Android圖形系統分析與移植–四、Surface Manager（Surface Flinger簡介）

Surface Manager是使用者空間中framework下libraries中負責顯示相關的一個模組，當系統同時執行多個應用程式時，SurfaceManager會負責管理顯示與存取操作間的互動，另外也負責將2D繪圖與3D繪圖進行顯示上的合成。

1、Surface manager架構分析

Android中的圖形系統採用Client/Server架構，如下：

Client端：應用程式相關部分。代碼分為兩部分，一部分是由Java提供的供應用使用的api，另一部分則是由c++寫成的底層實現。

Server端：即SurfaceFlinger，負責合成並送入buffer顯示。其主要由c++代碼編寫而成。

Client和Server之前通過Binder的IPC方式進行通訊，總體結構圖1所示：

如所示，Surface的client部分其實是提供給各應用程式進行畫圖操作的一個橋樑，該橋樑通過binder通向server端的Surfaceflinger，Surfaceflinger負責合成各個surface，然後把buffer傳送到FrameBuffer端進行底層顯示。其中每個surface對應2個buffer，一個frontbuffer, 一個back buffer，更新時，資料更新在back buffer上，需要顯示時，則將back buffer和front buffer互換。

下面我們來重點研究一下Surface Flinger。

2、Surface Flinger

SurfaceFinger按英文翻譯過來就是Surface投遞者。SufaceFlinger的構成並不是太複雜，複雜的是他的用戶端建構。SufaceFlinger主要功能是：

1） 將Layers （Surfaces） 內容的重新整理到螢幕上。

2） 維持Layer的Zorder序列，並對Layer最終輸出做出裁剪計算。

3） 響應Client要求，建立Layer與用戶端的Surface建立串連。

4） 接收Client要求，修改Layer屬性（輸出大小，Alpha等設定）。

但是作為投遞者的實際意義，我們首先需要知道的是如何投遞，投擲物，投遞路線，投遞目的地。

3、Surface Flinger的基本組成架構

Surface Flinger的基本組成架構如所示

SurfaceFlinger管理對象為：

1)       mClientsMap：管理用戶端與服務端的串連。

2)       ISurface，IsurfaceComposer：AIDL調用介面執行個體

3)       mLayerMap：服務端的Surface的管理對象。

4)       mCurrentState.layersSortedByZ ：以Surface的Z-order序列排列的Layer數組。

5)       graphicPlane 緩衝區輸出管理

6)       OpenGL ES：圖形計算，映像合成等圖形庫。

7)       gralloc.xxx.so這是個跟平台相關的圖形緩衝區管理器，是FB的硬體抽象層。

8)       pmem Device，FB Device：提供共用記憶體，在這裡只是在gralloc.xxx.so可見，在上層被gralloc.xxx.so抽象了。

4、SurfaceFlinger與FrameBuffer

首先SurfaceFlinger需要操作到螢幕，需要建立一個螢幕硬體緩衝區管理架構。Android在設計支援時，考慮多個螢幕的情況，引入了graphicPlane的概念。在SurfaceFlinger上有一個graphicPlane數組，每一個graphicPlane對象都對應一個DisplayHardware.在當前的Android（2.1）版本的設計中，系統支援一個graphicPlane，所以也就支援一個DisplayHardware。

SurfaceFlinger，Hardware硬體緩衝區的資料結構關係圖：

5、 SurfaceFlinger的運行架構

SurfaceFlinger的運行架構存在於threadLoop，他是SurfaceFlinger的主迴圈體。threadLoop流程圖：

1.                  handleTransaction(…)

主要計算每個Layer有無屬性修改，如果有修改著內用需要重畫。

2.                  handlePageFlip()

computeVisibleRegions：根據Z-Order序列計算每個Layer的可見地區和被覆蓋地區。裁剪輸出範圍計算-

在產生裁剪地區的時候，根據Z_order依次，每個Layer在計算自己在螢幕的可顯示地區時，需要經曆如下步驟：

1）以自己的W,H給出自己初始的可見地區

2）減去自己上面視窗所覆蓋的地區

3）在繪製時，Layer將根據自己的可見地區做相應的地區資料複製

過程：

3.                  handleRepaint()

composeSurfaces（需要重新整理地區）：

根據每個Layer的可見地區與需要重新整理地區的交集地區從Z-Order序列從底部開始繪製到主Surface上。

4.                  postFramebuffer()

該介面在Threadloop中被調用，負責將合成好的資料（存於back buffer中）推入在front buffer中，然後調用HAL介面命令底層顯示。

現在將SurfaceFlinger乾的事情用下面的總結一下：