SurfaceFlinger的原理

一、SurfaceFlinger的原理

SurfaceFlinger是Android系统中负责屏幕显示内容合成的服务，它接收来自多个应用程序和系统服务的图像缓冲区，根据它们的位置、大小、透明度、Z轴顺序等属性，将它们合成到一个最终的缓冲区中，然后发送到显示设备上。

二、SurfaceFlinger的作用

SurfaceFlinger的作用是将所有的Surface和其他层合成到屏幕上，形成最终的显示效果。

Surface是一个包含BufferQueue和SurfaceControl的对象

BufferQueue是一个缓冲区队列，用于存储图像数据

SurfaceControl是一个包含层元数据的对象，用于控制Surface的显示属性。

Surface可以由应用程序或者系统服务创建，例如WindowManager、MediaServer、CameraService等。

SurfaceFlinger会根据Surface的属性，将它们分为不同的类型，例如OVERLAY、SIDEBAND、SOLID_COLOR、CLIENT等。

SurfaceFlinger会尽可能地将Surface标记为OVERLAY类型，表示可以直接将Surface的缓冲区合成到屏幕上，而不需要经过SurfaceFlinger的处理。

如果Surface不能被标记为OVERLAY类型，那么它们就会被标记为CLIENT类型，表示需要由SurfaceFlinger来进行合成。

除了Surface之外，SurfaceFlinger还会合成其他的层，例如BootAnimation、Framebuffer、ColorLayer等。这些层的作用是显示一些特殊的内容，例如开机动画、截屏、色彩校正等。

三、SurfaceFlinger的架构

从上图可以看出，SurfaceFlinger的架构主要包含以下几个部分：

App和Service：这些是Surface的创建者，它们可以通过SurfaceHolder或者SurfaceTexture等方式来创建和操作Surface，例如设置Surface的大小、位置、透明度等属性，或者向Surface的BufferQueue中提交图像数据。
Surface：这是SurfaceFlinger的合成对象，它包含一个BufferQueue和一个SurfaceControl，BufferQueue用于存储图像数据，SurfaceControl用于控制Surface的显示属性。 Surface在创建时，会向SurfaceFlinger注册，让SurfaceFlinger知道它的存在，并根据它的属性来进行合成。
SurfaceFlinger：这是屏幕显示内容合成的服务，它包含一个Looper线程和一个EventThread线程 Looper线程 用于接收和处理来自Binder的消息，例如创建、销毁、更新Surface等 EventThread线程 用于接收和处理来自显示设备的VSYNC信号，VSYNC信号是一个垂直同步信号，表示显示设备可以接收新的缓冲区而不会产生撕裂现象。 SurfaceFlinger会在收到VSYNC信号后，触发一次合成操作。SurfaceFlinger还会与Hardware Composer进行通信，询问应该如何进行合成，Hardware Composer是一个硬件抽象层，用于利用硬件加速的方式来合成Surface，提高性能和节省电量。
Hardware Composer：这是一个硬件抽象层，用于利用硬件加速的方式来合成Surface，提高性能和节省电量。 Hardware Composer会根据Surface的属性，将它们分为不同的类型，例如OVERLAY、SIDEBAND、SOLID_COLOR、CLIENT等。 Hardware Composer会尽可能地将Surface标记为OVERLAY类型，表示可以直接将Surface的缓冲区合成到屏幕上，而不需要经过SurfaceFlinger的处理。如果Surface不能被标记为OVERLAY类型，那么它们就会被标记为CLIENT类型，表示需要由SurfaceFlinger来进行合成。 Hardware Composer还会返回一个DisplayFrame，表示Surface在屏幕上的位置和大小。 Hardware Composer会将合成后的缓冲区发送到显示设备上，完成绘制流程。
Display：这是显示设备，用于展示合成后的缓冲区，形成最终的显示效果。 Display会向SurfaceFlinger发送VSYNC信号，表示可以接收新的缓冲区而不会产生撕裂现象。 Display还会向SurfaceFlinger反馈一些信息，例如显示设备的分辨率、刷新率、色彩空间等。

四、SurfaceFlinger的启动流程

从上图可以看出，SurfaceFlinger的启动过程主要包含以下几个步骤：

init：这是Android系统的初始化进程，它负责启动各种系统服务，包括SurfaceFlinger。init会读取init.rc文件，根据其中的配置，启动SurfaceFlinger进程，并传递一些参数，例如日志级别、调试选项等。
SurfaceFlinger：这是屏幕显示内容合成的服务，它是一个独立的进程，由init启动。SurfaceFlinger会执行main()函数，该函数是SurfaceFlinger的入口函数，它会调用initSurfaceFlinger()函数，该函数是SurfaceFlinger的初始化函数，它会完成SurfaceFlinger的各种初始化工作。
main()：这是SurfaceFlinger的入口函数，它会调用initSurfaceFlinger()函数，该函数是SurfaceFlinger的初始化函数，它会完成SurfaceFlinger的各种初始化工作。 initSurfaceFlinger()：这是SurfaceFlinger的初始化函数，它会完成SurfaceFlinger的各种初始化工作，包括以下几个方面：

创建一个Looper线程，用于接收和处理来自Binder的消息，例如创建、销毁、更新Surface等。
创建一个EventThread线程，用于接收和处理来自显示设备的VSYNC信号，VSYNC信号是一个垂直同步信号，表示显示设备可以接收新的缓冲区而不会产生撕裂现象。SurfaceFlinger会在收到VSYNC信号后，触发一次合成操作。
初始化Hardware Composer，Hardware Composer是一个硬件抽象层，用于利用硬件加速的方式来合成Surface，提高性能和节省电量。SurfaceFlinger会与Hardware Composer进行通信，询问应该如何进行合成，Hardware Composer会根据Surface的属性，将它们分为不同的类型，例如OVERLAY、SIDEBAND、SOLID_COLOR、CLIENT等。Hardware Composer会尽可能地将Surface标记为OVERLAY类型，表示可以直接将Surface的缓冲区合成到屏幕上，而不需要经过SurfaceFlinger的处理。如果Surface不能被标记为OVERLAY类型，那么它们就会被标记为CLIENT类型，表示需要由SurfaceFlinger来进行合成。Hardware Composer还会返回一个DisplayFrame，表示Surface在屏幕上的位置和大小。
获取显示设备的信息，例如显示设备的分辨率、刷新率、色彩空间等。SurfaceFlinger会根据这些信息，来设置Surface的大小、位置、格式等属性，以适应显示设备的特性。SurfaceFlinger还会向显示设备注册一个回调函数，用于接收显示设备的状态变化，例如连接、断开、旋转等。