在前面一篇文章中，我們簡(jiǎn)要介紹了Android系統(tǒng)Surface機(jī)制中的SurfaceFlinger服務(wù)。SurfaceFlinger服務(wù)是在System進(jìn)程中啟動(dòng)的，并且負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理設(shè)備的幀緩沖區(qū)。SurfaceFlinger服務(wù)在啟動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)線程，其中一個(gè)線程用來(lái)監(jiān)控控制臺(tái)事件，而另外一個(gè)線程用來(lái)渲染系統(tǒng)的UI。在本文中，我們就將詳細(xì)分析SurfaceFlinger服務(wù)的啟動(dòng)過(guò)程。

        從前面Android系統(tǒng)進(jìn)程Zygote啟動(dòng)過(guò)程的源代碼分析一文可以知道，System進(jìn)程是由Zygote進(jìn)程啟動(dòng)的，并且是以Java層的SystemServer類的靜態(tài)成員函數(shù)main為入口函數(shù)的。因此，接下來(lái)我們就從SystemServer類的靜態(tài)成員函數(shù)main開始，分析SurfaceFlinger服務(wù)的啟動(dòng)過(guò)程，如圖1所示。

圖1 SurfaceFlinger服務(wù)的啟動(dòng)過(guò)程

       SurfaceFlinger服務(wù)的啟動(dòng)過(guò)程可以劃分為8個(gè)步驟，接下來(lái)我們就詳細(xì)分析每一個(gè)步驟。

       Step 1. SystemServer.main

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1. public class SystemServer  
2. {  
3.     ......  
4.   
5.     native public static void init1(String[] args);  
6.   
7.     public static void main(String[] args) {  
8.         ......  
9.   
10.         System.loadLibrary("android_servers");  
11.         init1(args);  
12.     }  
13.   
14.     ......  
15. }  

        SystemServer類的靜態(tài)成員函數(shù)main首先將android_servers庫(kù)加載到System進(jìn)程中來(lái)，接著調(diào)用另外一個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)init1來(lái)啟動(dòng)那些使用C++語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)服務(wù)。

        SystemServer類的靜態(tài)成員函數(shù)init1是一個(gè)JNI方法，它是由C++層的函數(shù)android_server_SystemServer_init1來(lái)實(shí)現(xiàn)的，接下來(lái)我們就繼續(xù)分析它的實(shí)現(xiàn)。

        Step 2. SystemServer.init1

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1. static void android_server_SystemServer_init1(JNIEnv* env, jobject clazz)  
2. {  
3.     system_init();  
4. }  

       SystemServer類的靜態(tài)成員函數(shù)init1調(diào)用另外一個(gè)函數(shù)system_init來(lái)啟動(dòng)那些使用C++語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)服務(wù)，它的實(shí)現(xiàn)在文件frameworks/base/cmds/system_server/library/system_init.cpp中，如下所示：

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1. extern "C" status_t system_init()  
2. {  
3.     LOGI("Entered system_init()");  
4.   
5.     sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());  
6.     ......  
7.   
8.     char propBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];  
9.     property_get("system_init.startsurfaceflinger", propBuf, "1");  
10.     if (strcmp(propBuf, "1") == 0) {  
11.         // Start the SurfaceFlinger   
12.         SurfaceFlinger::instantiate();  
13.     }  
14.   
15.     ......  
16.   
17.     if (proc->supportsProcesses()) {  
18.         LOGI("System server: entering thread pool.\n");  
19.         ProcessState::self()->startThreadPool();  
20.         IPCThreadState::self()->joinThreadPool();  
21.         LOGI("System server: exiting thread pool.\n");  
22.     }  
23.     return NO_ERROR;  
24. }  

       函數(shù)接下來(lái)就檢查系統(tǒng)中是否存在一個(gè)名稱為“system_init.startsurfaceflinger”的屬性。如果存在的話，就將它的值獲取回來(lái)，并且保存在緩沖區(qū)proBuf中。如果不存在的話，那么函數(shù)property_get就會(huì)將緩沖區(qū)proBuf的值設(shè)置為“1”。當(dāng)緩沖區(qū)proBuf的值等于“1”的時(shí)候，就表示需要在System進(jìn)程中將SurfaceFlinger服務(wù)啟動(dòng)起來(lái)，這是通過(guò)調(diào)用SurfaceFlinger類的靜態(tài)成員函數(shù)instantiate來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

       函數(shù)最后檢查系統(tǒng)是否支持Binder進(jìn)程間通信機(jī)制。如果支持的話，那么接下來(lái)就會(huì)調(diào)用當(dāng)前進(jìn)程中的ProcessState單例的成員函數(shù)startThreadPool來(lái)啟動(dòng)一個(gè)Binder線程池，并且調(diào)用當(dāng)前線程中的IPCThreadState單例來(lái)將當(dāng)前線程加入到前面所啟動(dòng)的Binder線程池中去。從前面Android系統(tǒng)進(jìn)程Zygote啟動(dòng)過(guò)程的源代碼分析和Android應(yīng)用程序進(jìn)程啟動(dòng)過(guò)程的源代碼分析兩篇文章可以知道，System進(jìn)程前面在初始化運(yùn)行時(shí)庫(kù)的過(guò)程中，已經(jīng)調(diào)用過(guò)當(dāng)前進(jìn)程中的ProcessState單例的成員函數(shù)startThreadPool來(lái)啟動(dòng)Binder線程池了，因此，這里其實(shí)只是將當(dāng)前線程加入到這個(gè)Binder線程池中去。有了這個(gè)Binder線程池之后，SurfaceFlinger服務(wù)在啟動(dòng)完成之后，就可以為系統(tǒng)中的其他組件或者進(jìn)程提供服務(wù)了。

       假設(shè)系統(tǒng)存在一個(gè)名稱為“system_init.startsurfaceflinger”的屬性，并且它的值等于“1”，接下來(lái)我們就繼續(xù)分析SurfaceFlinger類的靜態(tài)成員函數(shù)instantiate的實(shí)現(xiàn)，以便可以了解SurfaceFlinger服務(wù)的啟動(dòng)過(guò)程。由于SurfaceFlinger類的靜態(tài)成員函數(shù)instantiate是從父類BinderService繼承下來(lái)的，因此，接下來(lái)我們要分析的實(shí)際上是BinderService類的靜態(tài)成員函數(shù)instantiate的實(shí)現(xiàn)。

       Step 3. BinderService.instantiate

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1. template<typename SERVICE>  
2. class BinderService  
3. {  
4. public:  
5.     ......  
6.   
7.     static void instantiate() { publish(); }  
8.   
9.     ......  
10. };  

       BinderService類的靜態(tài)成員函數(shù)instantiate的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，它只是調(diào)用BinderService類的另外一個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)publish來(lái)繼續(xù)執(zhí)行啟動(dòng)SurfaceFlinger服務(wù)的操作。

       Step 4. BinderService.publish

[cpp] view plaincopy

1. template<typename SERVICE>  
2. class BinderService  
3. {  
4. public:  
5.     static status_t publish() {  
6.         sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());  
7.         return sm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), new SERVICE());  
8.     }  
9.   
10.     ......  
11. };  

       BinderService是一個(gè)模板類，它有一個(gè)模板參數(shù)SERVICE。當(dāng)BinderService類被SurfaceFlinger類繼承時(shí)，模板參數(shù)SERVICE的值就等于SurfaceFlinger。因此，BinderService類的靜態(tài)成員函數(shù)publish所執(zhí)行的操作就是創(chuàng)建一個(gè)SurfaceFlinger實(shí)例，用來(lái)作為系統(tǒng)的SurfaceFlinger服務(wù)，并且將這個(gè)服務(wù)注冊(cè)到Service Manager中去，這樣系統(tǒng)中的其它組件或者進(jìn)程就可以通過(guò)Service Manager來(lái)獲得SurfaceFlinger服務(wù)的Binder代理對(duì)象，進(jìn)而使用它所提供的服務(wù)。Binder進(jìn)程間通信機(jī)制中的服務(wù)對(duì)象的注冊(cè)過(guò)程可以參考Android系統(tǒng)進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制Binder中的Server啟動(dòng)過(guò)程源代碼分析一文。

       接下來(lái)，我們就繼續(xù)分析SurfaceFlinger服務(wù)的創(chuàng)建過(guò)程。

       Step 5. new SurfaceFlinger

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1. SurfaceFlinger::SurfaceFlinger()  
2.     :   BnSurfaceComposer(), Thread(false),  
3.         ......  
4. {  
5.     init();  
6. }  

       這個(gè)函數(shù)定義在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中。

       從前面Android系統(tǒng)Surface機(jī)制的SurfaceFlinger服務(wù)簡(jiǎn)要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃一文可以知道，SurfaceFlinger類繼承了BnSurfaceComposer類，而后者是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了ISurfaceComposer接口的Binder本地對(duì)象類。此外，SurfaceFlinger類還繼承了Thread類，后者是用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)線程的，這個(gè)線程就是我們?cè)?a target="_blank">Android系統(tǒng)Surface機(jī)制的SurfaceFlinger服務(wù)簡(jiǎn)要介紹和學(xué)習(xí)計(jì)劃一文中提到的UI渲染線程，它的線程執(zhí)行體函數(shù)為SurfaceFlinger類的成員函數(shù)threadLoop。后面在分析SurfaceFlinger服務(wù)渲染UI的過(guò)程時(shí)，我們?cè)俜治鯯urfaceFlinger類的成員函數(shù)threadLoop的實(shí)現(xiàn)。注意，在初始化SurfaceFlinger的父類Thread時(shí)，傳進(jìn)去的參數(shù)為false，表示先不要將SurfaceFlinger服務(wù)的UI渲染線程啟動(dòng)起來(lái)，等到后面再啟動(dòng)。

       SurfaceFlinger服務(wù)在創(chuàng)建的過(guò)程中，會(huì)調(diào)用SurfaceFlinger類的成員函數(shù)init來(lái)執(zhí)行初始化的操作，接下來(lái)，我們就繼續(xù)分析它的實(shí)現(xiàn)。

       Step 6. SurfaceFlinger.init

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1. void SurfaceFlinger::init()  
2. {  
3.     LOGI("SurfaceFlinger is starting");  
4.   
5.     // debugging stuff...   
6.     char value[PROPERTY_VALUE_MAX];  
7.     property_get("debug.sf.showupdates", value, "0");  
8.     mDebugRegion = atoi(value);  
9.     property_get("debug.sf.showbackground", value, "0");  
10.     mDebugBackground = atoi(value);  
11.   
12.     LOGI_IF(mDebugRegion,       "showupdates enabled");  
13.     LOGI_IF(mDebugBackground,   "showbackground enabled");  
14. }  

        SurfaceFlinger類的成員函數(shù)init的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，它分別獲得系統(tǒng)中兩個(gè)名稱為“debug.sf.showupdates”和“debug.sf.showbackground”的屬性的值，并且分別保存在SurfaceFlinger類的成員變量mDebugRegion和mDebugBackground中。這兩個(gè)成員變量是與調(diào)試相關(guān)的，我們不關(guān)心。

        這一步執(zhí)行完成之后，返回到前面的Step 4中，即BinderService類的靜態(tài)成員函數(shù)publish中，這時(shí)候在前面的Step 5中所創(chuàng)建的一個(gè)SurfaceFlinger實(shí)例就會(huì)被注冊(cè)到Service Manager中，這是通過(guò)調(diào)用Service Manager的Binder代理對(duì)象的成員函數(shù)addService來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于Service Manager的Binder代理對(duì)象的成員函數(shù)addService的第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)類型為IBinder的強(qiáng)指針引用。從前面Android系統(tǒng)的智能指針（輕量級(jí)指針、強(qiáng)指針和弱指針）的實(shí)現(xiàn)原理分析一文可以知道，當(dāng)一個(gè)對(duì)象第一次被一個(gè)強(qiáng)指針引用時(shí)，那么這個(gè)對(duì)象的成員函數(shù)onFirstRef就會(huì)被調(diào)用。因此，接下來(lái)前面所創(chuàng)建的SurfaceFlinger實(shí)例的成員函數(shù)onFirstRef就會(huì)被調(diào)用，以便可以繼續(xù)執(zhí)行初始化操作。

        Step 7. SurfaceFlinger.onFirstRef

[cpp] view plaincopy

1. void SurfaceFlinger::onFirstRef()  
2. {  
3.     run("SurfaceFlinger", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);  
4.   
5.     // Wait for the main thread to be done with its initialization   
6.     mReadyToRunBarrier.wait();  
7. }<SPAN style="FONT-FAMILY: Arial, Helvetica, sans-serif"><SPAN style="WHITE-SPACE: normal">  
8. </SPAN></SPAN>  

       這個(gè)函數(shù)定義在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中。

       函數(shù)首先調(diào)用從父類繼承下來(lái)的成員函數(shù)run來(lái)啟動(dòng)一個(gè)名秒為“SurfaceFlinger”的線程，用來(lái)執(zhí)行UI渲染操作。這就是前面我們所說(shuō)的UI渲染線程了。這個(gè)UI渲染線程創(chuàng)建完成之后，首先會(huì)調(diào)用SurfaceFlinger類的成員函數(shù)readyToRun來(lái)執(zhí)行一些初始化操作，接著再循環(huán)調(diào)用SurfaceFlinger類的成員函數(shù)threadLoop來(lái)作為線程的執(zhí)行體。

       mReadyToRunBarrier是SurfaceFlinger類的一個(gè)成員變量，它的類型是Barrier，用來(lái)描述一個(gè)屏障，是通過(guò)條件變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們可以把它看作是一個(gè)線程同步工具，即阻塞當(dāng)前線程，直到SurfaceFlinger服務(wù)的UI渲染線程執(zhí)行完成初始化操作為止。

       接下來(lái)，我們就繼續(xù)分析SurfaceFlinger類的成員函數(shù)readyToRun的實(shí)現(xiàn)，以便可以了解SurfaceFlinger服務(wù)的UI渲染線程的初始化過(guò)程。

       Step 8. SurfaceFlinger.oreadyToRun

       這個(gè)函數(shù)定義在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp文件中，用來(lái)初始化SurfaceFlinger服務(wù)的UI渲染線程，我們分段來(lái)閱讀：

[cpp] view plaincopy

1. status_t SurfaceFlinger::readyToRun()  
2. {  
3.     LOGI(   "SurfaceFlinger's main thread ready to run. "  
4.             "Initializing graphics H/W...");  
5.   
6.     // we only support one display currently   
7.     int dpy = 0;  
8.   
9.     {  
10.         // initialize the main display   
11.         GraphicPlane& plane(graphicPlane(dpy));  
12.         DisplayHardware* const hw = new DisplayHardware(this, dpy);  
13.         plane.setDisplayHardware(hw);  
14.     }  

       我們接著往下閱讀代碼：

[cpp] view plaincopy

1. // create the shared control-block   
2. mServerHeap = new MemoryHeapBase(4096,  
3.         MemoryHeapBase::READ_ONLY, "SurfaceFlinger read-only heap");  
4. LOGE_IF(mServerHeap==0, "can't create shared memory dealer");  
5.   
6. mServerCblk = static_cast<surface_flinger_cblk_t*>(mServerHeap->getBase());  
7. LOGE_IF(mServerCblk==0, "can't get to shared control block's address");  
8.   
9. new(mServerCblk) surface_flinger_cblk_t;  

       這塊匿名共享內(nèi)存用來(lái)保存設(shè)備顯示屏的屬性信息，例如，寬度、高度、密度和每秒多少幀等信息，后面我們就會(huì)看到這塊匿名共享內(nèi)存的初始化過(guò)程。為什么會(huì)使用匿名共享內(nèi)存來(lái)保存設(shè)備顯示屏的屬性信息呢？這是為了方便將這些信息傳遞給系統(tǒng)中的其它進(jìn)程訪問(wèn)的。系統(tǒng)中的其它進(jìn)程可以通過(guò)調(diào)用調(diào)用SurfaceFlinger服務(wù)的代理對(duì)象的成員函數(shù)getCblk來(lái)獲得這塊匿名共享內(nèi)存的內(nèi)容。

       我們?cè)俳又麻喿x代碼：

[cpp] view plaincopy

1. // initialize primary screen   
2. // (other display should be initialized in the same manner, but   
3. // asynchronously, as they could come and go. None of this is supported   
4. // yet).   
5. const GraphicPlane& plane(graphicPlane(dpy));  
6. const DisplayHardware& hw = plane.displayHardware();  
7. const uint32_t w = hw.getWidth();  
8. const uint32_t h = hw.getHeight();  
9. const uint32_t f = hw.getFormat();  
10. hw.makeCurrent();  

       我們繼續(xù)往下閱讀代碼：

[cpp] view plaincopy

1. // initialize the shared control block   
2. mServerCblk->connected |= 1<<dpy;  
3. display_cblk_t* dcblk = mServerCblk->displays + dpy;  
4. memset(dcblk, 0, sizeof(display_cblk_t));  
5. dcblk->w            = plane.getWidth();  
6. dcblk->h            = plane.getHeight();  
7. dcblk->format       = f;  
8. dcblk->orientation  = ISurfaceComposer::eOrientationDefault;  
9. dcblk->xdpi         = hw.getDpiX();  
10. dcblk->ydpi         = hw.getDpiY();  
11. dcblk->fps          = hw.getRefreshRate();  
12. dcblk->density      = hw.getDensity();  

       我們?cè)倮^續(xù)往下閱讀代碼：

[cpp] view plaincopy

1. // Initialize OpenGL|ES   
2. glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 4);  
3. glPixelStorei(GL_PACK_ALIGNMENT, 4);  
4. glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);  
5. glEnable(GL_SCISSOR_TEST);  
6. glShadeModel(GL_FLAT);  
7. glDisable(GL_DITHER);  
8. glDisable(GL_CULL_FACE);  
9.   
10. const uint16_t g0 = pack565(0x0F,0x1F,0x0F);  
11. const uint16_t g1 = pack565(0x17,0x2f,0x17);  
12. const uint16_t textureData[4] = { g0, g1, g1, g0 };  
13. glGenTextures(1, &mWormholeTexName);  
14. glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, mWormholeTexName);  
15. glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);  
16. glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);  
17. glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);  
18. glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);  
19. glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, 2, 2, 0,  
20.         GL_RGB, GL_UNSIGNED_SHORT_5_6_5, textureData);  
21.   
22. glViewport(0, 0, w, h);  
23. glMatrixMode(GL_PROJECTION);  
24. glLoadIdentity();  
25. glOrthof(0, w, h, 0, 0, 1);  

        我們?cè)倮^續(xù)往下閱讀最后一段代碼：

[cpp] view plaincopy

1.     LayerDim::initDimmer(this, w, h);  
2.   
3.     mReadyToRunBarrier.open();  
4.   
5.     /* 
6.      *  We're now ready to accept clients... 
7.      */  
8.   
9.     // start boot animation   
10.     property_set("ctl.start", "bootanim");  
11.   
12.     return NO_ERROR;  
13. }  

        第一件事情是調(diào)用LayerDim類的靜態(tài)成員函數(shù)initDimmer來(lái)初始化LayerDim類。LayerDim類是用來(lái)描述一個(gè)具有顏色漸變功能的Surface的，這種類型的Surface與普通的Surface不一樣，前者是在后者的基礎(chǔ)上創(chuàng)建和渲染的。

        第二件事情是調(diào)用SurfaceFlinger類的成員變量mReadyToRunBarrier所描述的一個(gè)屏障的成員函數(shù)open來(lái)告訴System進(jìn)程的主線程，即在前面的Step 7中正在等待的線程，SurfaceFlinger服務(wù)的UI渲染線程已經(jīng)創(chuàng)建并且初始化完成了，這時(shí)候System進(jìn)程的主線程就可以繼續(xù)向前執(zhí)行其它操作了。

       第三件事情是調(diào)用函數(shù)property_set來(lái)設(shè)置系統(tǒng)中名稱為“ctl.start”的屬性，即將它的值設(shè)置為“bootanim”。從前面Android系統(tǒng)的開機(jī)畫面顯示過(guò)程分析一文可以知道，ctl.start是Android系統(tǒng)的一個(gè)控制屬性，當(dāng)它的值等于““bootanim”的時(shí)候，就表示要啟動(dòng)Android系統(tǒng)的開機(jī)動(dòng)畫。從這里就可以看出，當(dāng)我們看到Android系統(tǒng)的開機(jī)動(dòng)畫時(shí)，就說(shuō)明Android系統(tǒng)的SurfaceFlinger服務(wù)已經(jīng)啟動(dòng)起來(lái)了。

       至此，我們就分析完成SurfaceFlinger服務(wù)的啟動(dòng)過(guò)程中了。在分析過(guò)程中，有兩個(gè)比較重要的知識(shí)點(diǎn)：第一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是系統(tǒng)主顯示屏的創(chuàng)建和初始化過(guò)程，第二個(gè)知識(shí)點(diǎn)是UI渲染線程的執(zhí)行過(guò)程。在接下來(lái)的第一篇文章中，我們將詳細(xì)分析第一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。在分析第一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中，會(huì)涉及到SurfaceFlinger服務(wù)的控制臺(tái)事件監(jiān)控線程的創(chuàng)建過(guò)程，因此，結(jié)合Step 2提到的Binder線程，以及Step 7提到的UI渲染線程，我們將在接下來(lái)的第二篇文章中，綜合描述SurfaceFlinger服務(wù)的線程協(xié)作模型。有了前面的基礎(chǔ)知識(shí)之后，在接下來(lái)的第三篇文章中，我們就將詳細(xì)分析第二個(gè)知識(shí)點(diǎn)。敬請(qǐng)關(guān)注！

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