Android图形系统(十三)-Vsync信号处理

在整个Android视图绘制渲染流程中,Vsync信号都扮演着非常重要的作用,那么本篇文章就简单捋一下Vsync信号处理流程。在此之前先来回顾一下SurfaceFlinger的启动流程。

一、SurfaceFlinger的启动流程:

SurfaceFlinger自身拥有独立进程,由init进程启动。对应如下:

frameworks/native/services/surfaceflinger/surfaceflinger.rc

service surfaceflinger /system/bin/surfaceflinger
   class core animation
   user system
   group graphics drmrpc readproc
   onrestart restart zygote //挂掉后会重启Zygote
   writepid /dev/stune/foreground/tasks
   …

然后执行main_surfaceflinger对应main函数

frameworks/native/services/surfaceflinger/main_surfaceflinger.cpp
72int main(int, char**) {
...
    // 限制binder线程池中线程数最多不超过4,加上主线程一共5个。
    ProcessState::self()->setThreadPoolMaxThreadCount(4);

    // 启动线程池
    sp<ProcessState> ps(ProcessState::self());
    ps->startThreadPool();

    // 创建SurfaceFlinger, 执行SF::onFirstRef 最终调用MessageQueue.cpp ::init()方法创建Handler和Looper
    sp<SurfaceFlinger> flinger = DisplayUtils::getInstance()->getSFInstance();
...
    // 客户端连接前的一系列初始化 包括,初始化DispSyncSource 以及EventThread.其中EventThread有两个:mEventThread对应app , mSFEventThread对应SurfaceFlinger.并初始化显示设备。
    flinger->init();
...
    // surfaceFlinger执行主线程run方法,waitForEvent等待消息,接受invalidate消息并开始对应工作流。
    flinger->run();
    return 0;
}

事实上到这里,从主线上看SurfaceFlinger进程就已经启动了。

二、SurfaceFlinger处理Vsync信号:

Vsync信号的产生有两种来源,一种是硬件,一种是软件模拟,因为目前基本都是硬件产生的。硬件源就是HWComposer,它属于HAL,硬件抽象层的类,主要就是把硬件Vsync信号传递到上层来。

Vsync分发流程(android m的代码流程,Android p上对比了下 大流程是基本一致的,局部重构不影响大局):

from 张奎力

Vsync信号主要作用:同步应用层的视图绘制任务 和 Native层视图合成任务。下面通过一幅图来简单描述下整个过程:

from a372048518

Vsync产生:HWComposer作为硬件vsync信号。
Vsync处理:周期性唤醒DipsSyncThread产生虚拟化Vsync信号。
Vsync注册与回调:EventThread负责注册app和surfaceFinger的vsync请求和分发DipsSyncThread产生的虚拟化vsync信号到app和SurfaceFlinger。

总结一个vsync信号原则就是app和SurfaceFlinger按需请求,按请求分发。

三、app和SurfaceFlinger的vsync请求和接收过程

app的注册和回调都是通过Choreographer,它主要负责input 、animation和traversals.

App端

  • 请求vsync-app:

Choreographer postCallback 发起vsync请求,最终调用FrameDisplayEventReceiver#scheduleVsync,然后进入native层,执行DisplayEventReceiver::requestNextVsync(),最终通过一个BpDisplayEventConnection来发起requestNextVsync操作。

这个过简单理解为客户端和底层建立了一个connection连接,通过这个connection向EventThread注册一个callback.

  • 接收vsync-app:

DipsSyncThread周期性转发vsync给EventThread上注册的callback,经过层层回调,app端最终通过FrameDisplayEventReceiver#onVsync来接收回调,但并不是立即执行,而是通过Handler.sendMessageAtTime加入消息池等待调度。调度到了执行其run方法,走doFrame回调流程。

SurfaceFlinger

  • 请求vsync-sf:

触发请求vsync位置在SurfaceFlinger.cpp中的两个方法:

//事务变化(如增加window window大小变化等)
void SurfaceFlinger::signalTransaction() {
    mEventQueue.invalidate();
}
// layer发生变化,主要发生在queuebuffer的时候
void SurfaceFlinger::signalLayerUpdate() {
    mEventQueue.invalidate();
}

另外还有个refresh方法,表示需要刷新屏幕 ,一般为处理完事务发现需要重新绘制的时候触发。

void SurfaceFlinger::signalRefresh() {
mEventQueue.refresh();
}

而MessageQueue执行invalidate最终还是建立connection连接向EventThread注册一个callback。

void MessageQueue::invalidate() {
    mEvents->requestNextVsync();
}

触发点比较分散,但是总结一点就是:页面变化引起重绘的地方就会触发vsync请求。

  • 接收vsync-sf:

EventThread传递Invalidate消息给SurfaceFlinger主线程run方法waitForEvent来执行。

Android系统Vsync信号生成、分发包括端的注册和接收整个过程还是非常复杂的,本篇文章并没有对整个细节进行详细分析,只是捋了下主要矛盾,对于整个Vsync信号处理流程有了一个宏观的了解。

参考:
https://www.cnblogs.com/hushpa/p/6579570.html
https://blog.csdn.net/a372048518/article/details/77871474
https://www.cnblogs.com/liusiluandzhangkun/p/9196187.html
https://blog.csdn.net/u012439416/article/details/79735081

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