Android系统Surface机制的SurfaceFlinger服务简要介绍和学习计划

前面我们从Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系出发，从侧面简单学习了SurfaceFlinger服务。有了这些预备知识之后，我们就可以从正面来分析SurfaceFlinger服务的实现原理了。SurfaceFlinger服务负责管理系统的帧缓冲区设备，并且负责渲染系统的UI，即各个应用程序的UI。在本文中，我们就简要介绍SurfaceFlinger服务，并且制定学习计划。

在前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划一系列的文章中提到，SurfaceFlinger服务运行在System进程中，用来统一管理系统的帧缓冲区设备。由于SurfaceFlinger服务运行在System进程中，因此，Android应用程序就需要通过Binder进程间通信机制来请求它来渲染自己的UI。Android应用程序请求SurfaceFlinger服务渲染自己的UI可以分为三步曲：首先是创建一个到SurfaceFlinger服务的连接，接着再通过这个连接来创建一个Surface，最后请求SurfaceFlinger服务渲染该Surface。

由于SurfaceFlinger服务需要与Android应用程序执行Binder进程间通信，因此，它本身就是一个Binder本地对象，如图1所示：

图1 SurfaceFlinger服务的类关系图

理解这个图需要学习Binder进程间通信机制，具体可以参考Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划这一系列的文章。

SurfaceFlinger服务实现的接口为ISurfaceComposer，后者定义在文件frameworks/base/include/surfaceflinger/ISurfaceComposer.h中，如下所示：

[cpp]
class ISurfaceComposer : public IInterface
{
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(SurfaceComposer);
    ......

    /* create connection with surface flinger, requires
     * ACCESS_SURFACE_FLINGER permission
     */
    virtual sp<ISurfaceComposerClient> createConnection() = 0;

    /* create a client connection with surface flinger
     */
    virtual sp<ISurfaceComposerClient> createClientConnection() = 0;

    /* retrieve the control block */
    virtual sp<IMemoryHeap> getCblk() const = 0;

    /* open/close transactions. requires ACCESS_SURFACE_FLINGER permission */
    virtual void openGlobalTransaction() = 0;
    virtual void closeGlobalTransaction() = 0;

    /* [un]freeze display. requires ACCESS_SURFACE_FLINGER permission */
    virtual status_t freezeDisplay(DisplayID dpy, uint32_t flags) = 0;
    virtual status_t unfreezeDisplay(DisplayID dpy, uint32_t flags) = 0;

    /* Set display orientation. requires ACCESS_SURFACE_FLINGER permission */
    virtual int setOrientation(DisplayID dpy, int orientation, uint32_t flags) = 0;

    /* signal that we're done booting.
     * Requires ACCESS_SURFACE_FLINGER permission
     */
    virtual void bootFinished() = 0;

    /* Capture the specified screen. requires READ_FRAME_BUFFER permission
     * This function will fail if there is a secure window on screen.
     */
    virtual status_t captureScreen(DisplayID dpy,
            sp<IMemoryHeap>* heap,
            uint32_t* width, uint32_t* height, PixelFormat* format,
            uint32_t reqWidth, uint32_t reqHeight) = 0;

    virtual status_t turnElectronBeamOff(int32_t mode) = 0;
    virtual status_t turnElectronBeamOn(int32_t mode) = 0;

    /* Signal surfaceflinger that there might be some work to do
     * This is an ASYNCHRONOUS call.
     */
    virtual void signal() const = 0;
};
        ISurfaceComposer接口有13个成员函数，下面我们就简单介绍一下：
        --createConnection：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务建立一个连接，具体可以参考Android应用程序与SurfaceFlinger服务的连接过程分析一文。

--createClientConnection：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务创建一块共享UI元数据缓冲区，具体可以参考Android应用程序与SurfaceFlinger服务之间的共享UI元数据（SharedClient）的创建过程分析一文。

--getCblk：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务返回一块匿名共享内存，返回的匿名共享内存包含了设备显示屏的信息，例如，宽度和高度信息。

--openGlobalTransaction：Android应用程序通过它请求SurfaceFlinger服务来增加一个全局Transaction计数，用来批量修改UI属性信息。注意，这些被修改的UI属性信息会被缓存起来，不会马上生效。要使得这些被修改的UI属性信息生效，需要调用另外一个成员函数closeGlobalTransaction，如下所述。

--closeGlobalTransaction：Android应用程序通过它请求SurfaceFlinger服务来减少一个全局Transaction计数。当这个全局Transaction计数减少至0的时候，前面通过openGlobalTransaction来请求修改的UI属性信息就会马上生效。

--freezeDisplay：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务来冻结屏幕。屏幕在被冻结期间，所有UI渲染操作都会被缓存起来，等待被执行。

--unfreezeDisplay：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务来解冻屏幕。屏幕被解冻之后，SurfaceFlinger服务就可以执行UI渲染操作了。

--setOrientation：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务设备屏幕的旋转方向。

--bootFinished：WindowManagerService通过它来告诉SurfaceFlinger服务，系统启动完成了，这时候SurfaceFlinger服务就会停止执行开机动画，具体可以参考Android系统的开机画面显示过程分析一文。

--captureScreen：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务截取屏幕图像。

--turnElectronBeamOff：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务关闭屏幕。

--turnElectronBeamOn：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务点亮屏幕。

--signal：Android应用程序通过它来请求SurfaceFlinger服务渲染UI，具体可以参考Android应用程序请求SurfaceFlinger服务渲染Surface的过程分析一文。

理解了ISurfaceComposer接口的定义之后，我们再来看SurfaceFlinger服务的Binder代理对象BpSurfaceComposer的实现，如图2所示：

图2 SurfaceFlinger服务的Binder代理对象的类关系图

理解这个图同样需要学习Binder进程间通信机制，具体可以参考Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划这一系列的文章。

Android应用程序获得了SurfaceFlinger服务的一个Binder代理对象，即一个BpSurfaceComposer对象之后，就可以请求SurfaceFlinger服务来创建以及渲染自己的UI了。

接下来，我们再简单介绍一下SurfaceFlinger类的定义，如图3所示：

图3 SurfaceFlinger类的定义

补充：移动开发 , Android ,