Android中 BufferQueue 和 Gralloc

零、本篇讨论范围

接上篇 SurfaceFlinger做Layer合成时，如何与HAL层进行交互后：

本篇的讨论范围如下图红框中所示：这回关注的是图片流的生产者与消费者间数据怎么传递的。

一、图片数据流的生产者与消费者

1.1 生产者

如图上面红框所示：

包含了 MediaPlayer，Camera Preview，NDK，OpenGL ES、Canvas 2D 和 mediaserver 视频解码器。

1.2 消费者

如图下面红框所示：

图像流的最常见的消费者是 SurfaceFlinger，该系统服务会消费当前可见的 Surface，并使用窗口管理器中提供的信息将它们合成到屏幕。SurfaceFlinger 是可以修改所显示部分内容的唯一服务。SurfaceFlinger 使用 OpenGL 和 Hardware Composer 来合成一组 Surface。

OpenGL ES 应用也可以消耗图像流，例如相机应用会消耗相机预览图像流。

二、生产者与消费者间数据的传递

2.1 BufferQueue

上图为 BufferQueue 通信过程。

BufferQueue 是将缓冲区池与队列相结合的数据结构，它使用 Binder IPC 在进程之间传递缓冲区。

使用方创建并拥有 BufferQueue 数据结构，并且可存在于与其生产方不同的进程中。当生产方需要缓冲区时，它会通过调用 dequeueBuffer() 从 BufferQueue 请求一个可用的缓冲区，并指定缓冲区的宽度、高度、像素格式和用法标志。(这个上一篇提到过，其实就是 FrameBuffer，Gralloc中分配显存时，也提到过)

然后，生产方填充缓冲区并通过调用 queueBuffer() 将缓冲区返回到队列。接下来，使用方通过 acquireBuffer() 获取该缓冲区并使用该缓冲区的内容。当使用方操作完成后，它会通过调用 releaseBuffer() 将该缓冲区返回到队列。同步框架可控制缓冲区在 Android 图形管道中移动的方式。

BufferQueue 的一些特性（例如可以容纳的最大缓冲区数）由生产方和使用方联合决定。但是，BufferQueue 会根据需要分配缓冲区。除非特性发生变化，否则将会保留缓冲区；例如，如果生产方请求具有不同大小的缓冲区，系统会释放旧的缓冲区，并根据需要分配新的缓冲区。

注意：BufferQueue 永远不会复制缓冲区内容，因为移动如此多的数据是非常低效的操作。相反，缓冲区始终通过句柄进行传递。

2.2 Gralloc

Gralloc 分配器 HAL（源码路径：hardware/libhardware/include/hardware/gralloc.h）根据用途标志执行缓冲区分配。用途标志包括以下属性：（不仅仅这几种哈，上一篇也提到过）

从软件 (CPU) 访问内存的频率
从硬件 (GPU) 访问内存的频率
是否将内存用作 OpenGL ES (GLES) 纹理
视频编码器是否会使用内存

例如，如果生产者的缓冲区格式指定 RGBA_8888 像素，并且生产者指明将从软件访问缓冲区（这意味着应用将在 CPU 上触摸像素），则 Gralloc 将按照 R-G-B-A 的顺序为每个像素创建 4 个字节的缓冲区。如果情况相反，生产者指明仅从硬件访问其缓冲区且缓冲区作为 GLES 纹理，Gralloc 可以执行 GLES 驱动程序所需的任何操作（比如 BGRA 排序、非线性搅和布局和替代颜色格式等）。允许硬件使用其首选格式可以提高性能。

某些值在特定平台上无法组合。例如，视频编码器标志可能需要 YUV 像素，因此将无法添加软件访问权限并指定RGBA_8888。

Gralloc 返回的句柄可以通过 Binder 在进程之间进行传递。我猜测，这个句柄就是FrameBuffer的内存首地址。

与上一节最后呼应。