OpenGL—Android 开机动画源码分析二
引自http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/7691321/
BootAnimation类的成员函数的实现比较长，我们分段来阅读：
第三个开机画面是由应用程序bootanimation来负责显示的。应用程序bootanimation在启动脚本init.rc中被配置成了一个服务，如下所示：
service bootanim /system/bin/bootanimation
user graphics
group graphics
disabled
oneshot
应用程序bootanimation的用户和用户组名称分别被设置为graphics。注意， 用来启动应用程序bootanimation的服务是disable的，即init进程在启动的时候，不会主动将应用程序bootanimation启动起来。当SurfaceFlinger服务启动的时候，它会通过修改系统属性ctl.start的值来通知init进程启动应用程序bootanimation，以便可以显示第三个开机画面，而当System进程将系统中的关键服务都启动起来之后，ActivityManagerService服务就会通知SurfaceFlinger服务来修改系统属性ctl.stop的值，以便可以通知init进程停止执行应用程序bootanimation，即停止显示第三个开机画面。接下来我们就分别分析第三个开机画面的显示过程和停止过程。
BootAnimation类间接地继承了RefBase类，并且重写了RefBase类的成员函数onFirstRef，因此，当一个BootAnimation对象第一次被智能指针引用的时，这个BootAnimation对象的成员函数onFirstRef就会被调用。
BootAnimation类的成员函数onFirstRef实现在文件frameworks/base/cmds/bootanimation/BootAnimation.cpp中，如下所示：
void BootAnimation::onFirstRef() {
status_t err = mSession->linkToComposerDeath(this);
LOGE_IF(err, "linkToComposerDeath failed (%s) ", strerror(-err));
if (err == NO_ERROR) {
run("BootAnimation", PRIORITY_DISPLAY);
}
}
mSession是BootAnimation类的一个成员变量，它的类型为SurfaceComposerClient，是用来和SurfaceFlinger执行Binder进程间通信的，它是在BootAnimation类的构造函数中创建的，如下所示：
BootAnimation::BootAnimation() : Thread(false) { mSession = new SurfaceComposerClient(); }
SurfaceComposerClient类内部有一个实现了ISurfaceComposerClient接口的Binder代理对象mClient，这个Binder代理对象引用了SurfaceFlinger服务，SurfaceComposerClient类就是通过它来和SurfaceFlinger服务通信的。
回到BootAnimation类的成员函数onFirstRef中，由于BootAnimation类引用了SurfaceFlinger服务，因此，当SurfaceFlinger服务意外死亡时，BootAnimation类就需要得到通知，这是通过调用成员变量mSession的成员函数linkToComposerDeath来注册SurfaceFlinger服务的死亡接收通知来实现的。
BootAnimation类继承了Thread类，因此，当BootAnimation类的成员函数onFirstRef调用了父类Thread的成员函数run之后，系统就会创建一个线程，这个线程在第一次运行之前，会调用BootAnimation类的成员函数readyToRun来执行一些初始化工作，后面再调用BootAnimation类的成员函数htreadLoop来显示第三个开机画面。
BootAnimation类的成员函数readyToRun的实现如下所示：
status_t BootAnimation::readyToRun() { mAssets.addDefaultAssets(); DisplayInfo dinfo; status_t status = session()->getDisplayInfo(0, &dinfo); if (status) return -1; // create the native surface sp<SurfaceControl> control = session()->createSurface( getpid(), 0, dinfo.w, dinfo.h, PIXEL_FORMAT_RGB_565); session()->openTransaction(); control->setLayer(0x40000000); session()->closeTransaction(); sp<Surface> s = control->getSurface(); // initialize opengl and egl const EGLint attribs[] = { EGL_DEPTH_SIZE, 0, EGL_NONE }; EGLint w, h, dummy; EGLint numConfigs; EGLConfig config; EGLSurface surface; EGLContext context; EGLDisplay display = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY); eglInitialize(display, 0, 0); EGLUtils::selectConfigForNativeWindow(display, attribs, s.get(), &config); surface = eglCreateWindowSurface(display, config, s.get(), NULL); context = eglCreateContext(display, config, NULL, NULL); eglQuerySurface(display, surface, EGL_WIDTH, &w); eglQuerySurface(display, surface, EGL_HEIGHT, &h); if (eglMakeCurrent(display, surface, surface, context) == EGL_FALSE) return NO_INIT; mDisplay = display; mContext = context; mSurface = surface; mWidth = w; mHeight = h; mFlingerSurfaceControl = control; mFlingerSurface = s; mAndroidAnimation = true; if ((access(USER_BOOTANIMATION_FILE, R_OK) == 0) && (mZip.open(USER_BOOTANIMATION_FILE) == NO_ERROR) || (access(SYSTEM_BOOTANIMATION_FILE, R_OK) == 0) && (mZip.open(SYSTEM_BOOTANIMATION_FILE) == NO_ERROR)) mAndroidAnimation = false; return NO_ERROR; }
BootAnimation类的成员函数session用来返回BootAnimation类的成员变量mSession所描述的一个SurfaceComposerClient对象。通过调用SurfaceComposerClient对象mSession的成员函数createSurface可以获得一个SurfaceControl对象control。
SurfaceComposerClient类的成员函数createSurface首先调用内部的Binder代理对象mClient来请求SurfaceFlinger返回一个类型为SurfaceLayer的Binder代理对象，接着再使用这个Binder代理对象来创建一个SurfaceControl对象。创建出来的SurfaceControl对象的成员变量mSurface就指向了从SurfaceFlinger返回来的类型为SurfaceLayer的Binder代理对象。有了这个Binder代理对象之后，SurfaceControl对象就可以和SurfaceFlinger服务通信了。
调用SurfaceControl对象control的成员函数getSurface会返回一个Surface对象s。这个Surface对象s内部也有一个类型为SurfaceLayer的Binder代理对象mSurface，这个Binder代理对象与前面所创建的SurfaceControl对象control的内部的Binder代理对象mSurface引用的是同一个SurfaceLayer对象。这样，Surface对象s也可以通过其内部的Binder代理对象mSurface来和SurfaceFlinger服务通信。
Surface类继承了ANativeWindow类。ANativeWindow类是连接OpenGL和Android窗口系统的桥梁，即OpenGL需要通过ANativeWindow类来间接地操作Android窗口系统。这种桥梁关系是通过EGL库来建立的，所有以egl为前缀的函数名均为EGL库提供的接口。
为了能够在OpenGL和Android窗口系统之间的建立一个桥梁，我们需要一个EGLDisplay对象display，一个EGLConfig对象config，一个EGLSurface对象surface，以及一个EGLContext对象context，其中，EGLDisplay对象display用来描述一个EGL显示屏，EGLConfig对象config用来描述一个EGL帧缓冲区配置参数，EGLSurface对象surface用来描述一个EGL绘图表面，EGLContext对象context用来描述一个EGL绘图上下文（状态），它们是分别通过调用egl库函数eglGetDisplay、EGLUtils::selectConfigForNativeWindow、eglCreateWindowSurface和eglCreateContext来获得的。注意，EGLConfig对象config、EGLSurface对象surface和EGLContext对象context都是用来描述EGLDisplay对象display的。有了这些对象之后，就可以调用函数eglMakeCurrent来设置当前EGL库所使用的绘图表面以及绘图上下文。
还有另外一个地方需要注意的是，每一个EGLSurface对象surface有一个关联的ANativeWindow对象。这个ANativeWindow对象是通过函数eglCreateWindowSurface的第三个参数来指定的。在我们这个场景中，这个ANativeWindow对象正好对应于前面所创建的 Surface对象s。每当OpenGL需要绘图的时候，它就会找到前面所设置的绘图表面，即EGLSurface对象surface。有了EGLSurface对象surface之后，就可以找到与它关联的ANativeWindow对象，即Surface对象s。有了Surface对象s之后，就可以通过其内部的Binder代理对象mSurface来请求SurfaceFlinger服务返回帧缓冲区硬件设备的一个图形访问接口。这样，OpenGL最终就可以将要绘制的图形渲染到帧缓冲区硬件设备中去，即显示在实际屏幕上。屏幕的大小，即宽度和高度，可以通过函数eglQuerySurface来获得。
BootAnimation类的成员变量mAndroidAnimation是一个布尔变量。当它的值等于true的时候，那么就说明需要显示的第三个开机画面是Android系统默认的开机动画，否则的话，第三个开机画面就是由用户自定义的开机动画。
自定义的开机动画是由文件USER_BOOTANIMATION_FILE或者文件SYSTEM_BOOTANIMATION_FILE来描述的。只要其中的一个文件存在，那么第三个开机画面就会使用用户自定义的开机动画。USER_BOOTANIMATION_FILE和SYSTEM_BOOTANIMATION_FILE均是一个宏，它们的定义如下所示：
#define USER_BOOTANIMATION_FILE "/data/local/bootanimation.zip" #define SYSTEM_BOOTANIMATION_FILE "/system/media/bootanimation.zip"
这一步执行完成之后，用来显示第三个开机画面的线程的初始化工作就执行完成了，接下来，就会执行这个线程的主体函数，即BootAnimation类的成员函数threadLoop。
BootAnimation类的成员函数threadLoop的实现如下所示：
bool BootAnimation::threadLoop() { bool r; if (mAndroidAnimation) { r = android(); } else { r = movie(); } eglMakeCurrent(mDisplay, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT); eglDestroyContext(mDisplay, mContext); eglDestroySurface(mDisplay, mSurface); mFlingerSurface.clear(); mFlingerSurfaceControl.clear(); eglTerminate(mDisplay); IPCThreadState::self()->stopProcess(); return r; }
如果BootAnimation类的成员变量mAndroidAnimation的值等于true，那么接下来就会调用BootAnimation类的成员函数android来显示系统默认的开机动画，否则的话，就会调用BootAnimation类的成员函数movie来显示用户自定义的开机动画。显示完成之后，就会销毁前面所创建的EGLContext对象mContext、EGLSurface对象mSurface，以及EGLDisplay对象mDisplay等。
接下来，我们就分别分析BootAnimation类的成员函数android和movie的实现。
BootAnimation类的成员函数android的实现如下所示：
bool BootAnimation::android() { initTexture(&mAndroid[0], mAssets, "images/android-logo-mask.png"); initTexture(&mAndroid[1], mAssets, "images/android-logo-shine.png"); // clear screen glShadeModel(GL_FLAT); glDisable(GL_DITHER); glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); eglSwapBuffers(mDisplay, mSurface); glEnable(GL_TEXTURE_2D); glTexEnvx(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE); const GLint xc = (mWidth - mAndroid[0].w) / 2; const GLint yc = (mHeight - mAndroid[0].h) / 2; const Rect updateRect(xc, yc, xc + mAndroid[0].w, yc + mAndroid[0].h); // draw and update only what we need mFlingerSurface->setSwapRectangle(updateRect); glScissor(updateRect.left, mHeight - updateRect.bottom, updateRect.width(), updateRect.height()); // Blend state glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA); glTexEnvx(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE); const nsecs_t startTime = systemTime(); do { nsecs_t now = systemTime(); double time = now - startTime; float t = 4.0f * float(time / us2ns(16667)) / mAndroid[1].w; GLint offset = (1 - (t - floorf(t))) * mAndroid[1].w; GLint x = xc - offset; glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glEnable(GL_SCISSOR_TEST); glDisable(GL_BLEND); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, mAndroid[1].name); glDrawTexiOES(x, yc, 0, mAndroid[1].w, mAndroid[1].h); glDrawTexiOES(x + mAndroid[1].w, yc, 0, mAndroid[1].w, mAndroid[1].h); glEnable(GL_BLEND); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, mAndroid[0].name); glDrawTexiOES(xc, yc, 0, mAndroid[0].w, mAndroid[0].h); EGLBoolean res = eglSwapBuffers(mDisplay, mSurface); if (res == EGL_FALSE) { break; } // 12fps: don't animate too fast to preserve CPU const nsecs_t sleepTime = 83333 - ns2us(systemTime() - now); if (sleepTime > 0) usleep(sleepTime); } while (!exitPending()); glDeleteTextures(1, &mAndroid[0].name); glDeleteTextures(1, &mAndroid[1].name); return false; }
Android系统默认的开机动画是由两张图片android-logo-mask.png和android-logo-shine.png中。这两张图片保存在frameworks/base/core/res/assets/images目录中，它们最终会被编译在framework-res模块（frameworks/base/core/res）中，即编译在framework-res.apk文件中。编译在framework-res模块中的资源文件可以通过AssetManager类来访问。
BootAnimation类的成员函数android首先调用另外一个成员函数initTexture来将根据图片android-logo-mask.png和android-logo-shine.png的内容来分别创建两个纹理对象，这两个纹理对象就分别保存在BootAnimation类的成员变量mAndroid所描述的一个数组中。通过混合渲染这两个纹理对象，我们就可以得到一个开机动画，这是通过中间的while循环语句来实现的。
图片android-logo-mask.png用作动画前景，它是一个镂空的“ANDROID”图像。图片android-logo-shine.png用作动画背景，它的中间包含有一个高亮的呈45度角的条纹。在每一次循环中，图片android-logo-shine.png被划分成左右两部分内容来显示。左右两个部分的图像宽度随着时间的推移而此消彼长，这样就可以使得图片android-logo-shine.png中间高亮的条纹好像在移动一样。另一方面，在每一次循环中，图片android-logo-shine.png都作为一个整体来渲染，而且它的位置是恒定不变的。由于它是一个镂空的“ANDROID”图像，因此，我们就可以通过它的镂空来看到它背后的图片android-logo-shine.png的条纹一闪一闪地划过。
这个while循环语句会一直被执行，直到应用程序/system/bin/bootanimation被结束为止，后面我们再分析。
BootAnimation类的成员函数movie的实现比较长，我们分段来阅读：
bool BootAnimation::movie() { ZipFileRO& zip(mZip); size_t numEntries = zip.getNumEntries(); ZipEntryRO desc = zip.findEntryByName("desc.txt"); FileMap* descMap = zip.createEntryFileMap(desc); LOGE_IF(!descMap, "descMap is null"); if (!descMap) { return false; } String8 desString((char const*)descMap->getDataPtr(), descMap->getDataLength()); char const* s = desString.string(); Animation animation; // Parse the description file for (;;) { const char* endl = strstr(s, "\n"); if (!endl) break; String8 line(s, endl - s); const char* l = line.string(); int fps, width, height, count, pause; char path[256]; if (sscanf(l, "%d %d %d", &width, &height, &fps) == 3) { //LOGD("> w=%d, h=%d, fps=%d", fps, width, height); animation.width = width; animation.height = height; animation.fps = fps; } if (sscanf(l, "p %d %d %s", &count, &pause, path) == 3) { //LOGD("> count=%d, pause=%d, path=%s", count, pause, path); Animation::Part part; part.count = count; part.pause = pause; part.path = path; animation.parts.add(part); } s = ++endl; }
从前面BootAnimation类的成员函数readyToRun的实现可以知道，如果目标设备上存在压缩文件/data/local/bootanimation.zip，那么BootAnimation类的成员变量mZip就会指向它，否则的话，就会指向目标设备上的压缩文件/system/media/bootanimation.zip。无论BootAnimation类的成员变量mZip指向的是哪一个压缩文件，这个压缩文件都必须包含有一个名称为“desc.txt”的文件，用来描述用户自定义的开机动画是如何显示的。
文件desc.txt的内容格式如下面的例子所示：
600 480 24 p 1 0 part1 p 0 10 part2
第一行的三个数字分别表示开机动画在屏幕中的显示宽度、高度以及帧速（fps）。剩余的每一行都用来描述一个动画片断，这些行必须要以字符“p”来开头，后面紧跟着两个数字以及一个文件目录路径名称。第一个数字表示一个片断的循环显示次数，如果它的值等于0，那么就表示无限循环地显示该动画片断。第二个数字表示每一个片断在两次循环显示之间的时间间隔。这个时间间隔是以一个帧的时间为单位的。文件目录下面保存的是一系列png文件，这些png文件会被依次显示在屏幕中。
以上面这个desct.txt文件的内容为例，它描述了一个大小为600 x 480的开机动画，动画的显示速度为24帧每秒。这个开机动画包含有两个片断part1和part2。片断part1只显示一次，它对应的png图片保存在目录part1中。片断part2无限循环地显示，其中，每两次循环显示的时间间隔为10 x (1 / 24)秒，它对应的png图片保存在目录part2中。
上面的for循环语句分析完成desc.txt文件的内容后，就得到了开机动画的显示大小、速度以及片断信息。这些信息都保存在Animation对象animation中，其中，每一个动画片断都使用一个Animation::Part对象来描述，并且保存在Animation对象animation的成员变量parts所描述的一个片断列表中。
接下来，BootAnimation类的成员函数movie再断续将每一个片断所对应的png图片读取出来，如下所示：
// read all the data structures const size_t pcount = animation.parts.size(); for (size_t i=0 ; i<numEntries ; i++) { char name[256]; ZipEntryRO entry = zip.findEntryByIndex(i); if (zip.getEntryFileName(entry, name, 256) == 0) { const String8 entryName(name); const String8 path(entryName.getPathDir()); const String8 leaf(entryName.getPathLeaf()); if (leaf.size() > 0) { for (int j=0 ; j<pcount ; j++) { if (path == animation.parts[j].path) { int method; // supports only stored png files if (zip.getEntryInfo(entry, &method, 0, 0, 0, 0, 0)) { if (method == ZipFileRO::kCompressStored) { FileMap* map = zip.createEntryFileMap(entry); if (map) { Animation::Frame frame; frame.name = leaf; frame.map = map; Animation::Part& part(animation.parts.editItemAt(j)); part.frames.add(frame); } } } } } } } }
每一个png图片都表示一个动画帧，使用一个Animation::Frame对象来描述，并且保存在对应的Animation::Part对象的成员变量frames所描述的一个帧列表中。
获得了开机动画的所有信息之后，接下来BootAnimation类的成员函数movie就准备开始显示开机动画了，如下所示：
// clear screen glShadeModel(GL_FLAT); glDisable(GL_DITHER); glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glDisable(GL_BLEND); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); eglSwapBuffers(mDisplay, mSurface); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0); glEnable(GL_TEXTURE_2D); glTexEnvx(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); const int xc = (mWidth - animation.width) / 2; const int yc = ((mHeight - animation.height) / 2); nsecs_t lastFrame = systemTime(); nsecs_t frameDuration = s2ns(1) / animation.fps; Region clearReg(Rect(mWidth, mHeight)); clearReg.subtractSelf(Rect(xc, yc, xc+animation.width, yc+animation.height));
前面的一系列gl函数首先用来清理屏幕，接下来的一系列gl函数用来设置OpenGL的纹理显示方式。
变量xc和yc的值用来描述开机动画的显示位置，即需要在屏幕中间显示开机动画，另外一个变量frameDuration的值用来描述每一帧的显示时间，它是以纳秒为单位的。
Region对象clearReg用来描述屏幕中除了开机动画之外的其它区域，它是用整个屏幕区域减去开机动画所点据的区域来得到的。
准备好开机动画的显示参数之后，最后就可以执行显示开机动画的操作了，如下所示：
for (int i=0 ; i<pcount && !exitPending() ; i++) { const Animation::Part& part(animation.parts[i]); const size_t fcount = part.frames.size(); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0); for (int r=0 ; !part.count || r<part.count ; r++) { for (int j=0 ; j<fcount && !exitPending(); j++) { const Animation::Frame& frame(part.frames[j]); if (r > 0) { glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, frame.tid); } else { if (part.count != 1) { glGenTextures(1, &frame.tid); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, frame.tid); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); } initTexture( frame.map->getDataPtr(), frame.map->getDataLength()); } if (!clearReg.isEmpty()) { Region::const_iterator head(clearReg.begin()); Region::const_iterator tail(clearReg.end()); glEnable(GL_SCISSOR_TEST); while (head != tail) { const Rect& r(*head++); glScissor(r.left, mHeight - r.bottom, r.width(), r.height()); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); } glDisable(GL_SCISSOR_TEST); } glDrawTexiOES(xc, yc, 0, animation.width, animation.height); eglSwapBuffers(mDisplay, mSurface); nsecs_t now = systemTime(); nsecs_t delay = frameDuration - (now - lastFrame); lastFrame = now; long wait = ns2us(frameDuration); if (wait > 0) usleep(wait); } usleep(part.pause * ns2us(frameDuration)); } // free the textures for this part if (part.count != 1) { for (int j=0 ; j<fcount ; j++) { const Animation::Frame& frame(part.frames[j]); glDeleteTextures(1, &frame.tid); } } } return false; }
第一层for循环用来显示每一个动画片断，第二层的for循环用来循环显示每一个动画片断，第三层的for循环用来显示每一个动画片断所对应的png图片。这些png图片以纹理的方式来显示在屏幕中。
注意，如果一个动画片断的循环显示次数不等于1，那么就说明这个动画片断中的png图片需要重复地显示在屏幕中。由于每一个png图片都需要转换为一个纹理对象之后才能显示在屏幕中，因此，为了避免重复地为同一个png图片创建纹理对象，第三层的for循环在第一次显示一个png图片的时候，会调用函数glGenTextures来为这个png图片创建一个纹理对象，并且将这个纹理对象的名称保存在对应的Animation::Frame对象的成员变量tid中，这样，下次再显示相同的图片时，就可以使用前面已经创建好了的纹理对象，即调用函数glBindTexture来指定当前要操作的纹理对象。
如果Region对象clearReg所包含的区域不为空，那么在调用函数glDrawTexiOES和eglSwapBuffers来显示每一个png图片之前，首先要将它所包含的区域裁剪掉，避免开机动画可以显示在指定的位置以及大小中。
每当显示完成一个png图片之后，都要将变量frameDuration的值从纳秒转换为毫秒。如果转换后的值大小于，那么就需要调用函数usleep函数来让线程睡眠一下，以保证每一个png图片，即每一帧动画都按照预先指定好的速度来显示。注意，函数usleep指定的睡眠时间只能精确到毫秒，因此，如果预先指定的帧显示时间小于1毫秒，那么BootAnimation类的成员函数movie是无法精确地控制地每一帧的显示时间的。
还有另外一个地方需要注意的是，每当循环显示完成一个片断时，需要调用usleep函数来使得线程睡眠part.pause * ns2us(frameDuration)毫秒，以便可以按照预先设定的节奏来显示开机动画。
最后一个if语句判断一个动画片断是否是循环显示的，即循环次数不等于1。如果是的话，那么就说明前面为它所对应的每一个png图片都创建过一个纹理对象。现在既然这个片断的显示过程已经结束了，因此，就需要释放前面为它所创建的纹理对象。
至此，第三个开机画面的显示过程就分析完成了。
