App的启动过程（9）surfaceflinger对vsync的处理

缺乏、安全感 2022-06-15 11:26 407阅读 0赞

这个onVSyncReceived函数不复杂，感觉就是打开vsync，关掉vsync，但是要弄明白，还是要从surfaceflinger的初始化开始：

先简单概括下vsync信号的传递:首先是HWComposer产生vsync，通过回调hook\_vsync，在通过mEventHandler.onVSyncReceived(disp,timestamp);到surfaceflinger的onVSyncReceived，接着到DispSync的threadLoop，通过回调mCallback->onDispSyncEvent到，DispSyncSource中的onDispSyncEvent，然后到EventThread中的onVSyncEvent，最后在EventThread的threadLoop中通过postEvent把vsync传给需要的用户，这里主要是surfaceflinger的合成线程和应用程序的渲染线程。

下面详细分析这个过程：

void SurfaceFlinger::init() \{

sp<VSyncSource>vsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,

vsyncPhaseOffsetNs,true, "app");

mEventThread= new EventThread(vsyncSrc, \*this);

sp<VSyncSource>sfVsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,

sfVsyncPhaseOffsetNs,true, "sf");

mSFEventThread= new EventThread(sfVsyncSrc, \*this);

mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread);

这里创建了2个EventThread线程，一个跟app的渲染线程有关，每个app都对应一个渲染线程RenderThread，这个线程也需要接收vsync事件，具体就是通过在RenderThread中创建DisplayEventReceiver实例，通过这个mDisplayEventReceiver调用surfaceflinger的函数：createDisplayEventConnection，这个函数会注册回调到EventThread中，这样EventThread就可以把vsync通知到RenderThread；

一个跟surfaceflinger的合成线程有关，同时把这个EventThread跟surfaceflinger的事件管理mEventQueue建立了联系，具体就是通过函数：mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread);

创建EventThread时，还有2个类：DispSyncSource和DispSync，其实app和surfaceflinger使用的vsync信号并不是真正的硬件vsync，而是属于sw vsync，这两个sw vsync是根据硬件HWCvsync添加一定的偏移计算出来的，目的是为了防止app和surfaceflinger同时被唤醒进行渲染、合成显示，造成争夺cpu资源。完成这个任务就是DispSync，DispSync利用显示设备的硬件vsync信号周期性的特征，在硬件vsync信号特定的偏移处周期性执行回调函数，也就是说只要硬件的vsync周期性地到来，DispSync就会在vsync信号到来的特定时间偏移点，调用相应的回调函数。每次收到一个硬件产生的vsync信号，都会判断是否有必要继续产生硬件vsync，这个判断是通过：addPresentFence和addResyncSample来确定的，只有认为与硬件的vsync信号有偏离时，才要启动硬件产生vsync，否则就关闭硬件的vsync，它代表硬件的vsync信号。具体代码如下：

void SurfaceFlinger::onVSyncReceived(inttype, nsecs\_t timestamp) \{

//这里是接收到硬件vsync后，判断是否要硬件继续产生vsync，是就调用：enableHardwareVsync();否则调用：disableHardwareVsync(false)

needsHwVsync =mPrimaryDispSync.addResyncSample(timestamp);

if (needsHwVsync)\{

enableHardwareVsync();

\} else \{

disableHardwareVsync(false); \}

classDispSyncSource : public VSyncSource, private DispSync::Callback \{\}

另外一个类：DispSyncSource，它继承自VSyncSource，并实现了DispSync的回调接口，DispSyncSource代表了一个vsync源，实际是通过DispSync定义的事件模型来维护一个vsync信号源，当有vsync信号时，就通知到EventThread类，DispSyncSource可以认为是DispSync跟EventThread之间的桥梁，vsync源是否依赖于硬件真实的vsync，EventThread不用关心。

在surfaceflinger初始化时，除了2个EventThread外，还有一个线程：EventControlThread，

这个线程是控制打开、关闭硬件的vsync源。

bool EventControlThread::threadLoop() \{

mFlinger->setVsyncEnabled(HWC\_DISPLAY\_PRIMARY,mVsyncEnabled);

mFlinger->eventControl(HWC\_DISPLAY\_PRIMARY,SurfaceFlinger::EVENT\_VSYNC,

mVsyncEnabled);

void SurfaceFlinger::eventControl(int disp,int event, int enabled) \{

getHwComposer().eventControl(disp,event, enabled);

EventThread，EventControlThread这两个线程实例化时都会执行其onFirstRef方法，然后run起来，都进入了wait，等待后续被唤醒，什么时候被唤醒，下面的分析中会有答案。

接下来看下vsync是怎样触发了surfaceflinger的合成、显示工作的。

先从init中的这句调用开始：mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread);

mEventQueue（MessageQueue）是surfaceflinger的消息循环机制的管理者，这个函数调用就把MessageQueue跟EventThread建立了连接，这样surfaceflinger才能真正收到HWC的vsync信号。

void MessageQueue::setEventThread(constsp<EventThread>& eventThread)\{

//首先通过eventThread创建了一个Connection，这个Connection会保存在一个容器中：mDisplayEventConnections，接着得到了vsync信号通知的BitTube，本质上是UDS，然后监听这个BitTube中的socket，并指定了回调函数：MessageQueue::cb\_eventReceiver，这样一旦把vsync写入到BitTube，cb\_eventReceiver就会被调用，这就实现了进程间通信。  
 mEventThread = eventThread;

mEvents= eventThread->createEventConnection();

mEventTube= mEvents->getDataChannel();

mLooper->addFd(mEventTube->getFd(),0, Looper::EVENT\_INPUT,

MessageQueue::cb\_eventReceiver,this);

在继续分析vsync的处理前，先看surfaceflinger的init中一段跟显示初始化相关的代码。就是：initializeDisplays();

void SurfaceFlinger::initializeDisplays() \{

flinger->onInitializeDisplays(); -->void SurfaceFlinger::onInitializeDisplays()\{\} \--> void SurfaceFlinger::setPowerModeInternal(const sp<DisplayDevice>& hw,);

void SurfaceFlinger:: setPowerModeInternal (…)\{

// setPowerModeInternal这个函数在屏幕点亮时也会被调用，

if(currentMode == HWC\_POWER\_MODE\_OFF) \{

mEventThread->onScreenAcquired();

resyncToHardwareVsync(true);

//前面说过，EventThread运行后就wait了，这里的mCondition.broadcast()会唤醒这个线程。

void EventThread::onScreenAcquired() \{

mCondition.broadcast();

//这个函数的功能就是打开HWC的vsync功能，

void SurfaceFlinger::resyncToHardwareVsync(boolmakeAvailable) \{

//获取Hwc的信号发送间隔，然后设置到mPrimaryDispSync

constnsecs\_t period = getHwComposer().getRefreshPeriod(HWC\_DISPLAY\_PRIMARY);

mPrimaryDispSync.setPeriod(period);

//调用mEventControlThread打开HWC的vsync功能。

if(!mPrimaryHWVsyncEnabled) \{

mPrimaryDispSync.beginResync();

mEventControlThread->setVsyncEnabled(true);

//在onVSyncReceived时，mPrimaryHWVsyncEnabled这个值是其中一个判断条件。

mPrimaryHWVsyncEnabled= true;

下面就分析EventThread这个线程的核心函数：threadLoop。

// threadLoop中先调用了waitForEvent，然后循环分发vsync给监听者。

bool EventThread::threadLoop() \{

signalConnections= waitForEvent(&event);

constsize\_t count = signalConnections.size();

for(size\_t i=0 ; i<count ; i++) \{

constsp<Connection>& conn(signalConnections\[i\]);

status\_terr = conn->postEvent(event);

// waitForEvent中也有关闭、开启vsync信号的调用，真正开关vsync的是EventControlThread，这里的调用enableVSyncLocked、disableVSyncLocked并不是真的开关硬件的vsync功能，只是向DispSync添加和删除信号的监听者，通过添加监听者，新的监听者就能收到Hwc的Vsync信号，而一旦删除，EventThread就不再接收消息，就等于关闭了vsync信号。

Vector<sp<EventThread::Connection> > EventThread::waitForEvent()\{

if(timestamp && !waitForVSync) \{

disableVSyncLocked();

\} else if(!timestamp && waitForVSync) \{

enableVSyncLocked();

void EventThread::enableVSyncLocked() \{

mVSyncSource->setCallback(static\_cast<VSyncSource::Callback\*>(this));

mVSyncSource->setVSyncEnabled(true);

virtual void DispSyncSource ::setVSyncEnabled(boolenable) \{

if(enable) \{

status\_terr = mDispSync->addEventListener(mName, mPhaseOffset,

static\_cast<DispSync::Callback\*>(this));

\} else \{

status\_t err =mDispSync->removeEventListener(static\_cast<DispSync::Callback\*>(this));

接下来waitforEvent会通过mCondition.waitRelative()，mCondition.wait()进入等待，等待vsync信号的到来。

下面看当vsync到来时，系统到底是怎么处理的？

不管vsync是硬件发出、还是软件发出，surfaceflinger（EventHandler）收到vsync后的处理函数都是：onVSyncReceived。

void SurfaceFlinger::onVSyncReceived(inttype, nsecs\_t timestamp) \{

//返回值会决定是否要关闭硬件的vsync

needsHwVsync= mPrimaryDispSync.addResyncSample(timestamp);

if(needsHwVsync) \{

enableHardwareVsync();

\}else \{

disableHardwareVsync(false); \}

先看addResyncSample，这个函数一方面会唤醒DispSyncThread线程，调用注册的回调，另一方面返回值决定是否关闭Hwc的vsync源。只关注重点函数的调用。

bool DispSync::addResyncSample(nsecs\_ttimestamp) \{

updateModelLocked();

void DispSync::updateModelLocked() \{

// mThread就是DispSyncThread，mCond.signal()会唤醒处于等待中的这个线程

mThread->updateModel(mPeriod,mPhase, mReferenceTime);à mCond.signal();

// mModelUpdated这个值为true，会让addResyncSample的返回值为false，进而会调用disableHardwareVsync(false);关闭Hwc的vsync源，关闭了vsync源后，关闭vsync后，Hwc不会再周期性的调用SurfaceFlinger::onVSyncReceived了，等于说后续是DispSync代替Hwc维护了一个vsync源。什么时候可能会再次打开？一种情况是每次点亮屏幕时，还有一种情况就是处理显示合成时会判断要不要打开Hwc的vsync源，具体是函数在函数：SurfaceFlinger::postComposition中。

mModelUpdated= true;

接着看DispSyncThread醒来后，怎样执行回调函数的？

virtual bool DispSyncThread::threadLoop() \{

//计算下一次的vsync时间

targetTime= computeNextEventTimeLocked(now);

// gatherCallbackInvocationsLocked是从mEventListeners中取出之前注册的监听者，放到容器callbackInvocations中，而监听者的来源，在EventThread中已经分析了，就是通过waitForEventà enableVSyncLockedà setVSyncEnabledà addEventListener添加的。

callbackInvocations= gatherCallbackInvocationsLocked(now);

//调用容器中的所有回调。

fireCallbackInvocations(callbackInvocations);

void fireCallbackInvocations(constVector<CallbackInvocation>& callbacks) \{

for(size\_t i = 0; i < callbacks.size(); i++) \{

callbacks\[i\].mCallback->onDispSyncEvent(callbacks\[i\].mEventTime); \}

这里的onDispSyncEvent就是EventThread的函数。

void EventThread::onVSyncEvent(nsecs\_ttimestamp) \{

//设置事件的类型，唤醒EventThread线程，进入threadLoop中。

mVSyncEvent\[0\].header.type= DisplayEventReceiver::DISPLAY\_EVENT\_VSYNC;

mCondition.broadcast();

//通过postEvent循环分发事件给监听者。