Android R DisplayManagerService模块(1) 启动

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DisplayManagerService(以下简称DMS)是Android Framework中管理显示屏幕相关的模块,各种Display的连接、配置等,都是通过DMS和来管理控制。

在DMS模块中,对显示屏幕的描述分为物理显示屏(physical display)和逻辑显示屏(logical display),物理屏主要从SurfaceFlinger中读取参数创建,代表实实在在的物理屏,描述其物理特性,不同物理屏有不同的属性。逻辑屏则是相对于对物理屏,侧重于同一个物理屏的不同逻辑设置,受应用和WMS模块影响,如显示区域、显示位置坐标、显示方向等。每一个物理屏幕都对应一个逻辑屏幕,可以修改逻辑屏幕参数,做到同一个物理屏的不同显示方式。

由于不同的物理显示屏有不同的属性和处理方式,因此DMS中通过一系列的屏幕适配器(DisplayAdapter)来和分别各种物理显示屏进行连接。

1.类结构

DMS模块中主要类的关系如下:

DMS.jpg

全局管理类:

  1. IDisplayManager: IBinder接口,负责DMS和其他组建的IPC工作;
  2. DisplayManagerService:继承于SystemService的系统服务,负责整个系统display的控制和管理;
  3. DisplayManagerService.LocalService: 继承于DisplayManagerInternal,负责system_server内部其他模块和DMS的交互;
  4. DisplayManagerService.BindService: 继承于IDisplayManager,是IDisplayManager的具体实现类;
  5. DisplayManagerService.CallbackRecord: DMS内部类,内部持有IDisplayManagerCallback对象,负责执行IDisplayManagerCallback的回调;
  6. DisplayManager: 暴露给App层的接口,内部持有DisplayManagerGlobal对象引用,利用DisplayManagerGlobal和DMS进行交互;
  7. IDisplayManagerCallback:一个IBinder接口,DMS中发生display相关动作后,会通过该接口回调通知给DisplayManagerGlobal;
  8. DisplayManagerGlobal:内部持有IDisplayManager对象引用,App层通过该对象和DMS进行跨IPC交互;
  9. DisplayManagerGlobal.DisplayManagerCallback: 继承于IDisplayManagerCallback接口,负责接收来自DMS中display事件的回调;

数据封装类:

  1. DisplayDevice: 代表physical display;
  2. LocalDisplayDevice:DisplayDevice的子类,代表内置物理屏幕,DMS启动后会通过SurfaceControl去读取内置屏幕数据,并创建该类对象;
  3. WifiDisplayDevice:DisplayDevice的子类,代表通过Wifi连接显示的物理屏幕;
  4. OverlayDisplayDevice:DisplayDevice的子类,开发者选项->模拟辅助显示开启后,创建的就是该类对象;
  5. VirtualDisplayDevice:DisplayDevice的子类,表示虚拟显示屏幕,用于屏幕录制等;
  6. LogicalDisplay:代表逻辑显示屏,每一个physical display都会对应一个logical display;
  7. DisplayDeviceInfo: DisplayDevice信息封装类,在创建DisplayDevice时会进行创建,与之对应的是Logical display 的DisplayInfo;
  8. DisplayInfo:LogicalDisplay信息的封装类,基本数据由DisplayDeviceInfo中获得,app可以通过WMS来修改自己的参数;
  9. DisplayAdapter: 各物理屏和DMS进行连接的适配器;
  10. LocalDisplayAdapter: 继承于DisplayAdapter, 用于LocalDisplayDevice和DMS的连接;
  11. WifiDisplayAdapter: 继承于DisplayAdapter,用于WifiDisplayDevice的和DMS的连接;
  12. OverlayDisplayAdapter:继承于DisplayAdapter,用于OverlayDisplayDevice和DMS的连接;
  13. VirtualDisplayAdapter:继承于DisplayAdapter,用于VirtualDisplayDevice和DMS的连接;
  14. DisplayAdapter.Listener:用于通知DisplayDevice发生变化的接口,DMS中对其进行了实现,会接收以下三个事件并根据事件作出全局反应:
    • a.添加了新的DisplayDevice;
    • b.DisplayDevice状态发生变化;
    • c.移除DisplayDevice。
  1. DisplayViewport:携带有physical display参数,用于通知IMS display信息。

以上类并非所有都位于同一包下,共有一下几个位置:

Package NameDirectoryDescriptionExample
android.hardware.displayframeworks/base/core/java/android/hardware/display外部模块可访问没有@hide注释的类DisplayManager, DisplayMangaerGlobal, ...
android.viewframeworks/base/core/java/android/view逻辑屏配置相关DisplayInfo, DisplayViewport, ...
com.android.server.displayframeworks/base/services/core/java/com/android/server/displayDMS核心,外部模块无权限直接访问DMS,DisplayDevice, ...

下图列出了DMS模块中Physical Display和Logical Display的对应关系:

dms_relation.jpg

2.DMS的启动流程

DisplayManagerService继承于SystemService,因此他的启动流程和其他SystemService一样,由SystemServer启动。在SytemServer中:

// frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

    private void startBootstrapServices() {
        ......
        mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);
        mSystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY);
    }
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SystemServer中启动DMS后,并保留了DMS对象引用,因此除了执行正常启动方法之外,还进行了以下操作:

// frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

    private void startBootstrapServices() {
        ......
 
        mDisplayManagerService.setupSchedulerPolicies();
    }
 
    private void startOtherServices() {
            .....
            mDisplayManagerService.windowManagerAndInputReady();
            mDisplayManagerService.systemReady(safeMode, mOnlyCore);
    }
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下面依次看这些方法。

2.1.执行DisplayManagerService()

启动过程中,首先会执行其构造方法:

@VisibleForTesting
    DisplayManagerService(Context context, Injector injector) {
        super(context);
        mInjector = injector;
        mContext = context;
        // android.display线程handler
        mHandler = new DisplayManagerHandler(DisplayThread.get().getLooper());
        // android.ui线程Handler
        mUiHandler = UiThread.getHandler();
        // 创建DisplayAdapter.Listener对象
        mDisplayAdapterListener = new DisplayAdapterListener();
        // 创建DisplayModeDirector对象
        mDisplayModeDirector = new DisplayModeDirector(context, mHandler);
        .......
        mSystemReady = false;
    }
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DisplayAdapterListener继承于DisplayAdapter.Listener,负责给DMS传递各个DisplayAdapter中发出的事件。DisplayModeDirector负责监听并选择系统中各类Display配置组合。

2.2.执行onStart()

接下来执行onStart()方法:

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
    public void onStart() {
        // 加载数据
        synchronized (mSyncRoot) {
            mPersistentDataStore.loadIfNeeded();
            loadStableDisplayValuesLocked();
        }
        // android.display线程中创建默认DisplayAdapter
        mHandler.sendEmptyMessage(MSG_REGISTER_DEFAULT_DISPLAY_ADAPTERS);
 
        // 向ServiceManager注册Binder Service
        publishBinderService(Context.DISPLAY_SERVICE, new BinderService(),
                true /*allowIsolated*/);
        // 注册Local Service
        publishLocalService(DisplayManagerInternal.class, new LocalService());
    }
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首先,利用PersistentDataStore加载display中的固定数据,这些数据都是以xml文件的形式,保存在/data/system/display-manager-state.xml中;
然后,在android.display线程中开始注册默认DisplayAdapter;
最后,将内部BinderService对象注册到ServiceManager中,将LocalService发布到LocalServices中,进行system_server内外部的交互。

注册默认DisplayAdapter通过registerDefaultDisplayAdapters()方法进行:

private void registerDefaultDisplayAdapters() {
    synchronized (mSyncRoot) {
        registerDisplayAdapterLocked(new LocalDisplayAdapter(
                mSyncRoot, mContext, mHandler, mDisplayAdapterListener));
        ......
    }
}
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这里创建LocalDisplayAdapter对象,并将LocalDisplayAdapter对象添加到DisplayAdapter列表中:

private void registerDisplayAdapterLocked(DisplayAdapter adapter) {
    mDisplayAdapters.add(adapter);  // 添加到DisplayAdapter列表
    adapter.registerLocked();       // DisplayAdapter中进行注册
}
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这里将执行各个DisplayAdapter.registerLocked()方法进行不同适配器的注册工作。在LocalDisplayAdapter中,会根据物理屏创建逻辑屏。这部分内容的详细分析见Android R DisplayManagerService模块(2) DisplayAdapter和DisplayDevice的创建

2.3.执行onBootPhase()

onStart()执行完毕之后,将执行onBootPhase()方法:

@Override
public void onBootPhase(int phase) {
    if (phase == PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY) {
        synchronized (mSyncRoot) {
            long timeout = SystemClock.uptimeMillis()
                    + mInjector.getDefaultDisplayDelayTimeout();
            // 超过timeout之后,如果mLogicalDisplays列表中还没有添加逻辑显示,则抛出异常
            while (mLogicalDisplays.get(Display.DEFAULT_DISPLAY) == null ||
                    mVirtualDisplayAdapter == null) {
                long delay = timeout - SystemClock.uptimeMillis();
                if (delay <= 0) {
                    throw new RuntimeException("Timeout waiting ....");
                }
                try {
                    mSyncRoot.wait(delay);
                } catch (InterruptedException ex) {
                }
            }
        }
    }
}
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PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY阶段是最早的一个启动阶段,当一些引导服务启动完毕后,启动后续服务时,检查DMS是否已经创建默认逻辑屏,如果在10s内没有完成默认LogicalDisplay的创建,则抛出异常。

SystemService的生命周期方法全部执行完毕,下面继续看启动过程中SytemServer执行的其他方法。

2.4.setupSchedulerPolicies()

public void setupSchedulerPolicies() {
    // 给android.display、android.anim、android.anim.lf三个线程设置组和CPU集
    Process.setThreadGroupAndCpuset(DisplayThread.get().getThreadId(),
            Process.THREAD_GROUP_TOP_APP);
    Process.setThreadGroupAndCpuset(AnimationThread.get().getThreadId(),
            Process.THREAD_GROUP_TOP_APP);
    Process.setThreadGroupAndCpuset(SurfaceAnimationThread.get().getThreadId(),
            Process.THREAD_GROUP_TOP_APP);
}
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这个方法中,给以上三个线程设置线程组和调度集,将线程组设为Process.THREAD_GROUP_TOP_APP,以确保更加高效的执行。

2.5.windowManagerAndInputReady()

当SystemServer中启动WindowManagerService和InputManagerService后,将调用此方法通知DMS:

// TODO: Use dependencies or a boot phase
public void windowManagerAndInputReady() {
    synchronized (mSyncRoot) {
        // 获取各模块进程内交互的LocalService对象
        mWindowManagerInternal = LocalServices.getService(WindowManagerInternal.class);
        mInputManagerInternal = LocalServices.getService(InputManagerInternal.class);
        // 请求WMS进行窗口更新流程
        scheduleTraversalLocked(false);
    }
}
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此方法中获得WMS和IMS各自的LocalService对象,然后将发起显示内容更新流程,请求WMS模块进行窗口更新。DMS和WMS联系非常紧密,通常当DMS中相关属性发生变化后,会通知WMS进行窗口更新,WMS在更新过程中也会通知DMS,应用来自窗口的Display相关属性。

2.6.systemReady()

这个方法是SystemServer中发起的最后一个调用,通知DMS启动完成:

public void systemReady(boolean safeMode, boolean onlyCore) {
    synchronized (mSyncRoot) {
        ......
        mSystemReady = true; // 启动完成
        // 将默认Display的top inset存储到persist.sys.displayinset.top中
        recordTopInsetLocked(mLogicalDisplays.get(Display.DEFAULT_DISPLAY));
    }
    // 设置监听
    mDisplayModeDirector.setListener(new AllowedDisplayModeObserver());
    // 启动
    mDisplayModeDirector.start();
    // 注册其他DisplayAdapter
    mHandler.sendEmptyMessage(MSG_REGISTER_ADDITIONAL_DISPLAY_ADAPTERS);
}
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会在该方法中通过mHandler发起注册其他DeviceAdapter的操作。最终完成四种DisplayAdapter的注册。

此时DMS的启动流程完成。整体来看,启动过程中没有涉及到比较复杂的流程,其时序图如下:

dms_start.jpg

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Android
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