Android应用程序与SurfaceFlinger服务的连接过程分析
转自：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/7857163
前文在描述Android应用程序和SurfaceFlinger服务的关系时提到，每一个有UI的Android应用程序都需要与SurfaceFlinger服务建立一个连接，以便可以通过这个连接来请求SurfaceFlinger服务为它创建和渲染Surface。
在本文中，我们将以Android系统的开机动画应用程序为例，详细描述Android应用程序是如何与SurfaceFlinger服务建立连接的。
Android系统的开机动画是由应用程序bootanimation来实现的，它位于/system/bin目录下，它的具体实现可以参考Android系统的开机画面显示过程分析一文。
为什么要选择Android系统的开机动画来分析Android应用程序与SurfaceFlinger服务的连接过程呢？
首先，负责实现开机动画的应用程序bootanimation也是一个Android应用程序，只不过它是使用C++语言来开发的；
其次，应用程序bootanimation是与UI相关的，即它与使用Java语言来开发的标准Android应用程序一样，都需要使用SurfaceFlinger服务来创建和渲染自己的Surface，即开机动画；
第三，由于应用程序bootanimation不涉及用户输入，即不需要与用户进行交互（触摸屏、键盘等），因此它能够以最简洁的方式来体现Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系。
从前面Android系统的开机画面显示过程分析一文可以知道，Android系统的开机动画是主要一个BootAnimation对象来实现，这个BootAnimation对象在构造的时候，会在内部创建一个SurfaceComposerClient对象来负责创建一个到SurfaceFlinger服务的连接。
BootAnimation类的构造函数实现在文件frameworks/base/cmds/bootanimation/BootAnimation.cpp中，如下所示：
BootAnimation::BootAnimation() : Thread(false) { mSession = new SurfaceComposerClient(); }
mSession是BootAnimation类的成员变量，它是一个类型为SurfaceComposerClient的强指针，即sp<SurfaceComposerClient>。Android系统的智能指针的相关知识，可以参考Android系统的智能指针（轻量级指针、强指针和弱指针）的实现原理分析一文。
在SurfaceComposerClient类内部，有一个类型为sp<ISurfaceComposerClient>的成员变量mClient，如图1所示：
图1 SurfaceComposerClient的结构示意图
SurfaceComposerClient类的成员变量mClient指向的实际上是一个类型为BpSurfaceComposerClient的Binder代理对象，而这个类型为BpSurfaceComposerClient的Binder代理对象引用的是一个类型为Client的Binder本地对象。在前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划一文中提到，类型为Client的Binder本地对象是由SurfaceFlinger服务来负责创建的，并且运行在SurfaceFlinger服务中，用来代表使用SurfaceFlinger服务的一个客户端，即一个与UI相关的Android应用程序。
由于Client类和BpSurfaceComposerClient类分别是一个Binder本地对象类和一个Binder代理对象类，它们都是根据Android系统在应用程序框架层提供的Binder进程间通信库来实现的，它们的实现结构图分别如图2和图3所示：
图2 Client类的实现结构图
图3 BpSurfaceComposerClient类的实现结构图
class ISurfaceComposerClient : public IInterface { public: ...... virtual sp<IMemoryHeap> getControlBlock() const = 0; ...... /* * Requires ACCESS_SURFACE_FLINGER permission */ virtual sp<ISurface> createSurface( surface_data_t* data, int pid, const String8& name, DisplayID display, uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format, uint32_t flags) = 0; ...... };
其中，成员函数getControlBlock用来获得由SurfaceFlinger服务创建的一块用来传递UI元数据的匿名共享内存，而成员函数createSurface用来请求SurfaceFlinger服务创建一个Surface。从前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划一文可以知道，用来传递UI元数据的匿名共享内存最终会被结构化为一个SharedClient对象，这个SharedClient对象在每个应用程序进程中至多存在一个。在接下来的两篇文章中，我们再详细分析ISurfaceComposerClient接口的成员函数getControlBlock和createSurface的实现。
void SurfaceComposerClient::onFirstRef() { sp<ISurfaceComposer> sm(getComposerService()); if (sm != 0) { sp<ISurfaceComposerClient> conn = sm->createConnection(); if (conn != 0) { mClient = conn; ...... mStatus = NO_ERROR; } } }
SurfaceComposerClient类的成员函数onFirstRef实现在文件frameworks/base/libs/surfaceflinger_client/SurfaceComposerClient.cpp文件中。
sp<ISurfaceComposer> ComposerService::getComposerService() { return ComposerService::getInstance().mComposerService; }
ComposerService类是单例模式，当我们第一次调用它的静态函数getInstance的时候，它就会在构造函数中获得SurfaceFlinger服务的一个代理接口，并且保存在它的成员变量mComposerService中，如下所示：
ComposerService::ComposerService() : Singleton<ComposerService>() { const String16 name("SurfaceFlinger"); while (getService(name, &mComposerService) != NO_ERROR) { usleep(250000); } mServerCblkMemory = mComposerService->getCblk(); mServerCblk = static_cast<surface_flinger_cblk_t volatile *>( mServerCblkMemory->getBase()); }
在ComposerService类的构造函数中，除了会获得SurfaceFlinger服务的代理接口之外，还会通过这个代理接口的成员函数getCblk来获得一块匿名共享内存mServerCblkMemory。这块匿名共享内存是由SurfaceFlinger服务创建的，用来描述系统显示屏的信息，例如，显示屏的个数、大小、方向、密度等等信息。由于这些信息可以通过一个surface_flinger_cblk_t对象来描述，因此，ComposerService类的构造函数最后就将前面从SurfaceFlinger服务获得的一块匿名共享内存结构化为一个surface_flinger_cblk_t对象，并且保存在ComposerService类的成员变量mServerCblk中。
sp<ISurfaceComposerClient> SurfaceFlinger::createConnection() { sp<ISurfaceComposerClient> bclient; sp<Client> client(new Client(this)); status_t err = client->initCheck(); if (err == NO_ERROR) { bclient = client; } return bclient; }
SurfaceFlinger类的成员函数createConnection实现在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中，它的实现很简单，只是创建了一个类型为Client的Binder对象client，并且获得它的一个ISurfaceComposerClient接口，最后将这个ISurfaceComposerClient接口，即一个Client代理对象，返回给开机动画应用程序bootanimation。
Client::Client(const sp<SurfaceFlinger>& flinger) : mFlinger(flinger), mNameGenerator(1) { }
Client类有两个成员变量mFlinger和mNameGenerator，它们的类型分别为sp<SurfaceFlinger>和int32_t，前者指向了SurfaceFlinger服务，而后者用来生成SurfaceFlinger服务为Android应用程序所创建的每一个Surface的名称。例如，假设一个Android应用程序请求SurfaceFlinger创建了两个Surface，那么第一个Surface的名称就由数字1来描述，而第二个Surface就由数字2来描述，依次类推。从前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划这篇文章可以知道，一个Android应用程序最多可以创建31个Surface。
class BpSurfaceComposer : public BpInterface<ISurfaceComposer> { public: ...... virtual sp<ISurfaceComposerClient> createConnection() { uint32_t n; Parcel data, reply; data.writeInterfaceToken(ISurfaceComposer::getInterfaceDescriptor()); remote()->transact(BnSurfaceComposer::CREATE_CONNECTION, data, &reply); return interface_cast<ISurfaceComposerClient>(reply.readStrongBinder()); } ...... }
interface_cast是一个模板函数，它定义在framework/base/include/binder/IInterface.h文件中：
template<typename INTERFACE> inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj) { return INTERFACE::asInterface(obj); }
- }
template<typename INTERFACE>
inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
return INTERFACE::asInterface(obj);
}
从这里就可以看出，当模板参数为ISurfaceComposerClient的时候，模板函数interface_cast实际就是通过调用ISurfaceComposerClient类的静态成员函数asInterface来将参数obj所描述的一个Binder代理对象，即一个BpBinder对象，封装成一个BpSurfaceComposerClient对象。
IMPLEMENT_META_INTERFACE(SurfaceComposerClient, "android.ui.ISurfaceComposerClient");
IMPLEMENT_META_INTERFACE宏展开后，得到ISurfaceComposerClient类的静态成员函数asInterface的实现如下所示：
android::sp<ISurfaceComposerClient> ISurfaceComposerClient::asInterface(const android::sp<android::IBinder>& obj) { android::sp<ISurfaceComposerClient> intr; if (obj != NULL) { intr = static_cast<ISurfaceComposerClient*>( obj->queryLocalInterface(ISurfaceComposerClient::descriptor).get()); if (intr == NULL) { intr = new BpSurfaceComposerClient(obj); } ｝ return intr; }
参数obj是从BpSurfaceComposer类的成员函数createConnection传进来的，它指向的实际上是一个BpBinder对象。当我们调用一个BpBinder对象的成员函数queryLocalInterface时，获得的是一个NULL指针，因此，ISurfaceComposerClient类的静态成员函数asInterface最后就会将参数obj所指向的一个BpBinder对象封装成一个BpSurfaceComposerClient对象，并且返回给调用者。
BpSurfaceComposerClient对象的更具体封装过程可以参考前面浅谈Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路一文中所描述的BpServiceManager对象的封装过程。
至此，开机动画应用程序bootanimation就通过SurfaceComposerClient类来与SurfaceFlinger服务建立一个连接了。
