Android 13 - Media框架（5）- NuPlayerDriver

青山渺渺2023-08-21 9:53

前面的章节中我们了解到上层调用setDataSource后，MediaPlayerService::Client（IMediaPlayer）会调用MediaPlayerFactory创建MediaPlayerBase。Android为我们提供了默认的播放器实现NuPlayer，NuPlayerDriver实现了MediaPlayerBase接口，内部调用并管理有NuPlayer，起着承上启下的作用。

本节代码参考：
frameworks/av/media/libmediaplayerservice/include/MediaPlayerInterface.h
frameworks/av/media/libmediaplayerservice/nuplayer

1、MediaPlayerBase

MediaPlayerBase 是一个抽象类，定义了播放器需要的基本接口，并给出了一些方法的默认实现，如果我们想要实现播放器并且接入MediaPlayer，那么必须要继承于 MediaPlayerBase。

MediaPlayerBase::Listener 是一个内部抽象类，通过它可以将事件上抛给上层 MediaPlayerService::Client，MediaPlayerService::Client 中有 Listener 的具体实现。

MediaPlayerBase::AudioSink 同样是内部抽象类，定义了 Audio Output 所需要的基本接口，这个类用于走AudioTrack / AudioFlinger 进行软件合成输出声音，MediaPlayerService::AudioOutput 是 software output 的具体实现。

MediaPlayerInterface 继承于 MediaPlayerBase，实现了 hardwareOutput 方法，它走的是 software output，需要用到上面提到的 AudioOutput。我们接下来要看的 NuPlayerDriver 继承自于这个类，所以声音走的软件合成。

MediaPlayerHWInterface 也是继承于 MediaPlayerBase，从名字上就可以看出它走的是 hardware output，是没有setAudioSink接口的，具体如何进行硬件合成需要 vendor 自己来实现。

通常来说，我们实现的播放器需要继承于 MediaPlayerInterface / MediaPlayerHWInterface，确定声音走软件还是硬件合成。如果我们的播放器需要两者都支持，也可以直接继承于MediaPlayerBase，或者继承于MediaPlayerInterface。

MediaPlayerBase 提供有基础而全面的播放接口，但是如果我们实现的播放器还有更多的功能，可以使用它提供的 invoke 函数来实现自定义接口的调用。

2、NuPlayerDriver

NuPlayerDriver 会对上层下发的指令进行处理，根据当前的状态调用 NuPlayer 对应的功能。

2.1、NuPlayerDriver调用机制的理解

NuPlayer 内部使用的是 AMessage - AHandler - ALooper 这一套异步消息处理机制，从观察来看播放控制接口，例如 setDataSource、prepare、start、pause、reset 这类播控制接口都是异步调用的（NuPlayer 没有 stop）；设定或获取一些参数的接口，例如 getTrackInfo、getSelectedTrack 这类都是同步调用的。

回到 NuPlayerDriver 中来，通过搜索 mCondition.wait 来看哪些接口是同步调用的，查找到 setDataSource、setVideoSurfaceTexture、prepare 和 reset 这四个接口是同步调用的。为什么他们四个是同步调用的，而其他的 start、pause、stop 是异步调用的呢？

我的理解是这样：异步调用的接口会依赖同步调用的4个接口所创建的对象，例如 setDataSource 会创建出 NuPlayer 中的 Source 对象，如果这步是异步的，Source 还没有创建出来就调用 prepare，那就会出现空指针的错误了；又比如 reset 会销毁 MediaPlayerClient 及其内部的对象，如果是异步的，reset处理过程中重新调用其他接口，也是很有可能出现空指针的问题。所以这类会创建或者销毁成员对象的接口必须要进行同步调用！

而 start、pause、stop 这类接口并不会创建或者销毁某些成员变量，不会对前后调用产生影响，调用后会在 ALooper 中按照调用顺序执行，所以异步处理不会有问题。

2.2、NuPlayerDriver中的状态

我们再看下 NuPlayer 中的基本播放控制方法，总共有 setDataSourceAsync、prepareAsync、start、pause 和 resetAsync 这5个，是没有stop 的，NuPlayer 的 stop 就是用的 pause 来假装的。

接下来再看 NuPlayer 有哪些状态，状态如下：

cpp 复制代码 
    enum State {
        STATE_IDLE,
        STATE_SET_DATASOURCE_PENDING,
        STATE_UNPREPARED,
        STATE_PREPARING,
        STATE_PREPARED,
        STATE_RUNNING,
        STATE_PAUSED,
        STATE_RESET_IN_PROGRESS,
        STATE_STOPPED,                  // equivalent to PAUSED
        STATE_STOPPED_AND_PREPARING,    // equivalent to PAUSED, but seeking
        STATE_STOPPED_AND_PREPARED,     // equivalent to PAUSED, but seek complete
    };
  1. STATE_IDLE：MediaPlayerService::Client 调用 setDataSource 刚刚创建 NuPlayerDriver 时状态为 STATE_IDLE，reset 之后状态也变成 STATE_IDLE；
  2. STATE_SET_DATASOURCE_PENDING：调用 MediaPlayerBase setDataSource 后状态变成 STATE_SET_DATASOURCE_PENDING，这个过程可能会比较耗时，所以在等待过程中设置了这个中间状态，如果有人错误使用了多线程调用MediaPlayer，那么这个中间状态将会阻止这个错误调用；
  3. STATE_UNPREPARED：setDataSource 之后的状态置为 STATE_UNPREPARED；
  4. STATE_PREPARING：同样的，prepare过程可能会比较耗时，所以也设置了这个中间状态；prepare 有同步和异步两个版本，同步版本的作用和 SET_DATASOURCE_PENDING 作用相同；异步的版本会标记当前的状态为 preparing，当 prepareAsync 过程中调用 reset 销毁对象时，会直接退出 STATE_PREPARING 状态，进入到 reset 的状态中；
  5. STATE_RUNNING：正在播放的状态，这个状态下 isPlaying 接口返回值为 true；
  6. STATE_PAUSED：暂停状态为STATE_PAUSED，播放结束的状态也是STATE_PAUSED；
  7. STATE_STOPPED：停止播放状态；
  8. STATE_RESET_IN_PROGRESS：reset 的处理过程会将状态置为 STATE_RESET_IN_PROGRESS；
  9. STATE_STOPPED_AND_PREPARING：stop 之后需要重新 prepare 才能继续播放，stop 时资源都没有释放，所以是直接 seek 到文件起始位置播放；但是这里的 preparing 并不会影响 reset 的动作。
  10. STATE_STOPPED_AND_PREPARED：stop 之后 prepare 调用完成，状态置为 STATE_STOPPED_AND_PREPARED。

2.3、NuPlayerDriver中的状态切换

2.3.1、start

cpp 复制代码 
status_t NuPlayerDriver::start_l() {
    switch (mState) {
    	// 1、
        case STATE_UNPREPARED:
        {
            status_t err = prepare_l();
            CHECK_EQ(mState, STATE_PREPARED);
            FALLTHROUGH_INTENDED;
        }
        // 2
        case STATE_PAUSED:
        case STATE_STOPPED_AND_PREPARED:
        case STATE_PREPARED:
        {
            mPlayer->start();
            FALLTHROUGH_INTENDED;
        }
        // 3
        case STATE_RUNNING:
        {
            if (mAtEOS) {
                mPlayer->seekToAsync(0);
                mAtEOS = false;
                mPositionUs = -1;
            }
            break;
        }
        default:
            return INVALID_OPERATION;
    }
    mState = STATE_RUNNING;
    return OK;
}

从以上代码可以看出，start 的处理情况有4种：

  1. 当前状态为 STATE_UNPREPARED 调用 start：这种情况应该来说是不会出现的，因为在 MediaPlayer Native 层已经进行了状态处理；
  2. 当前状态为 STATE_PAUSED、STATE_STOPPED_AND_PREPARED、STATE_PREPARED：这三种状态下直接调用 start 即可；如果调用之前出现错误，则seek到0的位置；
  3. 当前状态为 STATE_RUNNING：不做处理；
  4. 其他状态调用 start 返回 INVALID_OPERATION，MediaPlayer Native 层抛出 Error；

2.3.2、pause

cpp 复制代码 
status_t NuPlayerDriver::pause() {
    ALOGD("pause(%p)", this);
    int unused;
    getCurrentPosition(&unused);

    Mutex::Autolock autoLock(mLock);

    switch (mState) {
    	// 1
        case STATE_PAUSED:
        case STATE_PREPARED:
            return OK;
		// 2
        case STATE_RUNNING:
            mState = STATE_PAUSED;
            notifyListener_l(MEDIA_PAUSED);
            mPlayer->pause();
            break;

        default:
            return INVALID_OPERATION;
    }

    return OK;
}

pause 的处理情况有3种：

  1. 状态为 STATE_PAUSED、STATE_PREPARED：不做处理；
  2. 状态为 STATE_RUNNING，调用 pause 方法；

2.3.3、stop

cpp 复制代码 
status_t NuPlayerDriver::stop() {
    ALOGD("stop(%p)", this);
    Mutex::Autolock autoLock(mLock);

    switch (mState) {
    	// 1
        case STATE_RUNNING:
            mPlayer->pause();
            FALLTHROUGH_INTENDED;
		// 2
        case STATE_PAUSED:
            mState = STATE_STOPPED;
            notifyListener_l(MEDIA_STOPPED);
            break;
		// 3
        case STATE_PREPARED:
        case STATE_STOPPED:
        case STATE_STOPPED_AND_PREPARING:
        case STATE_STOPPED_AND_PREPARED:
            mState = STATE_STOPPED;
            break;
		// 4
        default:
            return INVALID_OPERATION;
    }
    return OK;
}
  1. 状态为 STATE_RUNNING：调用 pause 方法，并将状态置为 STATE_STOPPED；
  2. 状态为 STATE_PAUSED：直接将状态置为 STATE_STOPPED；
  3. 状态为 STATE_PREPARED、STATE_STOPPED、STATE_STOPPED_AND_PREPARING、STATE_STOPPED_AND_PREPARED：这些状态下本就没有开始播放，所以直接将状态置为 STATE_STOPPED；
  4. 其他状态返回 INVALID_OPERATION；

2.3.4、reset

cpp 复制代码 
status_t NuPlayerDriver::reset() {
    ALOGD("reset(%p) at state %d", this, mState);

    updateMetrics("reset");
    logMetrics("reset");

    Mutex::Autolock autoLock(mLock);

    switch (mState) {
    	// 1
        case STATE_IDLE:
            return OK;
		// 2
        case STATE_SET_DATASOURCE_PENDING:
        case STATE_RESET_IN_PROGRESS:
            return INVALID_OPERATION;
		// 3
        case STATE_PREPARING:
        {
            CHECK(mIsAsyncPrepare);

            notifyListener_l(MEDIA_PREPARED);
            break;
        }

        default:
            break;
    }

    if (mState != STATE_STOPPED) {
        notifyListener_l(MEDIA_STOPPED);
    }

    mState = STATE_RESET_IN_PROGRESS;
    mPlayer->resetAsync();

    while (mState == STATE_RESET_IN_PROGRESS) {
        mCondition.wait(mLock);
    }
    return OK;
}

reset 的处理情况有3种：

  1. 状态为 STATE_IDLE：直接返回，不需要处理；
  2. 状态为 STATE_SET_DATASOURCE_PENDING、STATE_RESET_IN_PROGRESS：正在 reset 或者说正在初始化，同样也直接返回；
  3. 状态为 STATE_PREPARING：这时候正在 prepare，这时候直接回调上层 MEDIA_PREPARED，如果当前状态不是 stop则还要回调上层当前的状态为 STATE_STOPPED，所以我们上层应用在 prepareAsync、stop 的回调事件中应该判断当前 reset 是否被调用，如果被调用了则不应该 call start 方法，防止快切时出现问题；最后调用resetAsync，等待 reset 完成。

我们要注意的是 MediaPlayerService::Client 和 NuPlayerDriver 的 reset 方法并不会销毁对象，只有等MediaPlayer Native 的 disconnect 调用完成 MediaPlayerService 中的对象才会销毁。

2.3.5、notifyPrepareCompleted

如果在 prepareAsync 的状态下调用 reset，prepare 事件处理完成后会调用回调事件 notifyPrepareCompleted，这里面会怎么处理呢？

cpp 复制代码 
void NuPlayerDriver::notifyPrepareCompleted(status_t err) {
    ALOGV("notifyPrepareCompleted %d", err);

    Mutex::Autolock autoLock(mLock);

    if (mState != STATE_PREPARING) {
    	// 直接退出
        CHECK(mState == STATE_RESET_IN_PROGRESS || mState == STATE_IDLE);
        return;
    }

    CHECK_EQ(mState, STATE_PREPARING);

    mAsyncResult = err;

    if (err == OK) {
        mState = STATE_PREPARED;
        if (mIsAsyncPrepare) {
            notifyListener_l(MEDIA_PREPARED);
        }
    } else {
        mState = STATE_UNPREPARED;
        if (mIsAsyncPrepare) {
            notifyListener_l(MEDIA_ERROR, MEDIA_ERROR_UNKNOWN, err);
        }
    }

    sp<MetaData> meta = mPlayer->getFileMeta();
    int32_t loop;
    if (meta != NULL
            && meta->findInt32(kKeyAutoLoop, &loop) && loop != 0) {
        mAutoLoop = true;
    }

    mCondition.broadcast();
}

从代码里可以看到，如果 prepareAsync 完成时，则直接退出回调方法，不会向上 Callback。

2.3.6、MEDIA_PLAYBACK_COMPLETE

视频播放结束后，NuPlayer 会调用 Callback 上抛 MEDIA_PLAYBACK_COMPLETE 事件，如果设置了 Loop 则自动 seek 到开头位置开始播放，否则调用 pause 方法进入暂停的状态，并且将 mAtEOS 设置为 true，最终将 MEDIA_PLAYBACK_COMPLETE 回调给上层。

cpp 复制代码 
void NuPlayerDriver::notifyListener_l(
        int msg, int ext1, int ext2, const Parcel *in) {
    switch (msg) {
        case MEDIA_PLAYBACK_COMPLETE:
        {
            if (mState != STATE_RESET_IN_PROGRESS) {
                if (mAutoLoop) {
                    audio_stream_type_t streamType = AUDIO_STREAM_MUSIC;
                    if (mAudioSink != NULL) {
                        streamType = mAudioSink->getAudioStreamType();
                    }
                    if (streamType == AUDIO_STREAM_NOTIFICATION) {
                        mAutoLoop = false;
                    }
                }
                // 1、如果有循环播放则seek到开始位置，然后直接返回
                if (mLooping || mAutoLoop) {
                    mPlayer->seekToAsync(0);
                    if (mAudioSink != NULL) {
                        mAudioSink->start();
                    }
                    return;
                }
				// 2、否则进入暂停状态
                mPlayer->pause();
                mState = STATE_PAUSED;
            }
            FALLTHROUGH_INTENDED;
        }

        case MEDIA_ERROR:
        {
            if (msg == MEDIA_ERROR) {
                Mutex::Autolock autoLock(mMetricsLock);
                if (mMetricsItem != NULL) {
                    mMetricsItem->setInt32(kPlayerError, ext1);
                    if (ext2 != 0) {
                        mMetricsItem->setInt32(kPlayerErrorCode, ext2);
                    }
                    mMetricsItem->setCString(kPlayerErrorState, stateString(mState).c_str());
                }
            }
            // 3、将 mAtEOS 设置为true，标记当前状态
            mAtEOS = true;
            break;
        }

        default:
            break;
    }

    mLock.unlock();
    // 4、callback到上层
    sendEvent(msg, ext1, ext2, in);
    mLock.lock();
}
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