Android SurfaceFlinger中的Layer,LayerDim,LayerBlur,LayerBuffer
应用程序中不同类型的Surface,在FrameWorks本地层的SurfaceFlinger中，分别对应着不同的Layer类，本文主要是讨论这几种Layer的实现和差异。
阅读本文之前，最好对SurfaceFlinger这个系统服务有所了解，可以参阅我的以下两篇文章：
- Android SurfaceFlinger中的SharedClient -- 客户端（Surface）和服务端（Layer）之间的显示缓冲区管理
- Android SurfaceFlinger中的工作线程：threadLoop()
视觉效果
下面几张图片分别表示了不同Layer产生的视觉效果：
- Layer对应普通的窗口
- LayerDim会使他后面的窗口产生一个变暗的透明效果
- LayerBlur在LayerDim的基础上，背景会产生模糊的效果
创建Layer
默认地，创建普通的窗口Surface，在SurfaceFlinger中会创建Layer类，如果想创建LayerDim或LayerBlur，应用程序需要在绑定View之前设置一下窗口的标志位：
创建LayerDim效果：
- @Override
- protectedvoidonCreate(Bundleicicle){
- //Besuretocallthesuperclass.
- super.onCreate(icicle);
- //Havethesystembluranywindowsbehindthisone.
- getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_DIM_BEHIND,
- WindowManager.LayoutParams.FLAG_DIM_BEHIND);
- ......
- setContentView(......);
- }
创建LayerBlur效果：
- @Override
- protectedvoidonCreate(Bundleicicle){
- //Besuretocallthesuperclass.
- super.onCreate(icicle);
- //Havethesystembluranywindowsbehindthisone.
- getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_BLUR_BEHIND,
- WindowManager.LayoutParams.FLAG_BLUR_BEHIND);
- ......
- setContentView(......);
- }
相应地，在SufaceFlinger中，会根据Java层传入的标志，创建不同的Layer:
- sp<ISurface>SurfaceFlinger::createSurface(ClientIDclientId,intpid,
- constString8&name,ISurfaceFlingerClient::surface_data_t*params,
- DisplayIDd,uint32_tw,uint32_th,PixelFormatformat,
- uint32_tflags)
- {
- sp<LayerBaseClient>layer;
- sp<LayerBaseClient::Surface>surfaceHandle;
- ......
- switch(flags&eFXSurfaceMask){
- caseeFXSurfaceNormal:
- if(UNLIKELY(flags&ePushBuffers)){
- layer=createPushBuffersSurfaceLocked(client,d,id,
- w,h,flags);
- }else{
- layer=createNormalSurfaceLocked(client,d,id,
- w,h,flags,format);
- }
- break;
- caseeFXSurfaceBlur:
- layer=createBlurSurfaceLocked(client,d,id,w,h,flags);
- break;
- caseeFXSurfaceDim:
- layer=createDimSurfaceLocked(client,d,id,w,h,flags);
- break;
- }
- if(layer!=0){
- layer->setName(name);
- setTransactionFlags(eTransactionNeeded);
- surfaceHandle=layer->getSurface();
- ........
- }
- returnsurfaceHandle;
- }
Layer类的静态结构
下面的图展示了Layer类之间的继承关系：
- 所有的Layer都继承了LayerBaseClient，SurfaceFlinger统一通过LayerBaseClient类访问其他的派生Layer类
- LayerBaseClient的内嵌类Surface继承了ISurface接口，ISurface用于和SurfaceFlinger的客户端交互
- Layer和LayerBuffer都有各自的内嵌类：SurfaceLayer、SurfaceLayerBuffer，继承了LayerBaseClient的内嵌类Surface
- LayerBuffer还有另外的内嵌类：Source，并且派生出另外两个内嵌类：BufferSource、OverlaySource
ISurface接口
ISurface接口其实非常简单，只有几个函数：
- requestBuffer() // Layer类使用，用于申请frontbuffer、backbuffer，初始化或size变化时调用
- registerBuffers() // LayerBuffer类使用，用于注册IMemoryHeap接口
- unregisterBuffers() // LayerBuffer类使用，用于注销IMemoryHeap接口
- postBuffer() // post用于刷新的图像数据
- createOverlay() // 用于创建Overlay表面
LayerBaseClient的派生类中，会有一个内嵌类，继承LayerBaseClient::Surface，然后根据需要会实现该接口的相应函数。
Layer类
Layer类是使用最多的一个，普通的应用程序窗口都会对应一个Layer类，Layer类的内嵌类SurfaceLayer继承了ISurface接口，创建Layer类时，将会返回一个ISurface接口给创建者。并且，Layer类在创建时会建立两个GraphicBuffer对象，这两个Buffer在不同的时刻分别被作为frontbuffer和backbuffer，frontbuffer用于本窗口的画图操作，backbuffer用于所有窗口的混合操作。但是两个GraphicBuffer对象在创建时并没有真正地分配内存，而是在第一次lockBuffer时才正式通过ISurface接口的requestBuffer方法申请内存，当窗口的大小发生变化时，也要重新分配适合窗口大小的内存。Layer类的主要成员函数如下：
- createSurface() 返回ISurface接口
- setBuffers() 创建两个GraphicBuffer对象，创建ISurface接口的实现类SurfaceLayer
- onDraw() 把frontbuffer中的图像数据通过OpenGL混合到OpenGL的主表面中
- doTransaction() 检测并处理窗口大小变化
- lockPageFlip() 获取frontbuffer，并且生成frontbuffer的OpenGL贴图
- finishPageFlip() unlock frontbuffer，此后该buffer会queue到空闲列表中，下次可以作为backbuffer使用
LayerDim和LayerBlur
LayerDim和LayerBlur，他们的显示内容是固定不变的（透明的黑色），所以不需要分配两个GraphicBuffer对象，因此它们也没有继承自LayerBaseClient::Surface的内嵌类，而是直接使用LayerBaseClient::Surface类作为它们的ISurface接口。以LayerDim为例跟踪一下它的Draw过程：
- 创建LayerDim时，在LayerDim.initDimmer()中生成纯黑的OpenGL贴图
- voidLayerDim::initDimmer(SurfaceFlinger*flinger,uint32_tw,uint32_th)
- {
- sTexId=-1;
- sImage=EGL_NO_IMAGE_KHR;
- ......
- if(LIKELY(flags&DisplayHardware::DIRECT_TEXTURE)){
- /*申请GraphicBuffer*/
- sp<GraphicBuffer>buffer=newGraphicBuffer(w,h,PIXEL_FORMAT_RGB_565,
- GraphicBuffer::USAGE_SW_WRITE_OFTEN|
- GraphicBuffer::USAGE_HW_TEXTURE);
- android_native_buffer_t*clientBuf=buffer->getNativeBuffer();
- /*申请OpenGL贴图*/
- glGenTextures(1,&sTexId);
- glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,sTexId);
- EGLDisplaydpy=eglGetCurrentDisplay();
- sImage=eglCreateImageKHR(dpy,EGL_NO_CONTEXT,
- EGL_NATIVE_BUFFER_ANDROID,(EGLClientBuffer)clientBuf,0);
- glEGLImageTargetTexture2DOES(GL_TEXTURE_2D,(GLeglImageOES)sImage);
- ......
- //initializethetexturewithzeros
- GGLSurfacet;
- buffer->lock(&t,GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_OFTEN);
- memset(t.data,0,t.stride*t.height*2);
- buffer->unlock();
- sUseTexture=true;
- }
- }
- 在OnDraw()中把第一步生成的贴图混合到OpenGL的主表面中
- voidLayerDim::onDraw(constRegion&clip)const
- {
- constState&s(drawingState());
- Region::const_iteratorit=clip.begin();
- Region::const_iteratorconstend=clip.end();
- if(s.alpha>0&&(it!=end)){
- constDisplayHardware&hw(graphicPlane(0).displayHardware());
- ......
- /*设置透明值*/
- glColor4x(0,0,0,alpha);
- #ifdefined(DIM_WITH_TEXTURE)&&defined(EGL_ANDROID_image_native_buffer)
- if(sUseTexture){
- glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,sTexId);
- glEnable(GL_TEXTURE_2D);
- glTexEnvx(GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_REPLACE);
- constGLshorttexCoords[4][2]={
- {0,0},
- {0,1},
- {1,1},
- {1,0}
- };
- glMatrixMode(GL_TEXTURE);
- glLoadIdentity();
- glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
- glTexCoordPointer(2,GL_SHORT,0,texCoords);
- }else
- #endif
- {
- glDisable(GL_TEXTURE_2D);
- }
- GLshortw=sWidth;
- GLshorth=sHeight;
- constGLshortvertices[4][2]={
- {0,0},
- {0,h},
- {w,h},
- {w,0}
- };
- glVertexPointer(2,GL_SHORT,0,vertices);
- while(it!=end){
- constRect&r=*it++;
- constGLintsy=fbHeight-(r.top+r.height());
- glScissor(r.left,sy,r.width(),r.height());
- glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN,0,4);
- }
- }
- glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
- }