07.显示系统：第005课_Vsync机制：第005节_surfaceflinger对vsync的处理

时间  2021-01-12

上小节我们讲解了surface使用vsync的过程，并且分析了他的代码，我们下载来回顾一下：
假设我们的应用程序更新了一个界面，他会提交一个buffer给surfaceflinger，surfaceflinger发送一个Vsync请求给EventThread，EventThread又会把这个请求转发给DispSyncThread，DispSyncThread就会等待一个Vsync信号，当软件或者硬件的Vsync信号产生之后，他会唤醒DispSyncThread，DispSyncThread再去唤醒EventThread，然后EventThread给surfaceflinger发出一个Vsync信号，唤醒surfaceflinger。

EventThread是如何唤醒surfaceflinger的呢？实质是EventThread给surfaceflinger发送一个消息，surfaceflinger接收到这个消息之后，就会执行：

void SurfaceFlinger::onMessageReceived(int32_t what) {
	case MessageQueue::INVALIDATE: {
			bool refreshNeeded = handleMessageTransaction();
            refreshNeeded |= handleMessageInvalidate();
            signalRefresh();

进行处理，其发送的这个消息为MessageQueue::INVALIDATE类型。该小节我们就对

bool refreshNeeded = handleMessageTransaction();
	refreshNeeded |= handleMessageInvalidate();
	signalRefresh();

三个函数进行讲解。

前面提到，当应用程序提交数据给surfaceflinger，但是除了这种情况之外，他还要处理那些情况呢？如图：
在这里插入图片描述

一个android设备，其可能接有多个显示器（Dispaly），这些显示器有可能断开，也有可能接上。android设备也有多个APP，每个APP可能有多个surface，每个surface对应一个layer。这些layer会有内容更新，或者新的layer加入，老的layer移除，以及layer的属性变化（如：大小等等）与界面形状的改变。显然surfaceflinger对以上方式都能进行处理。

在讲解代码之前，我们先引入两个结构体，

结构体分析

在这里插入图片描述
打开surfaceflinger.h：

struct State {
        LayerVector layersSortedByZ;
        DefaultKeyedVector< wp<IBinder>, DisplayDeviceState> displays;
    };
    /*定义了两个成员*/
    State mDrawingState;//正在使用或者上次使用的状态
    State mCurrentState;//当前或者被修改的状态

struct State 存在成员displays，State mDrawingState与State mCurrentState一做比较我们就知道displays是否发生了add或者remove。

打开layer.h

struct State {
        Geometry active;
        Geometry requested;
        uint32_t z;
        uint32_t layerStack;
#ifdef USE_HWC2
        float alpha;
#else
        uint8_t alpha;
#endif
        uint8_t flags;
        uint8_t mask;
        uint8_t reserved[2];
        int32_t sequence; // changes when visible regions can change
        bool modified;

        Rect crop;
        Rect requestedCrop;

        Rect finalCrop;

        // If set, defers this state update until the Layer identified by handle
        // receives a frame with the given frameNumber
        wp<IBinder> handle;
        uint64_t frameNumber;

        // the transparentRegion hint is a bit special, it's latched only
        // when we receive a buffer -- this is because it's "content"
        // dependent.
        Region activeTransparentRegion;
        Region requestedTransparentRegion;
        android_dataspace dataSpace;
    };
	
	/*定义了两个成员*/
    State mDrawingState;//正在使用或者上次使用的状态
    State mCurrentState;//当前或者被修改的状态

比如比较mDrawingState.sequence与mCurrentState.sequence即可知道其属性是否发生变化。
。

前面提到有多个layer，这些layer在哪个显示器上显示，由什么决定呢？在layer::State.displays与surfaceflinger::State中都存在成员layerStack，当他们中的layerStack相同时，这时才能在显示器上显示。

找到之前surfaceflinger.h

DefaultKeyedVector< wp<IBinder>, DisplayDeviceState> displays;

查看DisplayDeviceState定义：

struct DisplayDeviceState {
        DisplayDeviceState();
        DisplayDeviceState(DisplayDevice::DisplayType type, bool isSecure);
        bool isValid() const { return type >= 0; }
        bool isMainDisplay() const { return type == DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY; }
        bool isVirtualDisplay() const { return type >= DisplayDevice::DISPLAY_VIRTUAL; }
        DisplayDevice::DisplayType type;
        sp<IGraphicBufferProducer> surface;
        uint32_t layerStack;
        Rect viewport;
        Rect frame;
        uint8_t orientation;
        uint32_t width, height;
        String8 displayName;
        bool isSecure;
    };

源码分析

进入surfaceflinger.cpp找到void SurfaceFlinger::onMessageReceived(int32_t what) 函数：

void SurfaceFlinger::onMessageReceived(int32_t what) {
	case MessageQueue::INVALIDATE: {
		/*处理各种事物*/
		bool refreshNeeded = handleMessageTransaction();
		/*处理各layer的buffer的更换*/
        refreshNeeded |= handleMessageInvalidate();
        /*发出一个Refresh信号，最终到handleMessageRefresh();函数被调用，我们下小节进行详细的分析*/
        signalRefresh();

其上的handleMessageTransaction与handleMessageInvalidate的时序图如下图所示：
在这里插入图片描述
先来看看handleMessageTransaction函数：

handleMessageTransaction

bool SurfaceFlinger::handleMessageTransaction() {
	handleTransaction(transactionFlags);
		/*其内部会遍历每个layer*/
		handleTransactionLocked(transactionFlags);
			const LayerVector& currentLayers(mCurrentState.layersSortedByZ);
			const sp<Layer>& layer(currentLayers[i]);
    		if (transactionFlags & eTraversalNeeded) 
				/*如果trFlags ==0，则说明目前遍历的这个Layer没有变化*/
				uint32_t trFlags = layer->getTransactionFlags(eTransactionNeeded);
				/*如果layer发生了变化，这调用其中的doTransaction*/
				const uint32_t flags = layer->doTransaction(0);
					/*对Layer中的mDrawingState与mCurrentState进行比较看是否发生了变化*/
					Layer::State c = getCurrentState();
					Layer::State& s(getDrawingState());
					/*代表尺寸是否发生了变化等等，如果发生改变都会去设置相应的标志位*/
					const bool sizeChanged = (c.requested.w != s.requested.w) ||(c.requested.h != s.requested.h);
						
	    			const bool resizePending = (c.requested.w != c.active.w) ||(c.requested.h != c.active.h);		/*该标志位最终返回给调用者const uint32_t flags = layer->doTransaction(0);*/
						flags |= eDontUpdateGeometryState;
				
				/*表示这块区域脏了，以后需要更新他*/
				mVisibleRegionsDirty = true;
			/*内部实现不在此进行粘贴*/
	    	if (transactionFlags & eDisplayTransactionNeeded) {	
	    		// find the displays that were remove， 查找显示器是否被移除
	    		// (ie: in drawing state but not in current state)，显示器在drawing state但是不在current state
	    		//...................................
	    	if (transactionFlags & (eTraversalNeeded|eDisplayTransactionNeeded)) {
	    		//Layer的角度发生了变化，如旋转了屏幕，Layer会发生一些变化
	    		// The transform hint might have changed for some layers
	    	/*以下为处理surfaceflinger本身的事务*/
	    	if (currentLayers.size() > layers.size())
	    		mVisibleRegionsDirty = true;
	    	/*如果移除设备*/
	    	if (mLayersRemoved) {
			    mLayersRemoved = false;
		        mVisibleRegionsDirty = true;
		        /*Layer的层要相等*/
		        invalidateLayerStack(s.layerStack, visibleReg);
		        	if (hw->getLayerStack() == layerStack) {
           			hw->dirtyRegion.orSelf(dirty);

handleMessageTransaction主要的工作是：
1.遍历每个Layer，执行layer->doTransaction(0)，根据其返回值设置mVisibleRegionsDirty（可视区域是否脏，脏了后期需要更新）。
2.处理事务：add/reade/change
3.Layer的角度发生了变化，如旋转了屏幕，Layer会发生一些变化
4.处理surfaceflinger本身的事务，如Layer是否被添加或者删除
总的来看，handleMessageTransaction只是简单的设置了一些标志位。并内有做实质上的工作，下面我们分析handleMessageInvalidate

handleMessageInvalidate

handleMessageInvalidate（使原来的界面数据无效，然后准备新数据），在分析代码的流程时，我们先了解一下buffer有那几种状态：
在这里插入图片描述
上面的生产者对应APP，surfaceflinger代表消费者：
APP需要更新数据的时候，需要从所有free状态的buffe中取出一个buffer，free状态的buffe被取出之后，就变成了DEQUEUED状态，构造好数据之后，在把这个数据放入到队列中，变成了QUEUED状态。
surfaceflinger逍遥消费的时候，就从队列中取出一个buffer，该buffer变成AQUEUED状态，然后进行处理，处理完成之后再把他释放。

bool SurfaceFlinger::handleMessageInvalidate() {
	/*页面切换*/
	handlePageFlip();
		/*首先手机一下需要更新的layer*/
		for (size_t i = 0, count = layers.size(); i<count ; i++) {
			if (layer->hasQueuedFrame()) 
				layersWithQueuedFrames.push_back(layer.get());
		/*对所有需要更新的layer*/
		for (size_t i = 0, count = layersWithQueuedFrames.size() ; i<count ; i++) {	
			/*锁定buffer*/
			const Region dirty(layer->latchBuffer(visibleRegions));
			status_t updateResult = mSurfaceFlingerConsumer->updateTexImage(&r,mFlinger->mPrimaryDispSync, &mAutoRefresh, &queuedBuffer,mLastFrameNumberReceived);
				// Acquire the next buffer，对应前面提到buffer的AQUEUED状态
				err = acquireBufferLocked(&item, computeExpectedPresent(dispSync),maxFrameNumber);
				// Release the previous buffer.
				updateAndReleaseLocked
				/*把bufer绑定到Texture（图形界面处理相关）之中*/
				err = bindTextureImageLocked();

通过上面的流程，其主要工作为：
1.Acquire the next buffer
2.Release the previous buffer
3.bindTextureImageLocked

到这里，我们已经合成了新的数据，之后会通过signalRefresh发出一个信号，导致：

void SurfaceFlinger::onMessageReceived(int32_t what) {
	    case MessageQueue::REFRESH: {
            	handleMessageRefresh();

被执行，小小节在为大家进行讲解。

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