通過上一篇博客我們了解了，window和Viewroot的創(chuàng)建過程和作用，此時我們是否考慮過我們的布局文件中的view類是如何顯示的，我們 現(xiàn)在可知的是布局文件中的view類已經(jīng)存放在Viewroot里面了，隨后的工作系統(tǒng)應(yīng)該完成所有view類繪制，如何繪制和顯示是我們本篇博客討論的 重點
了解顯示系統(tǒng)需要從三方面入手：
（1）圖像引擎skia
（2）OpenGL ES
（3）surface
Android使用圖像引擎skia 作為其核心圖形引擎。Skia 圖形渲染引擎最初由 Skia 公司開
發(fā)，該公司于2005 年被 Google 收購。skia是作為一個第三方組件放在external目錄下面
其實主要涉及到的3個庫：
libcorecg.so 包含/skia/src/core的部分內(nèi)容，比如其中的Region，Rect是在SurfaceFlinger里面計算可是區(qū)域的操作基本單位；
libsgl.so 包含/skia/src/core|effects|images|ports|utils的部分和全部內(nèi)容，這個實現(xiàn)了skia大部分的圖形效果，以及圖形格式的編輯
libskiagl.so 包含/skia/src/gl里面的內(nèi)容，主要用來調(diào)用opengl實現(xiàn)部分效果。
。skia結(jié)構(gòu)如圖:
（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）
Skia作為android圖像引擎在處理部分，只要是C++代碼實現(xiàn)，作為第三方組件提供給android使用，作為組件提供的框架代碼最好提供一個很好的設(shè)計方式給編程者調(diào)用，從編程角度來考慮Skia
（1）輸入輸出明確
（2）接口封裝功能完善
Skia組件可以想象成圖像加工工廠，把原料加入進去，出來的是想要的產(chǎn)品，想要什么樣的產(chǎn)品可以通過接口調(diào)用來完成
如圖：
從圖可知我們給Skia傳遞一個bitmap或者device，我們傳遞的是bitmap或者device的地址，就像我們C語言的指針傳遞一樣，給定了bitmap或者device最后通過接口的加工完成圖像的繪制工作
Skia的功能只是完成圖像的繪制加工，至于完成后的bitmap如何放在LCD上顯示，是surface的工作。
Android 3D 引擎采用的是OpenGL ES。OpenGL ES是一套為手持和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的3D引擎API，由Khronos公司維護，EGL 是 OpenGL ES 和底層 Native 平臺視窗系統(tǒng)之間的接口，EGL 主要構(gòu)成（ Display ， Context ， Configuration ）
EGL 相當作用是將OpenGL ES封裝，外部使用OpenGL ES，只要初始化EGL，通過EGL來使用OpenGL ES
Android中初始化EGL代碼：
ViewRoot.java (frameworks\base\core\java\android\view)
private void initializeGLInner() {
final EGL10 egl = (EGL10) EGLContext.getEGL();
mEgl = egl;
// 獲取Display，這里的Display對應(yīng)的是顯示的硬件
final EGLDisplay eglDisplay = egl.eglGetDisplay(EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
mEglDisplay = eglDisplay;
// 初始化egl，完成一些初始化工作
int[] version = new int[2];
egl.eglInitialize(eglDisplay, version);
// 選擇Config，其實就是設(shè)置一些FrameBuffer相關(guān)參數(shù)
final int[] configSpec = {
EGL10.EGL_RED_SIZE, 5,
EGL10.EGL_GREEN_SIZE, 6,
EGL10.EGL_BLUE_SIZE, 5,
EGL10.EGL_DEPTH_SIZE, 0,
EGL10.EGL_NONE
};
final EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
final int[] num_config = new int[1];
egl.eglChooseConfig(eglDisplay, configSpec, configs, 1, num_config);
final EGLConfig config = configs[0];
// Context就代表這個狀態(tài)機，程序的主要工作就是向Context提供狀態(tài)，也從Context里獲取一些信息。一般狀態(tài)機的操作是通過命令的方式，類似的例子如opencore
final EGLContext context = egl.eglCreateContext(eglDisplay, config,
EGL10.EGL_NO_CONTEXT, null);
mEglContext = context;
// 獲取EGLSurface，這里的EGLSurface顯示的硬件對應(yīng)的FrameBuffer
final EGLSurface surface = egl.eglCreateWindowSurface(eglDisplay, config, mHolder, null);
mEglSurface = surface;
// 將狀態(tài)機和EGLSurface綁定
egl.eglMakeCurrent(eglDisplay, surface, surface, context);
// 獲取GL11，也就是3D引擎接口，通過接口操作3D
final GL11 gl = (GL11) context.getGL();
mGL = gl;
mGlCanvas = new Canvas(gl);
mUseGL = true;
}
在應(yīng)用層由三種顯示相關(guān)的view：
（1） 普通的view類
（2） SurfaceVｉｅｗ
（3） GLSurfaceView
通過上一篇博客了解到，這三種ｖｉｅｗ類的都會通過ｓｅｔＣｏｎｔｅｎｔＶｉｅｗ加入到ＶｉｅｗＲｏｏｔ，由ＶｉｅｗＲｏｏｔ統(tǒng)一管理顯示，ＶｉｅｗＲｏｏｔ如何區(qū)分顯示的看如下代碼：
ViewRoot.java (frameworks\base\core\java\android\view)
private void draw(boolean fullRedrawNeeded) {
。。。。。。
// 如果是 GLSurfaceView使用３Ｄ繪圖接口繪制
if (mUseGL) {
if (!dirty.isEmpty()) {
Canvas canvas = mGlCanvas;
if (mGL != null && canvas != null) {
mGL.glDisable(GL_SCISSOR_TEST);
mGL.glClearColor(0, 0, 0, 0);
mGL.glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
mGL.glEnable(GL_SCISSOR_TEST);
mAttachInfo.mDrawingTime = SystemClock.uptimeMillis();
mAttachInfo.mIgnoreDirtyState = true;
mView.mPrivateFlags |= View.DRAWN;
int saveCount = canvas.save(Canvas.MATRIX_SAVE_FLAG);
try {
canvas.translate(0, -yoff);
if (mTranslator != null) {
mTranslator.translateCanvas(canvas);
}
canvas.setScreenDensity(scalingRequired
? DisplayMetrics.DENSITY_DEVICE : 0);
mView.draw(canvas);
if (Config.DEBUG && ViewDebug.consistencyCheckEnabled) {
mView.dispatchConsistencyCheck(ViewDebug.CONSISTENCY_DRAWING);
}
} finally {
canvas.restoreToCount(saveCount);
}
mAttachInfo.mIgnoreDirtyState = false;
// eglSwapBuffers，將數(shù)據(jù)送給FrameBuffer顯示
mEgl.eglSwapBuffers(mEglDisplay, mEglSurface);
checkEglErrors();
。。。。。。
// 如果是 普通的view類或者SurfaceVｉｅｗ都是有２Ｄ接口顯示
Canvas canvas;
try {
int left = dirty.left;
int top = dirty.top;
int right = dirty.right;
int bottom = dirty.bottom;
// 通過surface獲取canvas
canvas = surface.lockCanvas(dirty);
。。。。。。
// 從應(yīng)用層傳入的ｖｉｅｗ都放在ViewGroup里面，mView為視圖組，當調(diào)用mView是會調(diào)用dispatchDraw函數(shù)遍歷的調(diào)用視圖組中每個ｖｉｅｗ的ｄｒａｗ（）
mView.draw(canvas);
} finally {
mAttachInfo.mIgnoreDirtyState = false;
canvas.restoreToCount(saveCount);
}
if (Config.DEBUG && ViewDebug.consistencyCheckEnabled) {
mView.dispatchConsistencyCheck(ViewDebug.CONSISTENCY_DRAWING);
}
if (Config.DEBUG && ViewDebug.showFps) {
int now = (int)SystemClock.elapsedRealtime();
if (sDrawTime != 0) {
nativeShowFPS(canvas, now - sDrawTime);
}
sDrawTime = now;
}
if (Config.DEBUG && ViewDebug.profileDrawing) {
EventLog.writeEvent(60000, SystemClock.elapsedRealtime() - startTime);
}
}
// 用完以后釋放Canvas，Canvas供多個ｓｕｒｆａｃｅ使用
} finally {
surface.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
。。。。。。
}
２Ｄ引擎，３Ｄ引擎和ｓｕｒｆａｃｅ關(guān)系如圖：
剩下的任務(wù)主要是分析ｓｕｒｆａｃｅ：
原理 分析
讓我們首先看一ａｎｄｒｏｉｄ屏幕示意圖：
每一個應(yīng)用程序?qū)?yīng)一個或者多個ａｃｔｉｖｉｔｙ，每個ａｃｔｉｖｉｔｙ對應(yīng)一個或者多個圖形界面，每個圖形界面我們稱為ｓｕｒｆａｃｅ
在上面的圖中我們能看到３個surface ，一個是home 界面，還有就是紅、藍、，而兩個控件實際是home surface 里面的內(nèi)容，３個ｓｕｒｆａｃｅ相互重疊在一起，系統(tǒng)是如何解決圖層的重合，是ｓｕｒｆａｃｅ系統(tǒng)的關(guān)鍵
（1）ｓｕｒｆａｃｅ在android中解釋為一個顯示模塊的封裝，一個顯示模塊在android中需要一個合理的類來描述其信息，這里面和顯示相關(guān)的信 息有如下內(nèi)容：在屏幕上有它要顯示的內(nèi)容，大小，位置這些元素，surface類就是封裝了一個顯示模塊的這些信息，其中需要一個結(jié)構(gòu)來記錄應(yīng)用程序界面 的位置，大小，以及一個buffer 來記錄需要顯示的內(nèi)容，所以這就是我們surface 的概念，
（2）多個ｓｕｒｆａｃｅ顯示會出現(xiàn)重疊的作用，這里需要一個管理者來管理這些ｓｕｒｆａｃｅ的重疊顯示，通過上面的博客的閱讀，我們大致可以想到 android會使用一種服務(wù)的方式去管理這些surface的顯示，并且各個surface和管理者通過binder通信的方式進行通信，在 android中起到管理者作用的是SurfaceFlinger，它把各個surface 組合(compose/merge) 成一個main Surface ，最后將Main Surface 的內(nèi)容發(fā)送給FB/V4l2 Output ，這樣屏幕上就能看到我們想要的效果。
在實際中對這些Surface 進行merge 可以采用兩種方式，一種就是采用軟件的形式來merge ，還一種就是采用硬件的方式，軟件的方式就是我們的SurfaceFlinger ，而硬件的方式就是Overlay 。（Overlay的具體實現(xiàn)的內(nèi)容將在下一篇的博客中詳細講解）
Surface類創(chuàng)建過程分析：
Surface.java (frameworks\base\core\java\android\view)
這個文件為Surface類的實現(xiàn)代碼，也是我們在java層可以直接使用的代碼
構(gòu)造函數(shù)代碼如下：
public Surface(SurfaceSession s,
int pid, int display, int w, int h, int format, int flags)
throws OutOfResourcesException {
mCanvas = new CompatibleCanvas();
init(s,pid,display,w,h,format,flags);
}
init(s,pid,display,w,h,format,flags);//為JNI層代碼在android_view_Surface.cpp中實現(xiàn)
android_view_Surface.cpp (frameworks\base\core\jni)
Surface java層函數(shù)和JNI層函數(shù)調(diào)用的映射表如下：
static JNINativeMethod gSurfaceMethods[] = {
{"nativeClassInit", "()V", (void*)nativeClassInit },
{"init", "(Landroid/view/SurfaceSession;IIIIII)V", (void*)Surface_init },
{"init", "(Landroid/os/Parcel;)V", (void*)Surface_initParcel },
。。。。。。
};
static void Surface_init(
JNIEnv* env, jobject clazz,
jobject session, jint pid, jint dpy, jint w, jint h, jint format, jint flags)
{
if (session == NULL) {
doThrow(env, "java/lang/NullPointerException");
return;
}
//獲取java層SurfaceSession變量 mClient域
SurfaceComposerClient* client =
(SurfaceComposerClient*)env->GetIntField(session, sso.client);
//創(chuàng)建一個surface
sp<SurfaceControl> surface(client->createSurface(pid, dpy, w, h, format, flags));
if (surface == 0) {
doThrow(env, OutOfResourcesException);
return;
}
setSurfaceControl(env, clazz, surface);
}end
*******
SurfaceComposerClient* client =
(SurfaceComposerClient*)env->GetIntField(session, sso.client);
這段代碼如何取得SurfaceComposerClient實例的引用，這里解釋一下首先在java層當我們調(diào)用surface的構(gòu)造函數(shù)時候
public Surface(SurfaceSession s,
int pid, int display, int w, int h, int format, int flags)
，需要傳遞一個SurfaceSession類的引用SurfaceSession類調(diào)用如下：
SurfaceSession.java (frameworks\base\core\java\android\view)
public class SurfaceSession {
public SurfaceSession() {
init();
}
protected void finalize() throws Throwable {
destroy();
}
private native void init();
private native void destroy()
private int mClient;
}
//函數(shù)映射表
static JNINativeMethod gSurfaceSessionMethods[] = {
{"init", "()V", (void*)SurfaceSession_init },
{"destroy", "()V", (void*)SurfaceSession_destroy },
{"kill", "()V", (void*)SurfaceSession_kill },
};
static void SurfaceSession_init(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
sp<SurfaceComposerClient> client = new SurfaceComposerClient;
client->incStrong(clazz);
env->SetIntField(clazz, sso.client, (int)client.get());//將SurfaceComposerClient的C++層引用賦值給java層
}
說明：當創(chuàng)建一個surface時，同時創(chuàng)建一個SurfaceComposerClient，SurfaceComposerClient可以看做封裝 surface類，對于一個surface來說需要和服務(wù)器SurfaceFlinger通信，通信在android中需要使用proxy/stub機 制，SurfaceComposerClient類本身沒有這種機制，但是在它的內(nèi)部有封裝了一些可以和服務(wù)器通信的類。
class SurfaceComposerClient : virtual public RefBase
{
。。。。。。
sp<SurfaceControl> createSurface(
int pid, // pid of the process the surface is for
DisplayID display, // Display to create this surface on
uint32_t w, // width in pixel
uint32_t h, // height in pixel
PixelFormat format, // pixel-format desired
。。。。。
// after assignment
status_t mStatus;
SharedClient* mControl;
sp<IMemoryHeap> mControlMemory;
sp<ISurfaceFlingerClient> mClient; //客戶端class BClient : public BnSurfaceFlingerClient的 proxy
sp<ISurfaceComposer> mSignalServer; //客戶端class SurfaceFlinger : public BnSurfaceComposer 的proxy
};
}; // namespace android
當上圖關(guān)心建立完成后如下的函數(shù)會被調(diào)用：
sp<ISurface> SurfaceFlinger::createSurface(ClientID clientId, int pid,
ISurfaceFlingerClient::surface_data_t* params,
DisplayID d, uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format,
uint32_t flags)
{
。。。。。。
switch (flags & eFXSurfaceMask) {
case eFXSurfaceNormal:
if (UNLIKELY(flags & ePushBuffers)) {
layer = createPushBuffersSurfaceLocked(client, d, id,
w, h, flags);
} else {
layer = createNormalSurfaceLocked(client, d, id,
w, h, flags, format);
}
break;
case eFXSurfaceBlur:
layer = createBlurSurfaceLocked(client, d, id, w, h, flags);
break;
case eFXSurfaceDim:
layer = createDimSurfaceLocked(client, d, id, w, h, flags);
break;
}
。。。。。。
}
return surfaceHandle;
}
Android 提供了 4 種類型的 layer 供選擇，每個 layer 對應(yīng)一種類型的窗口，并對應(yīng)這種窗口相應(yīng)的操作： Layer ， LayerBlur ， LayerBuffer ， LayerDim 。
Norm Layer 是 Android 種使用最多的一種 Layer ，一般的應(yīng)用程序在創(chuàng)建 surface 的時候都是采用的這樣的 layer ，
Normal Layer 為每個 Surface 分配兩個 buffer ： front buffer 和 back buffer ，這個前后是相對的概念，他們是可以進行替換的。 Front buffer 用于 SurfaceFlinger 進行顯示，而 Back buffer 用于應(yīng)用程序進行畫圖，當 Back buffer 填滿數(shù)據(jù) (dirty) 以后，就會 替換， back buffer 就變成了 front buffer 用于顯示，而 front buffer 就變成了 back buffer 用來畫圖，（這段話引用其他博客文章）
sp<LayerBaseClient> SurfaceFlinger::createNormalSurfaceLocked(
const sp<Client>& client, DisplayID display,
int32_t id, uint32_t w, uint32_t h, uint32_t flags,
PixelFormat& format)
{
// initialize the surfaces
switch (format) { // TODO: take h/w into account
case PIXEL_FORMAT_TRANSPARENT:
case PIXEL_FORMAT_TRANSLUCENT:
format = PIXEL_FORMAT_RGBA_8888;
break;
case PIXEL_FORMAT_OPAQUE:
format = PIXEL_FORMAT_RGB_565;
break;
}
sp<Layer> layer = new Layer(this, display, client, id); //創(chuàng)建Layer
status_t err = layer->setBuffers(w, h, format, flags);
if (LIKELY(err == NO_ERROR)) {
layer->initStates(w, h, flags);
addLayer_l(layer);
} else {
LOGE("createNormalSurfaceLocked() failed (%s)", strerror(-err));
layer.clear();
}
return layer;
}
Layer類描述如下：
待續(xù)。。。。。。