinger(一)

同样还是surfaceflinger，最近有点进展，特地分享！

一 开门见山

     Android 源代码中的类名真的是乱的一塌糊涂，经过一周多的研读The Fucking Source Code，终于有点眉头。首先surfaceflinger（以后简称SF），负责管理渲染UI的，他是个service，一直跟application交互，实时刷新surface。

     

知道这个，我从service这个点入手，之前尝试过直接看SF类等等，但是都搞不清楚头绪，所以改道service。

二 SF这个service的起源诞生

     在源码frameworks/native/service/surfaceflinger/main_surfaceflinger.cpp 中，让我们扒一扒是啥玩意。。

 

    

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1. int main(int argc, char** argv) {  
2.     // When SF is launched in its own process, limit the number of  
3.     // binder threads to 4.  
4.     ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4); //忽略。。  
5.   
6.     // start the thread pool  
7.     sp<ProcessState> ps(ProcessState::self());//忽略  
8.     ps->startThreadPool(); // instantiate surfaceflinger   
9.     sp<SurfaceFlinger> flinger = new SurfaceFlinger();//好戏从这里开始，得到一个SF对象  
10.     #if defined(HAVE_PTHREADS)   
11.     setpriority(PRIO_PROCESS, 0, PRIORITY_URGENT_DISPLAY);  
12.     #endif set_sched_policy(0, SP_FOREGROUND); // initialize before clients can connect   
13.     flinger->init();//SF的初始化   
14.     //publish surface flinger   
15.     sm(defaultServiceManager()); //得到一个ServiceManager对象   
16.     sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false); // // run in this thread   
17.     flinger->run();//服务开始运行了！！！ }  

 

    是不是无语了。。。对就是这么简单粗暴。但是丫的没这么简单吧。好了我们开始从

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1. sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager()); 开始，这里有个sp，简单介绍</span>  

一下，这是c++中为了防止指针出现段错误而设计的一种智能指针，smart pointer！用法是怎样的呢，其实很简单。sp<XXXX>  等同于 XXXX* ,比如 sp<char> == char* 很粗暴吧。。。

       回归正题，这里定义了一个IServiceManage的对象，sm（xx）就是把sm初始化为xx，所以现在看看sm被初始化成什么。我们跟踪下deafaultServieManager（）。

     

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1. sp<IServiceManager> defaultServiceManager()  
2. {  
3.     if (gDefaultServiceManager != NULL) return gDefaultServiceManager;//忽略</span>  
4.       
5.     {  
6.         AutoMutex _l(gDefaultServiceManagerLock); //这个就是上锁的意思</span>  
7.         while (gDefaultServiceManager == NULL) {  
8.             gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(    //重头戏在这                                                          ProcessState::self()->getContextObject(NULL));  
9.             if (gDefaultServiceManager == NULL)  
10.                 sleep(1);  
11.         }  
12.     }  
13.       
14.     return gDefaultServiceManager;  
15. }  

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1. gDefaultServiceManager是怎么来的。  

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1. gDefaultServiceManager = interface_cast<IServiceManager>(    //重头戏在这                                                          ProcessState::self()->getContextObject(NULL));  

我FTSC！！又调用了函数，我们乖乖跟踪下interface_cast<IServiceManager>(  ProcessState::self()->getContextObject(NULL)) 这个函数。。首先看一下它那吓死人的参数：

   首先是一个self（）：

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1. sp<ProcessState> ProcessState::self()  
2. {  
3.     Mutex::Autolock _l(gProcessMutex);  
4.     if (gProcess != NULL) {  
5.         return gProcess;  
6.     }  
7.     gProcess = new ProcessState;  
8.     return gProcess;  
9. }  

他其实就是返回一个初始化好的ProcessState类对象，然后接着看getContextObject(NULL)，这个函数在ProcessState中，是成员函数，注意了，传进去的是null，我们看下实体：

 

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1. sp<IBinder> ProcessState::getContextObject(const sp<IBinder>& caller)  
2. {  
3.     return getStrongProxyForHandle(0);  
4. }  

不多说了，继续跟踪getStrongProxyForHandle(0);

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1. sp<IBinder> ProcessState::getStrongProxyForHandle(int32_t handle)  
2. {  
3.     sp<IBinder> result;   
4.   
5.     AutoMutex _l(mLock);//上锁  
6.   
7.     handle_entry* e = lookupHandleLocked(handle);//  
8.     if (e != NULL) {   
9.         IBinder* b = e->binder;  
10.         if (b == NULL || !e->refs->attemptIncWeak(this)) //刚开始b肯定为NULL                                                                if (handle == 0) {//刚刚传进来的handle是0！                                                                                            Parcel data;         //下面做了什么我也不知道估计不影响  
11.                 status_t status = IPCThreadState::self()->transact(  
12.                         0, IBinder::PING_TRANSACTION, data, NULL, 0);  
13.                 if (status == DEAD_OBJECT)  
14.                    return NULL;  
15.             }                                                                                                                                //这是重头戏啊 又来了个BpBinder？是啥玩意待会再说                                                                                  b = new BpBinder(handle);   
16.             e->binder = b;  
17.             if (b) e->refs = b->getWeakRefs();  
18.             result = b;  
19.         } else {  
20.               
21.             result.force_set(b);  
22.             e->refs->decWeak(this);  
23.         }  
24.     }  
25.   
26.   
27.     return result;//总之返回的是一个BpBinder类。}  

BpBinder是个强大深奥的东西，下面会专门讲一下，先接着看吧。

参数是BpBinder类的，接下俩看函数是怎么定义的。。

这里我们不妨留意一下 它的参数？函数的形参是IBinder类的，查了下才知道BpBinder继承了IBinder，所以形参是IBinder也不会有什么大问题。。。这这。。难道有一场阴谋？？

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1. template<typename INTERFACE>  
2. inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)  
3. {  
4.     return INTERFACE::asInterface(obj);  
5. }     

好吧，这是模板的使用，再看看原函数的调用在函数名后面有个尖括号<>，这下知道他的作用了吧，对！尖括号内的东西是用来代替   sp<INTERFACE> 中的INTERFACE，也就是IServiceManager代替INTERFACE
再看看函数体。。。。shit！！又是一个函数。我们继续跟踪asInterface(obj);      
     好吧，我找了好半天，发现没有找到定义。。。但是看到了一个奇怪的东西。。就是发现他在宏定义里面申明的然后又在宏定义里面实现的！！是在IInterface.h中的定义的。

      

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1. #define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)                               \  
2.     static const android::String16 descriptor;                          \  
3.     static android::sp<I##INTERFACE> asInterface(                       \  
4.             const android::sp<android::IBinder>& obj);                  \  
5.     virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;    \  
6.     I##INTERFACE();                                                     \  
7.     virtual ~I##INTERFACE();                                            \  

这是声明。。。。接下来是实现的宏定义：

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1. #define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)                       \  
2.     const android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME);             \  
3.     const android::String16&                                            \  
4.             I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const {              \  
5.         return I##INTERFACE::descriptor;                                \  
6.     }                                                                   \  
7.     android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface(                \  
8.             const android::sp<android::IBinder>& obj)                   \  
9.     {                                                                   \  
10.         android::sp<I##INTERFACE> intr;                                 \  
11.         if (obj != NULL) {                                              \  
12.             intr = static_cast<I##INTERFACE*>(                          \  
13.                 obj->queryLocalInterface(                               \  
14.                         I##INTERFACE::descriptor).get());               \  
15.             if (intr == NULL) {                                         \  
16.                 intr = new Bp##INTERFACE(obj);                          \  
17.             }                                                           \  
18.         }                                                               \  
19.         return intr;                                                    \  
20.     }                                                                  \  
21.     I##INTERFACE::I##INTERFACE() { }                                    \  
22.     I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { }                                   \  

脑袋瓜表示不够用了，好一个乱七八糟，乱八九糟，乱九十糟。。。。。红色部分分别是asInterface的声明和定义。这个时候我在想这是两个宏而已，到底他在哪里被调用了。

    好！这里我们回到前一步 interface_cast 函数实体是 return IServiceManage::asInterface(obj);这个函数应该定义在

IServiceManage类中才是啊，于是我去跟踪了下IServiceManage这个类：

   

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1. class IServiceManager : public IInterface  
2.   
3. {  
4. public:  
5.   
6.     DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);  
7.   
8.      virtual status_t   addService( const String16& name,  
9.   
10.                                             const sp<IBinder>& service) = 0;  
11.       // 。。。。。。  
12. };  

好吧，看到这个类的第三行顿时感觉世界有救了，这不就是之前的宏定义吗，原来着这里调用了。。。好，我们在穿越时空到那个宏定义。。。。

  发现了什么？他的参数是个INTERFACE 跟刚刚的模板很像吧，不管了把所有的INTERFACE换成 ServiceManager， 宏定义中还有类似 I##INTERFACE ，其实即使翻译成 IINTERFACE,看看上面那个ServiceManager类中的调用他的参数就是ServiceManager，所以 在宏定义里面就变成 IServiceManager,好吧！我把他翻译一下。声明翻译成以下：

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1. static const android::String16 descriptor;   
2.   
3. static android::sp< IServiceManager > asInterface(const android::sp<android::IBinder>&  
4.   
5. obj)   
6. virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;   
7.   
8. IServiceManager ();                                                     \  
9. virtual ~IServiceManager();  

实现翻译如下：

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1. const android::String16 IServiceManager::descriptor(“android.os.IServiceManager”);  
2.   
3. const android::String16& IServiceManager::getInterfaceDescriptor() const  
4.   
5.  {  return IServiceManager::descriptor;//返回上面那个android.os.IServiceManager  
6.   
7.    }                                                                      android::sp<IServiceManager> IServiceManager::asInterface(  
8.   
9.             const android::sp<android::IBinder>& obj)  
10.   
11.     {  
12.   
13.         android::sp<IServiceManager> intr;  
14.   
15.         if (obj != NULL) {                                               
16.   
17.             intr = static_cast<IServiceManager *>(                           
18.   
19.                 obj->queryLocalInterface(IServiceManager::descriptor).get());                
20.   
21.             if (intr == NULL) {                                           
22.   
23.                 intr = new BpServiceManager(obj);                           
24.   
25.             }                                                            
26.   
27.         }                                                                 
28.   
29.         return intr;                                                     
30.   
31.     }                                                                   
32.   
33.     IServiceManager::IServiceManager () { }                                     
34.   
35.     IServiceManager::~ IServiceManager() { }  

  好我们重点看下 asInterface 这个函数体，妈的绕了这么久终于可以接下去走了。简单分析下，程序走到第一个if进去了，然后第一次intr还是null所以又走到第二个if，对intr被初始化成一个BpServiceManager对象。。。。

     问题来了，BpServiceManager是什么东西，暂且不管，携带着这个坑爹的结果然我们一步步退出苦海，来到最开始的

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1. sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());  

 发现，实质上也没做什么事啊，不行，我们再回去研究一下 BpServiceManager。。

三  关于BpServiceManager

   之前一篇文章说过Bp 中p是proxy的意思，也就是代理。B其实就是传说中的叱咤江湖的 ”Binder“。。。。有点阴谋了，记得之前提过的那个大阴谋？我们接下去看。先找到这个类的相关定义（在IServiceManager.h中）：

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1. class BpServiceManager : public BpInterface<IServiceManager>  
2. {  
3. public:  
4.     BpServiceManager(const sp<IBinder>& impl)  
5.         : BpInterface<IServiceManager>(impl)  
6.     {  

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1. //构造函数的形参是IBinder参数，但是实际上传进来的是new BpBinder(0) （ps：为什么呢？之前最开始的时候传进来的参数就是BpBinder类的，只是形参一直写成IBinder又是BpBinder，而且参数名是impl，敏感吗，不就是implement的缩写，实现？难道有猫腻？接着看。    }  
2.   
3.     virtual sp<IBinder> getService(const String16& name) const  
4.     {  
5.         //忽略  
6.     }  
7.   
8.     virtual sp<IBinder> checkService( const String16& name) const  
9.     {  
10.       。。。。。忽略  
11.     }  
12. //这是个重要的函数 不能忽略先把他记在心里，待会会解释                                                                                     virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service,  
13.             bool allowIsolated)  
14.     {  
15.         Parcel data, reply;  
16.         data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());  
17.         data.writeString16(name);  
18.         data.writeStrongBinder(service);  
19.         data.writeInt32(allowIsolated ? 1 : 0);  
20.         status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);  
21.         return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;  
22.     }  
23.   
24.     virtual Vector<String16> listServices()  
25.     {  
26.        //忽略  
27.     }  
28. };  

   好了，我们知道上一环节有提到BpServiceManager的是这行代码 intr = new BpServiceManager(obj);传进去的obj参数是IBinder类的，构造函数是BpServiceManager(const sp<IBinder>& impl): BpInterface<IServiceManager>(impl)

传进去的参数 直接进入BpInterface（）这个函数，内容如下：

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1. template<typename INTERFACE>  
2. inline BpInterface<INTERFACE>::BpInterface(const sp<IBinder>& remote)  
3.     : BpRefBase(remote)  
4. {  
5. }  

我了个cacaca，传进来的impl改名为 remote，又来个BpRefBase(remote)，android元老们，你爸妈造你这么吊吗。。。。继续跟踪这个函数：

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1. BpRefBase::BpRefBase(const sp<IBinder>& o)  
2.     : mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0)  
3. {  
4.     extendObjectLifetime(OBJECT_LIFETIME_WEAK);  
5.   
6.     if (mRemote) {  
7.         mRemote->incStrong(this);           // Removed on first IncStrong().  
8.         mRefs = mRemote->createWeak(this);  // Held for our entire lifetime.  
9.     }  
10. }  

好吧，他的名字又变了，是 o，对参数是o，记住是BpBinder类的。看他做了什么。o.get();返回的是一个sp<XXX> 也就是返回一个XXX*的指针，也就是说mRemote被初始化成 BpBinder类对象，看他做了什么？shit？看不懂啊 。。。。不管了忽略掉！

   好好现在我们重新回到BpServiceManager，再回一步sp<IServiceManager>sm(defaultServiceManager());
//简单说返回的实际是BpServiceManager，它的remote对象是BpBinder，传入的那个handle参数是0。

四  添加service

 我们再回到之前最开始的main函数，继续往下走

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1. int main(int argc, char** argv) {  
2.     // When SF is launched in its own process, limit the number of  
3.     // binder threads to 4.  
4.     ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4); //忽略。。  
5.   
6.     // start the thread pool  
7.     sp<ProcessState> ps(ProcessState::self());  
8. //忽略。。  
9.   
10.     ps->startThreadPool();  
11.   
12.     // instantiate surfaceflinger  
13.     sp<SurfaceFlinger> flinger = new SurfaceFlinger();//好戏从这里开始，得到一个SF对象  
14.   
15. #if defined(HAVE_PTHREADS)  
16.     setpriority(PRIO_PROCESS, 0, PRIORITY_URGENT_DISPLAY);  
17. #endif  
18.     set_sched_policy(0, SP_FOREGROUND);  
19.   
20.     // initialize before clients can connect  
21.     flinger->init();//SF的初始化  
22.   
23.     // publish surface flinger  
24.     sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager()); //得到一个ServiceManager对象  
25.     sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false);  //  
26.     // run in this thread  
27.     flinger->run();//服务开始运行了！！！  
28.   
29.  }  

这个时候走到sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false);
  看函数明就知道，刚刚创建的服务要开始添加了，这是个怎样的机制了，其实ServiceManage是一个服务管理员，所有的service都要在这边登记信息，然后申请创建，有条不紊,便于管理。

  看一下addService的函数实体：

   

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1. virtual status_t addService(const String16& name, const sp<IBinder>& service,  
2.            bool allowIsolated)  
3.    {  
4.        Parcel data, reply;  
5.        data.writeInterfaceToken(IServiceManager::getInterfaceDescriptor());  
6.        data.writeString16(name);  
7.        data.writeStrongBinder(service);  
8.        data.writeInt32(allowIsolated ? 1 : 0);  
9.        status_t err = remote()->transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, &reply);  
10.        return err == NO_ERROR ? reply.readExceptionCode() : err;  
11.    }  

先看它的三个参数，第一个是一个字符串服务的名字，第二个就是这个service ，是IBinder类的，虽然传进来的是flinger 是SF类的，但是SF继承了IBinder，所以这里是可以的。

       Parcel的对象data，顾名思义是个数据包吧or缓冲区，接下去的四行都是把相关的一些信息比如interface描述信息，服务名称，本身service的binder都写到data里，然后通过transact（）进行处理，这里的remote（）是不是很眼熟，对，他其实就是BpBinder::remote()，接着往下看看到他返回的不是什么好东西，算了忽略掉，我们研究的是SF，这些在深入就是Binder机制的问题了。总结说，这个函数就是向管理者注册了SF这个service的一些基本信息。

        到这里我们是不是忽略了一行程序，flinger->init(); 这行说是SF的一些初始化，但是也是有很多的内容的。好，从此刻开始 ，我们终于开始进军SF的敌军大营，看看它内部到底是怎么回事。