SurfaceFlinger 和 WindowManager

SurfaceFlinger 接受缓冲区,对它们进行合成,然后发送到屏幕。WindowManager 为 SurfaceFlinger 提供缓冲区和窗口元数据,而 SurfaceFlinger 可使用这些信息将 Surface 合成到屏幕。

SurfaceFlinger

SurfaceFlinger 可通过两种方式接受缓冲区:通过 BufferQueue 和 SurfaceControl,或通过 ASurfaceControl。

SurfaceFlinger 接受缓冲区的一种方式是通过 BufferQueue 和 SurfaceControl。当应用进入前台时,它会从 WindowManager 请求缓冲区。然后,WindowManager 会从 SurfaceFlinger 请求层。层是 surface(包含 BufferQueue)和 SurfaceControl(包含屏幕框架等层元数据)的组合。SurfaceFlinger 创建层并将其发送至 WindowManager。然后,WindowManager 将 Surface 发送至应用,但会保留 SurfaceControl 来操控应用在屏幕上的外观。

Android 10 新增了 ASurfaceControl,这是 SurfaceFlinger 接受缓冲区的另一种方式。ASurfaceControl 将 Surface 和 SurfaceControl 组合到一个事务包中,该包会被发送至 SurfaceFlinger。ASurfaceControl 与层相关联,应用可通过 ASurfaceTransactions 更新该层。然后,应用可通过回调(用于传递包含锁定时间、获取时间等信息的 ASurfaceTransactionStats)获取有关 ASurfaceTransactions 的信息。

下表包含有关 ASurfaceControl 及其相关组件的更多详细信息。

组件 说明
ASurfaceControl 对 SurfaceControl 进行包装并使应用能够创建与屏幕上的各层相对应的 SurfaceControl。

可作为 ANativeWindow 的一个子级或者另一个 ASurfaceControl 的子级创建。
ASurfaceTransaction 对事务进行包装,以使客户端能够修改层的描述性属性(比如几何图形),并将经过更新的缓冲区发送至 SurfaceFlinger。
ASurfaceTransactionStats 通过预先注册的回调将有关已显示事务的信息(比如锁定时间、获取时间和上一个释放栅栏)发送至应用。

虽然应用可以随时提交缓冲区,但 SurfaceFlinger 仅能在屏幕处于两次刷新之间时唤醒,以接受缓冲区,这会因设备而异。这样可以最大限度地减少内存使用量,并避免屏幕上出现可见的撕裂现象(如果显示内容在刷新期间更新,则会出现此现象)。

在屏幕处于两次刷新之间时,屏幕会向 SurfaceFlinger 发送 VSYNC 信号。VSYNC 信号表明可对屏幕进行刷新而不会产生撕裂。当 SurfaceFlinger 接收到 VSYNC 信号后,SurfaceFlinger 会遍历其层列表,以查找新的缓冲区。如果 SurfaceFlinger 找到新的缓冲区,SurfaceFlinger 会获取缓冲区;否则,SurfaceFlinger 会继续使用上一次获取的那个缓冲区。SurfaceFlinger 必须始终显示内容,因此它会保留一个缓冲区。如果在某个层上没有提交缓冲区,则该层会被忽略。

SurfaceFlinger 在收集可见层的所有缓冲区之后,便会询问硬件混合渲染器 (HWC) 应如何进行合成。如果 HWC 将层合成类型标记为客户端合成,则 SurfaceFlinger 将合成这些层。然后,SurfaceFlinger 会将输出缓冲区传递给 HWC

WindowManager

WindowManager 会控制窗口对象,它们是用于容纳视图对象的容器。窗口对象始终由 Surface 对象提供支持。WindowManager 会监督生命周期、输入和聚焦事件、屏幕方向、转换、动画、位置、变形、Z 轴顺序以及窗口的许多其他方面。WindowManager 会将所有窗口元数据发送到 SurfaceFlinger,以便 SurfaceFlinger 可以使用这些数据在屏幕上合成 Surface。

预旋转

许多硬件叠加层不支持旋转(即使支持,也需要耗用处理能力);解决方案就是在缓冲区到达 SurfaceFlinger 之前对其进行转换。Android 在 ANativeWindow 中支持查询提示 (NATIVE_WINDOW_TRANSFORM_HINT),以表示 SurfaceFlinger 应用于缓冲区的最可能的转换。GL 驱动程序可以使用此提示在缓冲区到达 SurfaceFlinger 之前对其进行预转换,以便在缓冲区到达时能对其进行正确的转换。

例如,当接收到旋转 90 度的提示时,会生成一个矩阵并将其应用于缓冲区,以防止其从页面末尾运行。为了节省电量,请进行此预旋转。如需了解详情,请参阅 system/core/include/system/window.h 中定义的 ANativeWindow 接口。