Android图形-合成与显示-概论

目录

引言

概念与理解

SurfaceFlinger

Surface

HWC

Fence：

Gralloc：

DisplayDevice

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引言

Activity是Android的主要UI相关组件。通过View的相关类和接口实现，在WMS的管理下，进行窗口和控件的测量，布局和绘制，形成的图层交给SurfaceFlinger进行合成渲染，然后提供给屏幕进行显示

概念与理解

SurfaceFlinger

是Android图形的大总管，负责管理图形的合成与渲染。

SurfaceFlinger会依赖多个线程来实现完成其合成渲染的功能。这些线程也是实现Vsync机制的框架的线程。换句话说，SurfaceFlinger主要是依赖于Vsync机制来实现流水线的方式管理Android图形的合成与渲染。首先Vsync可以是由硬件产生，也可以由软件来产生，硬件产生Vsync的实体叫做：HWComposer，软件的产生Vsync的实体叫做：VsyncThread。在SurfaceFlinger启动main函数初始化阶段，还会创建一个DispVsyncThread，用于将Vsync信号一分为二，分别提供给SF和APP。产生这两个vsync信号的叫做EventThread-sf和EventThread-app

Surface

可以理解为一个canvas的画布，可以利用skia库进行绘制。一个窗口就对应一个Surface

Android显示的基本流程是：

1）创建一个SurfaceFlinger的客户端SurfaceComposerClient，通过这个客户端创建一个Surface，同时获取一个SurfaceControl

2）SurfaceControl设置Layer层数，Surface获取buffer

3）锁定Buffer并写入buffer

4）提交buffer，由屏幕进行刷新显示

HWC

HWC：hwcomposer，是Android系统进行窗口合成显示的HAL层模块，通常是由显示设备制造商OEM实现并完成，为SurfaceFlinger服务提供硬件支持

HWC对Layer进行合成属于硬件操作，可以减轻GPU合成负担，这两种合成方式被称作：Device与Client。

HWC的合成流程大概是：

1）SurfaceFlinger向HWC提供所有Layer的完整列表，让HWC根据其硬件能力决定如何处理这些Layer。

2）HWC给每个Layer标注合成方式

3）SurfaceFlinger负责先把标注成GPU合成的Layer合成到一个输出buffer，然后把这个输出buffer和其他Layer一起交给HWC，让HWC完成剩余Layer的合成，最后提供给屏幕进行显示

官方要求HWC设备必须具备的功能：

1）至少支持4个叠加层：状态来，系统栏，应用本身和壁纸或者背景

2）叠加层可以大于显示屏

3）具备每像素和每平面的Alpha混合

4）为了支持受保护内容，必须提供受保护内容视频播放的硬件路径

5）RGBA packing order，YUV formats，tiling，swizzling，strict properties

部分专业词汇说明：

1. Tiling：可以把Image切割成MxN个小块，最后渲染时，再将这些小块拼接起来，就像铺瓷砖一样。
2. Swizzling：一种拌和技术，表示向量单元可以被任意地重排或重复

HWComposer是Device合成的抽象

Fence：

Fence是一种资源同步机制，可以理解为资源锁。主要用于跨硬件场景，如：CPU,GPU,HWC之间的buffer资源的同步。

实现原理：

Gralloc：

般来讲Gralloc模块在实际设备中是由硬件厂商提供的，以便于最佳地配合手机硬件。实现的目录在hardware/libhardware/modules/gralloc中
Android帧缓冲区硬件抽象层模块Gralloc的实现原理如下：
1）分配一个匹配屏幕大小的图形缓冲区
2）将分配好的图形缓冲区注册（映射）到当前进程的地址空间来
3）将要绘制的画面的内容写入到已经注册好的图形缓冲区中去，并且渲染（拷贝）到系统帧缓冲区中去
为了实现以上三个操作，我们还需要：
1）加载Gralloc模块
2）打开Gralloc模块中的gralloc设备和fb设备
其中，gralloc设备负责分配图形缓冲区，Gralloc模块负责注册图形缓冲区，而fb设备负责渲染图形缓冲区。在GrafficBuffer中，内存是由Gralloc模块中分配的，基于上一节 FB的工作原理，这里主要分析Gralloc模块如何分配内存。

DisplayDevice

应用端的Buffer是向Ashmem申请的；DisplayDevice端的Buffer是向FrameBuffer申请的
应用端的Buffer是用来填充的；DisplayDevice端的Buffer是用来推给Framebuffer 渲染的