Android音频系列(10)-AudioFlinger代码解析

[1. 简述](#1. 简述)

[2. 初始化](#2. 初始化)

3.对外接口

[4. 内部核心类](#4. 内部核心类)

[4.1 AudioFlinger 类](#4.1 AudioFlinger 类)

[4.2 Thread 类体系](#4.2 Thread 类体系)

[4.3 Track 类体系](#4.3 Track 类体系)

[5. 核心流程分析](#5. 核心流程分析)

[5.1 创建 Track (createTrack)](#5.1 创建 Track (createTrack))

[5.2 回放线程循环 (MixerThread::threadLoop)](#5.2 回放线程循环 (MixerThread::threadLoop))

[5.3 序列图 (UML)](#5.3 序列图 (UML))

[6. 总结](#6. 总结)

1. 简述

AudioFlinger，简称AF，它是 Android 音频系统的核心服务，承载着音频混（Mixing）、音频路由（Routing）以及管理音频输出输入流（Stream）等关键职责，是承上启下的关键角色。它位于 Native 层，作为 AudioSystem 的一部分，向上接收来自 Application/ Framework (如 AudioTrack, AudioRecord) 的请求，向下通过 Audio HAL (Hardware Abstraction Layer) 驱动硬件，如图1所示：

向上：为应用层（如 AudioTrack/AudioRecord）提供统一的音频数据读写接口；
向下：通过 HAL 层（Audio HAL）与底层硬件（声卡、DSP、Codec）交互；
横向：与 AudioPolicyService（APS）协同完成路由决策、设备切换、音量策略等。

图1 AudioFlinger在音频系统中位置

2. 初始化

AudioFlinger与AudioPolicyService同在main_audioserver.cpp被初始化，是audioserver进程的一部分，下面是初始化代码：

cpp 复制代码

int main(int argc __unused, char argv)
{
      ......
    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
    ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
    AudioFlinger::instantiate();
    AudioPolicyService::instantiate();
       ......
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}

3.对外接口

AudioFlinger 属于 Server 端，对外的client和HAL有：

Client: AudioTrack, AudioRecord, AudioSystem, AudioPolicyService

Server: AudioFlinger (Binder Service)

HAL: StreamHalInterface, AudioHwDevice

AF对上层提供Binder服务，从 Android 12/13 开始，为了将Binder服务与具体业务实现分离，通过 Delegate 接口定义核心功能契约，所以AudioFlinger继承于IAudioFlinger 接口，而不是直接继承于BnAudioFlingerService，如图2所示：

图2 AudioFlinger中增加Delegate代理

4. 内部核心类

AudioFlinger 内部主要由几种核心组件构成：

Binder Interface: IAudioFlinger 接口实现，处理 IPC 调用。
Threads: 管理不同输出/输入流的线程 (PlayBackThread, RecordThread)。
Tracks: 代表一个音频流的数据源 (Track, RecordTrack)。
Effects: 音频效果管理。
PatchPanel: 处理音频补丁（Audio Patch），实现复杂的路由功能。

AudioFlinger 的代码结构主要围绕 AudioFlinger, Thread, Track 三个层级展开。

4.1 AudioFlinger 类

AudioFlinger 是整个服务的入口，继承自 BnAudioFlinger，实现了 IAudioFlinger 接口。

负责创建和管理 PlaybackThread 和 RecordThread。

负责响应 createTrack、openOutput 等系统调用。

图3

4.2 Thread 类体系

如图3所示，ThreadBase 是所有音频工作线程的基类。

PlaybackThread: 负责音频播放。

MixerThread: 最常用的回放线程，负责将多个 Track 的音频数据混合（Mix）后写入 HAL。支持 FastMixer 以实现低延迟播放。

DirectOutputThread: 直接输出线程，不经过软件混音，通常用于 HDMI 透传或高保真音乐播放。

OffloadThread: 卸载线程，将解码和混音工作交给 DSP/硬件处理。

MmapThread: 配合 AAudio 使用，实现 mmap 方式的低延迟数据传输。

RecordThread: 负责音频录制，从 HAL 读取数据并分发给 RecordTrack。

4.3 Track 类体系

TrackBase 是音频流数据的抽象基类。

Track: 对应 AudioTrack，存在于 PlaybackThread 中。它管理着共享内存（SharedBuffer），Client 端往里写数据，Thread 从里读数据。

RecordTrack: 对应 AudioRecord，存在于 RecordThread 中。

图4 AudioTrack与AudioFlinger里的track

图5 AudioRecord与AudioFlinger里的Track

5. 核心流程分析

5.1 创建 Track (createTrack)

这是播放流程的起点。

客户端 AudioTrack 调用 AudioSystem::getOutputForAttr。
AudioPolicyService 根据策略（路由、采样率等）返回一个 Output Handle（对应 AudioFlinger 中的一个 Thread ID）。
客户端调用 AudioFlinger::createTrack，传入 Output Handle。
AudioFlinger 根据 Handle 找到对应的 PlaybackThread。
调用 PlaybackThread::createTrack_l 创建服务端 Track 对象。
返回 IAudioTrack 句柄给客户端。

5.2 回放线程循环 (MixerThread::threadLoop)

MixerThread 运行一个死循环 threadLoop:

processConfigEvents: 处理配置变更（如采样率变化、路由变化）。
prepareTracks_l: 遍历所有 Track。

检查 Track 状态（Active/Stopped/Paused）。

获取 Track 的 Buffer 数据。

判断是否需要混音。

threadLoop_mix: 使用 AudioMixer 将所有 Active Track 的数据混合到一个临时的 Sink Buffer 中。
threadLoop_write: 将混合后的数据写入 AudioStreamOut (HAL)。

对于低延迟场景，MixerThread 会创建 FastMixer 线程。普通 Track 由 MixerThread 处理，设置了 FAST 标志的 Track 会被 FastMixer 抢占式调度处理，直接写入 HAL 或通过 Pipe 写入。

5.3 序列图 (UML)

以下展示了 createTrack 和 write (播放) 的简要时序。

图6 createtrack时序

6. 总结

AudioFlinger 是 Android 音频架构中承上启下的枢纽。通过多线程模型（Mixer, Direct, Record等），它高效地管理着系统中的并发音频流。通过共享内存机制，它实现了 Client 与 Server 间的高效数据传输。理解 AudioFlinger 的关键在于掌握 ThreadLoop 的调度机制以及 Track 的生命周期管理。