Android圖形系統分析與移植--4、Surface Manager（Surface Flinger簡介）

Surface Manager是用戶空間中framework下libraries中負責顯示相關的一個模塊，當系統同時執行多個應用程序時，SurfaceManager會負責管理顯示與存取操做間的互動，另外也負責將2D繪圖與3D繪圖進行顯示上的合成。

一、Surface manager架構分析

Android中的圖形系統採用Client/Server架構，以下：

Client端：應用程序相關部分。代碼分爲兩部分，一部分是由Java提供的供應用使用的api，另外一部分則是由c++寫成的底層實現。

Server端：即SurfaceFlinger，負責合成並送入buffer顯示。其主要由c++代碼編寫而成。

Client和Server以前經過Binder的IPC方式進行通訊，整體結構圖如圖1所示：

如上圖所示，Surface的client部分實際上是提供給各應用程序進行畫圖操做的一個橋樑，該橋樑經過binder通向server端的Surfaceflinger，Surfaceflinger負責合成各個surface，而後把buffer傳送到FrameBuffer端進行底層顯示。其中每一個surface對應2個buffer，一個frontbuffer, 一個back buffer，更新時，數據更新在back buffer上，須要顯示時，則將back buffer和front buffer互換。

下面咱們來重點研究一下Surface Flinger。

二、Surface Flinger
SurfaceFinger按英文翻譯過來就是Surface投遞者。SufaceFlinger的構成並非太複雜，複雜的是他的客戶端建構。SufaceFlinger主要功能是：

1） 將Layers （Surfaces） 內容的刷新到屏幕上。

2） 維持Layer的Zorder序列，並對Layer最終輸出作出裁剪計算。

3） 響應Client要求，建立Layer與客戶端的Surface創建鏈接。

4） 接收Client要求，修改Layer屬性（輸出大小，Alpha等設定）。

可是做爲投遞者的實際意義，咱們首先須要知道的是如何投遞，投擲物，投遞路線，投遞目的地。

三、Surface Flinger的基本組成框架
Surface Flinger的基本組成框架以下圖所示

SurfaceFlinger管理對象爲：

1)       mClientsMap：管理客戶端與服務端的鏈接。

2)       ISurface，IsurfaceComposer：AIDL調用接口實例

3)       mLayerMap：服務端的Surface的管理對象。

4)       mCurrentState.layersSortedByZ ：以Surface的Z-order序列排列的Layer數組。

5)       graphicPlane 緩衝區輸出管理

6)       OpenGL ES：圖形計算，圖像合成等圖形庫。

7)       gralloc.xxx.so這是個跟平臺相關的圖形緩衝區管理器，是FB的硬件抽象層。

8)       pmem Device，FB Device：提供共享內存，在這裏只是在gralloc.xxx.so可見，在上層被gralloc.xxx.so抽象了。

四、SurfaceFlinger與FrameBuffer
首先SurfaceFlinger須要操做到屏幕，須要創建一個屏幕硬件緩衝區管理框架。Android在設計支持時，考慮多個屏幕的狀況，引入了graphicPlane的概念。在SurfaceFlinger上有一個graphicPlane數組，每個graphicPlane對象都對應一個DisplayHardware.在當前的Android（2.1）版本的設計中，系統支持一個graphicPlane，因此也就支持一個DisplayHardware。

SurfaceFlinger，Hardware硬件緩衝區的數據結構關係圖：

五、 SurfaceFlinger的運行框架

SurfaceFlinger的運行框架存在於threadLoop，他是SurfaceFlinger的主循環體。threadLoop流程圖如圖所示：

1.                  handleTransaction(…)

主要計算每一個Layer有無屬性修改，若是有修改着內用須要重畫。

2.                  handlePageFlip()

computeVisibleRegions：根據Z-Order序列計算每一個Layer的可見區域和被覆蓋區域。裁剪輸出範圍計算-

在生成裁剪區域的時候，根據Z_order依次，每一個Layer在計算本身在屏幕的可顯示區域時，須要經歷以下步驟：

1）以本身的W,H給出本身初始的可見區域

2）減去本身上面窗口所覆蓋的區域

3）在繪製時，Layer將根據本身的可見區域作相應的區域數據複製

過程如圖所示：

3.                  handleRepaint()

composeSurfaces（須要刷新區域）：

根據每一個Layer的可見區域與須要刷新區域的交集區域從Z-Order序列從底部開始繪製到主Surface上。

4.                  postFramebuffer()

該接口在Threadloop中被調用，負責將合成好的數據（存於back buffer中）推入在front buffer中，而後調用HAL接口命令底層顯示。

如今將SurfaceFlinger乾的事情用下面的示意圖總結一下：