Vsync同步機(jī)制 二

SurfaceFlinger Vsync初始化過程

DispVsync是軟件Vsync的信號(hào)源冷冗， 是SurfaceFlinger中的一個(gè)變量，在SurfaceFlinger的init方法中會(huì)根據(jù)DispVsync初始化相關(guān)Vsync相關(guān)的變量虫几。

void SurfaceFlinger::init() {
    ......
    sp<VSyncSource> vsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,
            vsyncPhaseOffsetNs, true, "app");
    mEventThread = new EventThread(vsyncSrc);
    sp<VSyncSource> sfVsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,
            sfVsyncPhaseOffsetNs, true, "sf");
    mSFEventThread = new EventThread(sfVsyncSrc);
    mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread);
    .......
    //如果HWC硬件有問題与学，就設(shè)置DispSync的周期模型為16.6ms
    if (mHwc->initCheck() != NO_ERROR) {
        mPrimaryDispSync.setPeriod(16666667);
    }
}

SurfaceFlinger的init方法中,根據(jù)mPrimaryDispSync分別創(chuàng)建了app的DisplaySyncSource對(duì)象，和一個(gè)SF的DisplaySyncSource對(duì)象薯定。然后根據(jù)App的DisplaySyncSource創(chuàng)建了一個(gè)App的EventThread隙轻，根據(jù)SF的DisplaySyncSource創(chuàng)建了一個(gè)SF的EventThread早敬。
上一篇分析了軟件Vsync產(chǎn)生過程，以及DispSyncSource大脉。接著看下EventThread。

EventThread

EventThread::EventThread(const sp<VSyncSource>& src)
    : mVSyncSource(src),
      mUseSoftwareVSync(false),
      mVsyncEnabled(false),
      mDebugVsyncEnabled(false),
      mVsyncHintSent(false) {
    
    //初始化mVSyncEvent數(shù)組水孩。
    //mVSyncEvent數(shù)組中的每個(gè)數(shù)組成員都代表一個(gè)顯示設(shè)備的Vsync事件镰矿。將這個(gè)事件timestamp初始化
    for (int32_t i=0 ; i<DisplayDevice::NUM_BUILTIN_DISPLAY_TYPES ; i++) {
        mVSyncEvent[i].header.type = DisplayEventReceiver::DISPLAY_EVENT_VSYNC;
        mVSyncEvent[i].header.id = 0;
        mVSyncEvent[i].header.timestamp = 0;
        mVSyncEvent[i].vsync.count =  0;
    }

    ......
}

EventThread 創(chuàng)建對(duì)象后會(huì)觸發(fā)onFirstRef方法，onFirstRef方法會(huì)觸發(fā)線程run方法執(zhí)行EventThread的threadloop方法俘种。

bool EventThread::threadLoop() {
    DisplayEventReceiver::Event event;
    //初始化一個(gè)Connection列表
    Vector< sp<EventThread::Connection> > signalConnections;
    //等待事件到來秤标，判斷是否需要觸發(fā)Connection回調(diào)，將需要觸發(fā)的Connection放入Connection列表中
    signalConnections = waitForEvent(&event);

    // 分發(fā)事件給listener
    const size_t count = signalConnections.size();
    for (size_t i=0 ; i<count ; i++) {
        const sp<Connection>& conn(signalConnections[i]);
        // 調(diào)用postEvent方法宙刘，將事件通知監(jiān)聽者
        status_t err = conn->postEvent(event);
        
        ......
    }
    return true;
}

// 等待事件到來
Vector< sp<EventThread::Connection> > EventThread::waitForEvent(
        DisplayEventReceiver::Event* event)
{
    Mutex::Autolock _l(mLock);
    Vector< sp<EventThread::Connection> > signalConnections;

    do {
        bool eventPending = false;
        bool waitForVSync = false;

        size_t vsyncCount = 0;
        nsecs_t timestamp = 0;
        //檢測(cè)mVSyncEvent數(shù)組苍姜，查看檢查具體設(shè)備是否有Vsync事件到來，mVSyncEvent[i].header.timestamp值不為0悬包，則表示有新的Vsync事件
        for (int32_t i=0 ; i<DisplayDevice::NUM_BUILTIN_DISPLAY_TYPES ; i++) {
            timestamp = mVSyncEvent[i].header.timestamp;
            if (timestamp) {
                //timeStamp 不為0衙猪， 表示有新的Vsync事件，將該事件存放到event中
                *event = mVSyncEvent[i];
                mVSyncEvent[i].header.timestamp = 0;
                vsyncCount = mVSyncEvent[i].vsync.count;
                break;
            }
        }

        if (!timestamp) {
            // 如果沒有Vsync事件布近，則查看下是否有其他事件
            eventPending = !mPendingEvents.isEmpty();
            if (eventPending) {
                // 有其他事件的話同樣存放到event中
                *event = mPendingEvents[0];
                mPendingEvents.removeAt(0);
            }
        }

        // 查找所有等待事件的Connection
        // mDisplayEventConnections保存的是注冊(cè)的Connection的,
        // SF EventThread線程里只有一個(gè)Connection, 而這個(gè)Connection主要是用來渲染
        // 而如果是APP EventThread, 這里會(huì)有多個(gè)connection
        size_t count = mDisplayEventConnections.size();
        for (size_t i=0 ; i<count ; i++) {
            sp<Connection> connection(mDisplayEventConnections[i].promote());
            if (connection != NULL) {
                bool added = false;
                //這里的connection->count的值的大小有如下含義
                // count >= 1 : continuous event. count is the vsync rate  如果在大于等于1垫释，表示會(huì)持續(xù)接收vsync event
                // count == 0 : one-shot event that has not fired    表示只接收一次
                // count ==-1 : one-shot event that fired this round / disabled   等于-1，表示不能再接收vsync事件了
                if (connection->count >= 0) {
                    waitForVSync = true;
                    if (timestamp) {
                        // 只接收一次Vsync事件撑瞧，接收到之后將count 設(shè)置為-1, 下次這個(gè)Connection便不在接收事件
                        if (connection->count == 0) {
                            connection->count = -1;
                            signalConnections.add(connection);
                            added = true;
                        } else if (connection->count == 1 ||
                                (vsyncCount % connection->count) == 0) {
                            // continuous event, and time to report it
                            signalConnections.add(connection);
                            added = true;
                        }
                    }
                }

                if (eventPending && !timestamp && !added) {
                    //添加到關(guān)注的Connection列表
                    signalConnections.add(connection);
                }
            } else {
                // we couldn't promote this reference, the connection has
                // died, so clean-up!
                mDisplayEventConnections.removeAt(i);
                --i; --count;
            }
        }

        ......

        // 既沒有vsync事件棵譬，也沒有其它pending的事件(hotplug事件)
        if (!timestamp && !eventPending) {
        
            if (waitForVSync) {
                
                bool softwareSync = mUseSoftwareVSync;
                nsecs_t timeout = softwareSync ? ms2ns(16) : ms2ns(1000);
                if (mCondition.waitRelative(mLock, timeout) == TIMED_OUT) {
                    if (!softwareSync) {
                        ALOGW("Timed out waiting for hw vsync; faking it");
                    }
                    //如果是driver的bug,如果硬件一直不上報(bào)vsync事件怎么辦？预伺？難道就一直等下去订咸？？那client不就餓死了么酬诀？
                    //所以這里如果driver不報(bào)vsync脏嚷，那么就軟件模擬一個(gè)vsync事件，這里的timeout是1000ms料滥，發(fā)一個(gè)
                    mVSyncEvent[0].header.type = DisplayEventReceiver::DISPLAY_EVENT_VSYNC;
                    mVSyncEvent[0].header.id = DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY;
                    mVSyncEvent[0].header.timestamp = systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);
                    mVSyncEvent[0].vsync.count++;
                }
            } else {
                //既沒有client, 又沒有硬件vsync事件然眼，那么就死等下去了
                mCondition.wait(mLock);
            }
        }
    //沒有事件則就行檢測(cè)消息或者等待    
    } while (signalConnections.isEmpty());

    //返回關(guān)注消息的Connection
    return signalConnections;
}

EventThread會(huì)開啟一個(gè)線程，該線程用于等待Vsync事件或者h(yuǎn)otplug事件葵腹。當(dāng)有任何一個(gè)事件到來的時(shí)候高每，EventThread線程會(huì)收集所有關(guān)注該事件的連接屿岂，通過Connection連接通知所有關(guān)注該事件的監(jiān)聽者.
EventThread中維護(hù)了一個(gè)Connection類型的列表 mDisplayEventConnections，該列表中維護(hù)了所有關(guān)注EventThread事件的監(jiān)聽者鲸匿，但是每次Vsync事件或者h(yuǎn)otplug事件到來時(shí)爷怀，并不是每一個(gè)在該列表中的監(jiān)聽者都會(huì)關(guān)心此次事件，我們要做的就是從列表中找出關(guān)心此次事件的監(jiān)聽者带欢，然后將消息傳遞給他.
但是运授，如何區(qū)分哪個(gè)Connection關(guān)心此次事件呢？
在每一個(gè)Connection中維護(hù)了一個(gè)count變量乔煞，該變量有三個(gè)取值吁朦。

  • count >= 1 : continuous event. count is the vsync rate 如果在大于等于1，表示會(huì)持續(xù)接收vsync event
  • count == 0 : one-shot event that has not fired 表示只接收一次渡贾，接收完這次事件以后就會(huì)將count修改成了-1
  • count ==-1 : one-shot event that fired this round / disabled 等于-1逗宜，表示不能再接收vsync事件了

根據(jù)這三種類型，將count >=0的 Connection添加到Connection列表空骚，然后統(tǒng)一發(fā)送消息纺讲，通知監(jiān)聽者。

count的值是什么時(shí)候修改呢囤屹？
就是在EventThread的requestNextVsync方法中.

void EventThread::requestNextVsync(
        const sp<EventThread::Connection>& connection) {
    Mutex::Autolock _l(mLock);
    if (connection->count < 0) {
        connection->count = 0;
        mCondition.broadcast();
    }
}

requstNextVsync表示請(qǐng)求接收下一次Vsync事件熬甚。在系統(tǒng)里APP和SurfaceFlinger都會(huì)利用該方法請(qǐng)求下一次Vsync到來的時(shí)候被叫起來做事情，也就是時(shí)候肋坚，雖然系統(tǒng)硬件每秒會(huì)有60個(gè)Vsync事件乡括，但是并不代表軟件Vsync每個(gè)Vsync都會(huì)做事情,也正是這樣，Android系統(tǒng)根據(jù)軟件Vsync來做事情冲簿，軟件Vsync又是根據(jù)硬件Vsync樣本來計(jì)算推測(cè)下一個(gè)Vsync的時(shí)間粟判。

MessageQueue和Connection

SurfaceFlinger init初始化的時(shí)候，創(chuàng)建了兩個(gè)EventThread峦剔，MessageQueue設(shè)置EventThread為SF的EventThread档礁。代碼如下

   sp<VSyncSource> sfVsyncSrc = new DispSyncSource(&mPrimaryDispSync,
            sfVsyncPhaseOffsetNs, true, "sf");
    mSFEventThread = new EventThread(sfVsyncSrc);
    mEventQueue.setEventThread(mSFEventThread);

DisplaySyncThread和EventThread已經(jīng)分析過了，直接看MessageQueue的setEventThread方法.

void MessageQueue::setEventThread(const sp<EventThread>& eventThread)
{
    mEventThread = eventThread;
    mEvents = eventThread->createEventConnection();
    mEventTube = mEvents->getDataChannel();
    mLooper->addFd(mEventTube->getFd(), 0, Looper::EVENT_INPUT,
            MessageQueue::cb_eventReceiver, this);
}


int MessageQueue::eventReceiver(int /*fd*/, int /*events*/) {
    ssize_t n;
    DisplayEventReceiver::Event buffer[8];
    while ((n = DisplayEventReceiver::getEvents(mEventTube, buffer, 8)) > 0) {
        for (int i=0 ; i<n ; i++) {
            if (buffer[i].header.type == DisplayEventReceiver::DISPLAY_EVENT_VSYNC) {

                mHandler->dispatchInvalidate();

                break;
            }
        }
    }
    return 1;
}

setEventThread做了什么工作吝沫？
1:調(diào)用SF EventThread的createEventConnection方法呻澜，創(chuàng)建MessageQueue和EventThread的連接，惨险，表示MessageQueue是SF EventThread的監(jiān)聽者. 這個(gè)連接會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Socket通信羹幸， EventThread端持有Socket Server端,MessageQueue持有Socket Client端.
2:獲取mEvent的Socket的Client端，Socket創(chuàng)建在EventTube中辫愉，不在詳細(xì)分析.
3:獲取到Socket Client的文件描述符fd,添加到MessageQueue的Looper中進(jìn)行監(jiān)控.檔EventThread發(fā)送通知消息的時(shí)候栅受，回調(diào)cb_eventReceiver方法.
4:收到eventReceiver回調(diào)后，發(fā)送Handler消息給MessageQueue消息隊(duì)列，由MessageQueue的handlerMessage調(diào)用SurfaceFlinger處理. 以前我們講過,MessageQueue作為SurfaceFlinger的主線程屏镊，此時(shí)就交由SurfaceFliger主線程來處理合成了

總結(jié)

Vsync產(chǎn)生過程

Vsync產(chǎn)生過程如上圖:
1：HWC產(chǎn)生硬件Vsync信號(hào)依疼，添加到DispSync樣本中
2：DispSync計(jì)算周期和偏差，然后根據(jù)APP和SF設(shè)置的時(shí)間偏差而芥，根據(jù)Vsync信號(hào)各自計(jì)算SF和APP Vsync回調(diào)時(shí)間.
3：DispSync通過VsyncSource通知了App 和 SF的EventThread線程
4：APP EventThread暫時(shí)不管律罢， SF的EventThread收到消息后，收集對(duì)該Vsync事件感興趣的監(jiān)聽者棍丐，發(fā)送消息命令误辑，通過Connection Socket的服務(wù)端來通知客戶端。
5：MessageQueue作為SF EventThread的監(jiān)聽者歌逢，和EventThread創(chuàng)建了Connection巾钉，監(jiān)聽了Connection Socket 客戶端，監(jiān)聽消息秘案。收到消息后通過Message的Handler發(fā)送到SF的主線程 MessageQueue消息隊(duì)列中.
6:MessageQueue消息隊(duì)列handleMessage處理消息睛琳，調(diào)用SF的invlidate來更新合成圖像。

此時(shí)Vsync整個(gè)流程就簡單分析完成了

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