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