前言
surfaceflinger既是一个独立进程，也是一个公共服务，它可以跟system_server交互，也可以直接和应用进程交互，还能跟底层HW Composer交互。这些操作都是通过Binder实现IPC（跟HWC是通过Aidl HAL）。
在surfaceflinger进程内部，提供了两个IPC服务来支撑和system_server/APP进程的交互。
整个交互架构上，提供了统一的接口层——SurfaceComposerClient，从而避免应用进程直接获取服务接口和交互实现。
本篇文章中，将对surfaceflinger进程进行跨进程通信（IPC）的接口服务、以及跨进程交互组件进行说明总结。
一、surfaceflinger进程IPC接口服务
1.1、IPC接口定义和注册
在surfaceflinger启动时，创建并注册了两个Binder 服务，用于和其他进程间进行交互：
// frameworks/native/services/surfaceflinger/main_surfaceflinger.cpp
int main(int, char**) {
// 注册ISurfaceComposer到servicemanager
sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());
sm->addService(String16(SurfaceFlinger::getServiceName()), flinger, false,
IServiceManager::DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | IServiceManager::DUMP_FLAG_PROTO);
// 注册gui::ISurfaceComposer到servicemanager
sp<SurfaceComposerAIDL> composerAIDL = sp<SurfaceComposerAIDL>::make(flinger);
sm->addService(String16("SurfaceFlingerAIDL"), composerAIDL, false,
IServiceManager::DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | IServiceManager::DUMP_FLAG_PROTO);
return 0;
}
1.1.1、ISurfaceComposer接口
SurfaceFlinger类继承于BnSurfaceComposer，而BnSurfaceComposer是ISurfaceComposer接口的实现：
// frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.h
class SurfaceFlinger : public BnSurfaceComposer { ...... }
// frameworks/native/libs/gui/include/gui/ISurfaceComposer.h
class BnSurfaceComposer: public BnInterface<ISurfaceComposer> { ...... }
因此，SurfaceFlinger类在完成向ServiceManager的注册后便具有IPC能力。
1.1.2、gui::ISurfaceComposer接口
gui::ISurfaceComposer是Android T上通过AIDL的方式生成的服务接口，aidl文件位于如下位置中：
// frameworks/native/libs/gui/aidl/android/gui/ISurfaceComposer.aidl
interface ISurfaceComposer {
.......
}
surfaceflinger进程中，让SurfaceComposerAIDL继承了gui::BnSurfaceComposer：
// frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.h
class SurfaceComposerAIDL : public gui::BnSurfaceComposer { ... }
如果需要在SurfaceComposerAIDL中新增接口，就必须要修改ISurfaceComposer.aidl文件。
通过SurfaceComposerAIDL，可以分担一部分SurfaceFlinger的跨进程压力。
SurfaceFlinger和SurfaceComposerAIDL的类关系如下图所示：
1.2、IPC服务获取方式
在完成向ServiceManager的注册后，就可以直接获取对应的IPC服务句柄了，Java层通过如下方式可获取SurfaceFlinger（ISurfaceComposer）服务：
// 获取ISurfaceComposer服务
IBinder sf = ServiceManager.getService("SurfaceFlinger");
if (sf != null) {
reply = Parcel.obtain();
data = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken("android.ui.ISurfaceComposer");
sf.transact(/* LAYER_TRACE_STATUS_CODE */ 1026, data, reply, 0 /* flags */);
return reply.readBoolean();
}
C++层通过如下方式获取SurfaceFlinger（ISurfaceComposer）服务和SurfaceComposerAIDL（gui::ISurfaceComposer）服务：
// 获取SurfaceFlinger服务
const String16 name("SurfaceFlinger");
sp<ISurfaceComposer> mComposerService = waitForService<ISurfaceComposer>(name);
// 获取SurfaceComposerAIDL服务
const String16 name("SurfaceFlingerAIDL");
sp<gui::ISurfaceComposer> mComposerService = waitForService<gui::ISurfaceComposer>(name);
不过，应用进程跟surfaceflinger进程的通信，更多地是通过一个“中间层”SurfaceComposerClient来进行，SurfaceComposerClient中通过以上方法获取surfaceflinger进程IPC服务，并将应用进程参数传递给surfaceflinger。
1.3、surfaceflinger服务端的响应
当客户端直接通过IPC服务的方式或通过SurfaceComposerClient发起跟surfaceflinger的交互后，surfaceflinger作为服务端进行响应，执行各自的onTransact()方法。
1.3.1、ISurfaceComposer::onTransact()
如果是ISurfaceComposer服务调用，会执行ISurfaceComposer::onTransact()方法：
// frameworks/native/libs/gui/ISurfaceComposer.cpp
status_t BnSurfaceComposer::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
switch (code) {
case SET_TRANSACTION_STATE: {
......
}
}
......
}
SurfaceFlinger类重写了该方法，因此，在收到来自其他进程的调用后，会优先执行父类方法，当父类方法没法满足时，执行子类中的逻辑：
// frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp
status_t SurfaceFlinger::onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply,
uint32_t flags) {
if (const status_t error = CheckTransactCodeCredentials(code); error != OK) {
return error;
}
// 优先执行父类方法
status_t err = BnSurfaceComposer::onTransact(code, data, reply, flags);
if (err == UNKNOWN_TRANSACTION || err == PERMISSION_DENIED) {
.....
int n;
switch (code) {
case 1000: // Unused.
......
}
}
}
1.3.2、gui::ISurfaceComposer::onTransact()
如果是来自gui::ISurfaceComposer服务的调用，由于它是通过aidl生成，因此直接会执行到对应方法，这些方法基本都被SurfaceComposerAIDL类进行了重写，如设置亮度接口：
// frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp
binder::Status SurfaceComposerAIDL::setDisplayBrightness(const sp<IBinder>& displayToken,
const gui::DisplayBrightness& brightness) {
status_t status = checkControlDisplayBrightnessPermission();
if (status == OK) {
status = mFlinger->setDisplayBrightness(displayToken, brightness);
}
return binderStatusFromStatusT(status);
}
二、IPC相关组件
这里对应用进程和surfaceflinger进程在View内容更新过程中进行IPC时，涉及到的三个类进行下介绍：SurfaceComposerClient、SurfaceControl、SurfaceControl.Transaction。
2.1、SurfaceComposerClient
应用进程与surfaceflinger交互过程中，除特殊场景外，并不会直接获取服务接口进行通信，也不推荐这种方式。系统提供了统一的接口层——SurfaceComposerClient，作为surfaceflinger进程和应用进程间的“中间件”，进行IPC交互。此外，从SurfaceComposerClient命名看，就是SurfaceComposer的客户端，相对应的服务端正是SurfaceFlinger。
SurfaceComposerClient中，获取SurfaceComposerAIDL服务实例如下：
// frameworks/native/libs/gui/SurfaceComposerClient.cpp
// 获取SurfaceComposerAIDL服务实例
/*static*/ sp<gui::ISurfaceComposer> ComposerServiceAIDL::getComposerService() {
ComposerServiceAIDL& instance = ComposerServiceAIDL::getInstance();
std::scoped_lock lock(instance.mMutex);
if (instance.mComposerService == nullptr) {
if (ComposerServiceAIDL::getInstance().connectLocked()) {
WindowInfosListenerReporter::getInstance()->reconnect(instance.mComposerService);
}
}
return instance.mComposerService;
}
bool ComposerServiceAIDL::connectLocked() {
const String16 name("SurfaceFlingerAIDL");
mComposerService = waitForService<gui::ISurfaceComposer>(name);
if (mComposerService == nullptr) {
return false; // fatal error or permission problem
}
// Create the death listener.
class DeathObserver : public IBinder::DeathRecipient {
ComposerServiceAIDL& mComposerService;
virtual void binderDied(const wp<IBinder>& who) {
mComposerService.composerServiceDied();
}
public:
explicit DeathObserver(ComposerServiceAIDL& mgr) : mComposerService(mgr) {}
};
mDeathObserver = new DeathObserver(*const_cast<ComposerServiceAIDL*>(this));
IInterface::asBinder(mComposerService)->linkToDeath(mDeathObserver);
return true;
}
获取SurfaceFlinger服务实例如下：
// frameworks/native/libs/gui/SurfaceComposerClient.cpp
// 获取SurfaceFlinger服务实例
/*static*/ sp<ISurfaceComposer> ComposerService::getComposerService() {
ComposerService& instance = ComposerService::getInstance();
Mutex::Autolock _l(instance.mLock);
if (instance.mComposerService == nullptr) {
if (ComposerService::getInstance().connectLocked()) {
ALOGD("ComposerService reconnected");
}
}
return instance.mComposerService;
}
bool ComposerService::connectLocked() {
const String16 name("SurfaceFlinger");
mComposerService = waitForService<ISurfaceComposer>(name);
if (mComposerService == nullptr) {
return false; // fatal error or permission problem
}
// Create the death listener.
class DeathObserver : public IBinder::DeathRecipient {
ComposerService& mComposerService;
virtual void binderDied(const wp<IBinder>& who) {
mComposerService.composerServiceDied();
}
public:
explicit DeathObserver(ComposerService& mgr) : mComposerService(mgr) { }
};
mDeathObserver = new DeathObserver(*const_cast<ComposerService*>(this));
IInterface::asBinder(mComposerService)->linkToDeath(mDeathObserver);
return true;
}
2.2、SurfaceControl
SurfaceControl是暴露给外部进程用于操作surfaceflinger进程中Layer的句柄，它定义了图形缓冲数据、元数据、大小等多个属性，来描述如何显示一个Layer。当实例化一个SurfaceControl时，便会创建一个对应的Layer，并且将持有这个Layer的句柄（LayerHandle），通过LayerHandle管理Layer的保留和销毁。
应用进程的View在绘制过程中，就是将各类图形属性设置给SurfaceControl，并最终同步给surfaceflinger进行合成。
关于SurfaceControl的创建及更多细节，见《[SurfaceFlinger-07-Layer创建流程]) 》。
2.3、SurfaceControl.Transaction
SurfaceControl.Transaction是SurfaceControl中的静态内部类（以下简称Transaction），它作为一个“事务”，负责将设置给SurfaceControl的属性在同一帧内提交给surfaceflinger进行操作。
当应用进程进行View内容更新时，大致步骤如下：
- 第一步：应用进程将图形数据设置给SurfaceControl：
// frameworks/base/core/java/com/android/internal/policy/TransitionAnimation.java
public static void configureScreenshotLayer(SurfaceControl.Transaction t, SurfaceControl layer,
ScreenCapture.ScreenshotHardwareBuffer buffer) {
// 为SurfaceControl对象设置一个Buffer
t.setBuffer(layer, buffer.getHardwareBuffer());
// 设置DataSpace
t.setDataSpace(layer, buffer.getColorSpace().getDataSpace());
// Avoid showing dimming effect for HDR content when running animation.
if (buffer.containsHdrLayers()) {
t.setDimmingEnabled(layer, false);
}
t.show(mAnimLeash);
// 设置mSurfaceControl的区域
t.setCrop(mSurfaceControl, new Rect(0, 0, mEndWidth, mEndHeight));
}
2. 第二步：完成设置后，通过Transaction.apply()一次性将数据传递给SurfaceComposerClient：
Transaction t = new Transaction();
......
// 开始提交
t.apply();
- 第三步：收到
apply()后，SurfaceComposerClient中向SurfaceFlinger发起调用：
// frameworks/native/libs/gui/SurfaceComposerClient.cpp
status_t SurfaceComposerClient::Transaction::apply(bool synchronous, bool oneWay) {
......
sp<ISurfaceComposer> sf(ComposerService::getComposerService());
sf->setTransactionState(mFrameTimelineInfo, composerStates, displayStates, flags, applyToken,
mInputWindowCommands, mDesiredPresentTime, mIsAutoTimestamp,
mUncacheBuffers, hasListenerCallbacks, listenerCallbacks, mId,
mMergedTransactionIds);
return NO_ERROR;
}
除View的绘制和刷新之外，system_server和surfaceflinger之间屏幕状态的更新也是通过Transaction进行设置，这部分具体细节，见《SurfaceFlinger03-Transaction基础 》。
