Android15 Camera框架中的StatusTracker

StatusTracker介绍

StatusTracker是Android15 Camera框架中用来协调Camera3各组件之间状态转换的类。

StatusTracker线程名：std::string("C3Dev-") + mId + "-Status"

Camera3 StatusTracker工作原理

StatusTracker实现批处理（状态转换）的基础

StatusTracker对组件（component）状态的跟踪和处理，主要围绕三个表一个线程来实现：

三个表
- mComponentName 用于记录注册的组件名字和跟踪id。
- mState 用于记录注册的组件状态。
- mPendingChangeQueue 用于记录组件pending StateChange（提交的某个组件的statechange，待后续处理完成）。
一个工作线程
- threadLoop

首先，一个component通过addComponent()向StatusTracker注册跟踪，StatusTracker会根据当前注册情况为这个component分配一个trackId（mNextComponentId记录当前注册了多少component），并将这个component登记到mComponentName表，以默认IDLE的状态登记到mState表。

然后，一个component通过markComponentActive(trackId)或者makrComponentIdle(trackId, Fence)向StatusTracker提交一个状态转换（StateChange），StatusTracker将这个component的状态转换请求添加到mPendingChangeQueue。StatusTracker工作线程负责处理提交到mPendingChangeQueue的状态转换。

StatusTracker工作线程的6个状态

StatusTracker工作线程有6个状态，状态之间的转换如下

图1.StatusTracker工作线程状态转换图

StatusTracker的生与死由Camera3Device控制。Camera3Device::initializeCommonLocked()初始化基础内容时创建并启动这个StatusTracker工作线程；Camera3Device::disconnectImpl()主动调用requestExit()，将StatusTracker工作线程标记为dead, 系统Thread实现触发最终的StatusTracker工作线程退出。

StatusTracker处理一次状态转换可能有两种情况

跟踪的组件有变化。包括组件通过addComponent()/removeComponent()主动注册或注销，也包括状态转换处理后组件idle（idleFence)。
跟踪的组件状态有变化。组件通过markComponentX()主动标记状态。

StatusTracker工作线程相关的两个信号

从图1.StatusTracker工作线程状态转换图中，StatusTracker工作线程协作有两个信号：

mPendingChangeSignal信号，是组件状态更改提交（尚未完成）的信号。组件主动注册/注销/标记状态会触发这个信号，Camera3Device结束StatusTracker工作线程也会发这个信号。
mFlushCondition信号，是一批状态变更完成的信号。当所有的状态变更处理完会清空mPendingChangeQueue，并发送这个信号，表示StatusTracker已经冲刷完成。

StatusTracker工作线程处理状态转换

StatusTracker一次状态处理使分三步做的：

将mPendingChangeQueue中的各组件状态变更统一收集到mStateTransitions，同时更新跟踪状态表。

2.将状态变更通知给parent（这里也就是Camera3Device)

3.所有的pengding change处理完，标记tracker为flushed

代码如下：

StatusTracker收集组件状态转换（包括组件间中间状态转换）

cpp 复制代码

         sp<Camera3Device> parent;
198      {
199          Mutex::Autolock pl(mPendingLock);
200          Mutex::Autolock l(mLock);
201  
202          // Collect all pending state updates and see if the device
203          // collectively transitions between idle and active for each one
204  
             //获取被跟踪组件的状态，优先获取到active状态的
             //如果所有的组件都是idle状态，那么检查fence时间戳确定xx状态
205          // First pass for changed components or fence completions
206          ComponentState prevState = getDeviceStateLocked();

             //疑问：组件状态和mDeviceState怎么达到一致？
             //这里收集状态的切换, 有两种可能：active->idle, idle->active
207          if (prevState != mDeviceState) {
208              // Only collect changes to overall device state
209              mStateTransitions.add(prevState);
210          }
211          // For each pending component state update, check if we've transitioned
212          // to a new overall device state
213          for (size_t i = 0; i < mPendingChangeQueue.size(); i++) {
                 //一个状态转换动作
214              const StateChange &newState = mPendingChangeQueue[i];
                 //这个状态转换动作是哪个组件来做
215              ssize_t idx = mStates.indexOfKey(newState.id);
216              // Ignore notices for unknown components
217              if (idx >= 0) {
                     //更新这个组件的状态
218                  // Update single component state
219                  mStates.replaceValueAt(idx, newState.state);
                     //这是什么意思？
220                  mIdleFence = Fence::merge(String8("idleFence"),
221                          mIdleFence, newState.fence);

                     //检查被跟踪的组件状态
                     //收集状态切换
222                  // .. and see if overall device state has changed
223                  ComponentState newState = getDeviceStateLocked();
224                  if (newState != prevState) {
225                      mStateTransitions.add(newState);
226                  }
227                  prevState = newState;
228              }
229          }
             //一次状态切换收集后，清空mPendingChangeQueue以进行下一次状态收集。
230          mPendingChangeQueue.clear();
231          mComponentsChanged = false;
232  
233          // Store final state after all pending state changes are done with
234          
             //一次状态收集后，得到StatusTracker的状态
235          mDeviceState = prevState;
236          parent = mParent.promote();
237      }

StatusTracker将收集的状态转换通知给parent （Camera3Device）

cpp 复制代码

if (mStateTransitions.size() > 0 && parent.get()) {
    for (size_t i = 0; i < mStateTransitions.size(); i++) {
        bool idle = (mStateTransitions[i] == IDLE);
        ALOGV("Camera device is now %s", idle ? "idle" : "active");
        parent->notifyStatus(idle);
    }
}
mStateTransitions.clear();

StatusTracker代码实现中的几个点

cpp 复制代码

//StatusTracker工作线程退出需要Camera3Device主动触发
//但是StatusTracker本质是Android Thread, 退出有一定的延时性。
//退出相关代码：
void StatusTracker::requestExit()
{
    //First mark thread dead.
    Thread::requestExit();

    //Then exit any waits
    mPendingChangeSignal.signal();
    mFlushCondition.signal();
}

bool StatusTracker::threadLoop()
{
    {
        Mutex::Autolock pl(mPendinglock);
        while (mPendingChangeQueueSize() == 0 && !mComponentsChanged) {
            //等待pending change处理信号
            res = mPendingChangeSignal.waitRelative(mPendingLock, kWaitDuration);
            
            //线程退出
            if (exitPending()) return false;

            if (res != OK) {
                if (res != TIMED_OUT) {
                    ALOGE("%s: Error waiting on state changes: %s (%d)",
                        __FUNCTION__, strerror(-res), res);
                }
                //TIMED_OUT is expected
                break;
            }
        }
    }
    ...
}

Android15 Camera框架中的StatusTracker

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StatusTracker实现批处理（状态转换）的基础

StatusTracker工作线程的6个状态

StatusTracker工作线程相关的两个信号

StatusTracker工作线程处理状态转换

StatusTracker代码实现中的几个点

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