Android绘制系统简介
绘制简介
Android中使用OpenGL以及 Skia Vulkan来进行跨平台的绘制. 通过客户端进程、SystemServer、SurfaceFlinger三个进程的配合来完成Android系统上的绘制工作.
流程简介
阶段1 - 系统初始化
完成显示相关的设备驱动的初始化 :
- 在系统启动的时候 ,
init.rc中会启动SystemServer - 在
system_server进程中初始化WindowManagerService, 以及启动SurfaceFlinger进程 , - 在
SurfaceFlinger中初始化Gralloc以及FrameBuffer设备驱动
阶段2 - 建立连接
在窗口(如Activity、Dialog、PopupWindow、悬浮窗等)需要被显示到屏幕上时 :
- 在本进程创建一个
PhoneWindow, 并且创建空的Surface(后面会将Surface进行填充) - 通过
Session通知WindowManagerService创建WindowState代表窗口 - 按排序将
WindowState窗口添加到列表中 - 建立起
WindowManagerService与SurfaceFlinger之间的桥梁SurfaceComposerClient.
阶段3 - 填充Surface
在进程收到Vsync信号之后 :
- 窗口端向
WindowManagerService申请填充Surface -
WindowManagerService会向SurfaceFlinger创建Layer(其中包括BufferQueue、IGraphicBufferConsumer、IGraphicBufferProducer)以及对应的内存空间 - 将
Layer添加到Z-Order排序的列表中 - 将该内存空间的信息、
Layer信息返回给WindowManagerService -
WindowManagerService将该信息返回给窗口端的Surface
阶段4 - 开始绘制
在Surface填充完后 , 开始绘制工作 :
- 通过
performTravels开始在Surface上进行绘制 - 当调用
lockCanvas来通过IGraphicBufferProducer.dequeueBuffer来申请用来绘制的GraphicBuffer, - 通过
unlockAndPostCanvas调用IGraphicBufferProducer.queueBuffer来向SurfaceFlinger的消费者发送Buffer
阶段5 - 显示屏显示
在SurfaceFlinger端 :
- 接收到生产者发送的Buffer后 , 会调用
FrameBuffer驱动的方法 - 将生产者传输的Buffer通过
fb_memset将内存复制到驱动空间 - 通过电子枪逐行扫描像素进行显示
关系图
image.png
核心类介绍
绘制相关的核心类主要包括三个进程中的类 .
应用进程
ActivityThread : 通过ApplicationThread接收AMS的消息 , 回调Activity生命周期
ViewRootImpl : 管理IWindowSession以及RootView
IWindowSession : 负责与WMS通信 , 并且通过AIDL填充Surface
PhoneWindow : 负责Activity的DecorView的inflate操作
SystemServer进程
WindowManagerService : 负责将Activity与Window进行绑定 , 管理所有窗口
WindowState : 每一个WindowState代表一个客户端窗口 , 并且保存与客户端窗口通信的IBinder
Session : 用于保持与客户端的IBinder连接
SurfaceSession : SurfaceComposerClient的Java层代理
SurfaceComposerClient : SurfaceFlinger与Client在WMS中的代理
ComposerService : SurfaceFlinger在ServiceManager中注册的Service
WindowStateAnimator : 负责Window的动画
IGraphicBufferProducer : SurfaceFlinger中BufferQueueProducer的代理对象
SurfaceFlinger进程
SurfaceFlinger : 负责与WMS进行
Client : 每个窗口都会对应一个Client
Layer : 每一个窗口对应的Layer
BufferQueue : 绘制缓冲队列 , 向每个Surface提供绘制的Buffer
BufferQueueProducer : 绘制缓冲队列的生产者 , SurfaceFlinger提供给客户进程
BufferQueueConsumer: 绘制缓冲队列的消费者 , 用于接收客户端发送的Buffer
