Android音频系列(09)-AudioPolicyManager代码解析

[1. 简述](#1. 简述)

[2 类结构说明](#2 类结构说明)

[3. 初始化流程](#3. 初始化流程)

[4. 设备连接管理](#4. 设备连接管理)

[5. 输出路由策略](#5. 输出路由策略)

[1）获取输出 (getOutputForAttr)](#1）获取输出 (getOutputForAttr))

[2） Engine 选设备逻辑 (getDevicesForStrategyInt)](#2） Engine 选设备逻辑 (getDevicesForStrategyInt))

[6. 输入路由策略](#6. 输入路由策略)

[1） getInputForAttr](#1） getInputForAttr)

[2） getDeviceForInputSource](#2） getDeviceForInputSource)

[7. 动态策略与 Mix](#7. 动态策略与 Mix)

[8. 总结](#8. 总结)

深入剖析 Android AudioPolicyManager (后面简称APM) 及其策略引擎 (Engine) 的内部运作机制、核心数据结构与关键流程。

本文基于 Android 源码，重点关注设备管理、路由策略选择及其与 Engine 的交互。

1. 简述

AudioPolicyManager (APM) 是 Android 音频系统的策略中心：

设备管理：维护系统所有可用输入输出设备的状态。
策略路由：决定特定音频流（Stream）或属性（Attributes）应路由到哪个设备。
资源控制：管理音频输入输出并发、音量计算。

Engine 是 APM 的策略决策模块（Strategy Decision Module）：

定义产品策略 (Product Strategy)：将 Audio Attributes 映射到 Strategy。
设备选择算法：根据当前 Use Case（如通话、媒体、铃声）和强制配置（Force Use），为每个 Strategy 计算最佳输出设备。

这种分离设计使得 APM 框架可以保持通用，而具体的路由策略（如插入蓝牙耳机等等）可以通过替换 Engine 实现或配置。

2 类结构说明

APM 管理着由于音频策略配置文件audio_policy_configuration.xml解析出的对象模型。

图1 APM与Engine简单图

如图1，APM与Engine是一种策略模式，更详细的关系如图2所示。

图2 APM与Engine

HwModule: 对应 HAL 模块（如 primary、 a2dp、usb）。包含其支持的 IOProfile。

IOProfile: 描述了 HAL 能提供的输入输出能力（采样率、格式、通道、支持的设备）。它是静态配置的。

SwAudioOutputDescriptor: 描述了一个实际打开的输出流（Stream）。它关联到一个具体的 IOProfile 和当前路由的 DeviceDescriptor。

DeviceDescriptor: 运行时设备对象，包含地址、类型、能力等。

3. 初始化流程

初始化阶段，APM 会加载 XML 配置文件，构建 HwModule 和 IOProfile 及其支持的 DeviceDescriptor 集合。

1）Factory 创建: AudioPolicyService 调用 createAudioPolicyManager。

2） Config 解析: APM 构造函数中解析 audio_policy_configuration.xml，填充 mHwModules。

3）Engine 初始化: Engine 加载自己的策略配置（如有），建立 Attributes 到 Strategy 的映射表。

4）打开 Output: APM 遍历 HwModule，预先打开那些 Attached（非动态）的 Output Profile（如 Speaker/Earpiece 对应的 Output）。

4. 设备连接管理

当设备插入（如有线耳机、蓝牙耳机）时，流程如图3所示：

图3

checkOutputsForDevice 逻辑如下：

当新设备连接时，APM 会检查所有活动输出，询问 Engine："这个 Output 现在应该去哪个设备？"

如果 Engine 返回的新设备就是刚连接的设备（或者包含它），APM 就会执行路由切换（Tear down patch > Create new patch）。

5. 输出路由策略

这是 APM 最核心的部分：App 请求播放 -> 决定使用哪个 Output -> 路由到哪个 Device。

1）获取输出 (getOutputForAttr)

当 App 创建 AudioTrack 时， AudioTrack调用AudioFlinger::createTrack，然后会调用getOutputForAttr函数：

cpp 复制代码

status_t AudioFlinger::createTrack(const media::CreateTrackRequest& _input,
                                   media::CreateTrackResponse& _output)
{
      ......

  // Aptiv Audio
    lStatus = AudioSystem::getOutputForAttr(&localAttr, &output.outputId, sessionId, 
                 &streamType,adjAttributionSource, &input.config, input.flags,
                 &output.selectedDeviceId, &portId, &secondaryOutputs);
       ......
}

后续流程如图4所示：

图4 getOutputForAttr流程

2） Engine 选设备逻辑 (getDevicesForStrategyInt)

在 Engine.cpp 中，getDevicesForStrategyInt 是决策核心。以下是 STRATEGY_MEDIA 为例简单说明下：

强制配置检查: getForceUse(FOR_MEDIA)。如果是 FORCE_SPEAKER，直接选 Speaker。
外部设备优先: 检查 A2DP, Wired Headset, USB Device。getLastRemovableMediaDevices() 会返回最后连接的外部设备。
默认设备: 如果没有外部设备，退回默认（Speaker 或 Earpiece）。
特殊规则:

STRATEGY_PHONE (通话)：优先蓝牙 SCO，然后 Earpiece。

STRATEGY_SONIFICATION (铃声)：同时从 Speaker 和 Headset 出声（Dual Routing）。

6. 输入路由策略

输入路由即决定录音来源选择哪个麦克风或输入设备。

1） getInputForAttr

图5 getInputForAttr流程

2） getDeviceForInputSource

Engine::getDeviceForInputSource 处理输入源映射：

VOICE_COMMUNICATION: 如果在通话中，可能强制使用与输出设备匹配的输入（如蓝牙耳机麦克风）。

DEFAULT/MIC: 优先蓝牙 A2DP/SCO（如果支持），其次有线耳机麦克风，最后是内置 Mic。

7. 动态策略与 Mix

除了传统的基于 Stream Type 的策略，Android 还支持 Dynamic Policy (Audio Mix)，常用于：

车机系统（Car Audio）：将特定 uid 的导航声音路由到特定 BUS 设备。

投屏/录屏：捕获特定内容的音频。

相关类：AudioPolicyMix。Engine 在计算设备时，会优先检查是否有 AudioPolicyMix 匹配当前 Attributes，如果有，则强制路由到对应的 Mix 输出，绕过默认策略。

8. 总结

Android 音频策略框架是一个分层清晰的系统：

1）静态配置层 (HwModule/IOProfile)：定义硬件能力底座。

2）动态状态层 (DeviceDescriptor/SwAudioOutputDescriptor)：维护运行时状态。

3）策略决策层 (Engine)：getDevicesForStrategyInt 是"大脑"，根据优先级规则输出目标设备。

4）执行层 (APM)：根据 Engine 的决策，操作 AudioPolicyClient 完成物理连接。

理解 Engine 的 getDevicesForStrategyInt 和 APM 的 setDeviceConnectionState 是掌握 Android 音频路由切换的关键。

更多的内容，敬请关注，待分解。