根據(jù)官方文檔可知：
SurfaceFlinger 從WindowManager處接收buffers和window 相關(guān)數(shù)據(jù)。
然后SurfaceFlinger 將buffers和window相關(guān)數(shù)據(jù)，合成一個(gè)Layer，發(fā)送給WindowManager，由WindowManager操控顯示在屏幕上。fling有扔，擲，拋的意思。flinger是指扔的人。SurfaceFlinger將Surface扔給WindowManager。
SurfaceFlinger的作用就是合成Layer。
Layer與Surface的關(guān)系如下：
Layer = Surface + SurfaceControl
這里其實(shí)關(guān)于surface和layer的解釋并不直觀。
Android opengl es的資料遠(yuǎn)不如opengl多（特別是在我并不想看源碼的情況下）。可以參考opengl相關(guān)書籍。很多東西找不到詳細(xì)的資料解釋，原因是代碼很多地方并不是原創(chuàng)而是移植，因此只有使用類文檔，原理并不詳細(xì)。有時(shí)候看技術(shù)文檔，一層層地減少信息量，到了后來都是精簡(jiǎn)版的信息，會(huì)對(duì)理解造成阻礙，甚至有時(shí)候會(huì)造成錯(cuò)誤理解。
Layer的合成過程這個(gè)過程類似于《OpenGL超級(jí)寶典》中的將繪圖坐標(biāo)映射到窗口，而繪圖坐標(biāo)，就類似于Surface，SurfaceControl類似下面的映射的選擇，控制如何映射（例如存在2種不同的映射，具體如何映射是需要定義的，window 相關(guān)數(shù)據(jù)例如屏幕大小等在發(fā)送給SurfaceFlinger 后，還需要一個(gè)對(duì)象去控制映射），然后就是繪圖坐標(biāo)進(jìn)行映射，這個(gè)過程相當(dāng)于SurfaceFlinger 使用Surface+ SurfaceControl去合成 Layer，最終顯示在窗口需要的圖形就是 Layer。
出處：OpenGL超級(jí)寶典第五版第一章 3D圖形和opengl簡(jiǎn)介
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Surface contain BufferQueue
Surface 包含BufferQueue。
實(shí)際上Surface 就類似opengl中的幀緩沖區(qū)對(duì)象(FBO：FramebufferObject)的概念。
由于譯本可能會(huì)導(dǎo)致理解上存在一定誤差，建議中英文對(duì)照去看。網(wǎng)上均可下載。
例如當(dāng)時(shí)看這本書的時(shí)候，不太能理解緩沖區(qū)的概念，后面一看buffer這個(gè)名詞就比較好理解了。
FBO是包含了buffer的一個(gè)Object，并不占用存儲(chǔ)空間，真正占用存儲(chǔ)空間的是buffer，這個(gè)buffer存儲(chǔ)了可以渲染的數(shù)據(jù)（例如RGB或YUV等數(shù)據(jù)），這個(gè)Object在Android中定義為Surface類，Surface存儲(chǔ)的buffer是GraphicBuffer,GraphicBuffer存儲(chǔ)在BufferQueue中。如果想深入了解
GraphicBuffer可以參考這篇:Android P 圖像顯示系統(tǒng)（二）GraphicBuffer和Gralloc分析關(guān)于
BufferQueue可以參考:深入淺出Android BufferQueueBufferQueue分析：Buffer隊(duì)列
我并沒有怎么看懂，粗略看了下，C++看的我頭痛?；叵肫饋砀暗囊粋€(gè)做c++的同事聯(lián)調(diào)代碼的時(shí)候?qū)Ψ奖硎緅ava看得也很頭痛。語言有時(shí)候真的是很大障礙，至少對(duì)我來說是這樣。
出處：https://source.android.com/devices/graphics/arch-bq-gralloc
使用方創(chuàng)建并擁有 BufferQueue 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且可存在于與其生產(chǎn)方不同的進(jìn)程中。當(dāng)生產(chǎn)方需要緩沖區(qū)時(shí)，它會(huì)通過調(diào)用dequeueBuffer()從 BufferQueue 請(qǐng)求一個(gè)可用的緩沖區(qū)，并指定緩沖區(qū)的寬度、高度、像素格式和使用標(biāo)記。然后，生產(chǎn)方填充緩沖區(qū)并通過調(diào)用queueBuffer()將緩沖區(qū)返回到隊(duì)列。接下來，使用方通過acquireBuffer()獲取該緩沖區(qū)并使用該緩沖區(qū)的內(nèi)容。當(dāng)使用方操作完成后，它會(huì)通過調(diào)用releaseBuffer()將該緩沖區(qū)返回到隊(duì)列。同步框架可控制緩沖區(qū)在 Android 圖形管道中移動(dòng)的方式。
BufferQueue 的一些特性（例如可以容納的最大緩沖區(qū)數(shù)）由生產(chǎn)方和使用方聯(lián)合決定。但是，BufferQueue 會(huì)根據(jù)需要分配緩沖區(qū)。除非特性發(fā)生變化，否則將會(huì)保留緩沖區(qū)；例如，如果生產(chǎn)方請(qǐng)求具有不同大小的緩沖區(qū)，則系統(tǒng)會(huì)釋放舊的緩沖區(qū)，并根據(jù)需要分配新的緩沖區(qū)。
BufferQueue 永遠(yuǎn)不會(huì)復(fù)制緩沖區(qū)內(nèi)容，因?yàn)橐苿?dòng)如此多的數(shù)據(jù)是非常低效的操作。相反，緩沖區(qū)始終通過句柄進(jìn)行傳遞。
出處：https://source.android.com/devices/graphics/arch-sh
用于顯示 Surface 的 BufferQueue 通常配置為三重緩沖。緩沖區(qū)是按需分配的，因此，如果生產(chǎn)方足夠緩慢地生成緩沖區(qū)（例如在 60 fps 的顯示屏上以 30 fps 的速度進(jìn)行緩沖），隊(duì)列中可能只有兩個(gè)分配的緩沖區(qū)。按需分配緩沖區(qū)有助于最大限度地減少內(nèi)存消耗。您可以看到與 dumpsys SurfaceFlinger 輸出中每個(gè)層級(jí)相關(guān)的緩沖區(qū)的摘要。
簡(jiǎn)單來說就是：Buffer隊(duì)列中存在一個(gè)或多個(gè)buffer（按需分配，通常是三重緩沖），所謂3重緩沖，就是使用3個(gè)buffer去存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)，2重緩沖就是使用2個(gè)buffer。BufferQueue通過handle進(jìn)行傳遞buffer中的內(nèi)容而不是copy（類似于handle+MessageQueue）。
下面來看看surface的雙緩沖。
//frameworks\native\libs\gui\Surface.cpp
status_t Surface::lock(
ANativeWindow_Buffer* outBuffer, ARect* inOutDirtyBounds)
{
if (mLockedBuffer != 0) {
ALOGE("Surface::lock failed, already locked");
return INVALID_OPERATION;
}
if (!mConnectedToCpu) {
int err = Surface::connect(NATIVE_WINDOW_API_CPU);
if (err) {
return err;
}
// we're intending to do software rendering from this point
setUsage(GRALLOC_USAGE_SW_READ_OFTEN | GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_OFTEN);
}
ANativeWindowBuffer* out;
int fenceFd = -1;
status_t err = dequeueBuffer(&out, &fenceFd);
ALOGE_IF(err, "dequeueBuffer failed (%s)", strerror(-err));
if (err == NO_ERROR) {
sp<GraphicBuffer> backBuffer(GraphicBuffer::getSelf(out));
const Rect bounds(backBuffer->width, backBuffer->height);
Region newDirtyRegion;
if (inOutDirtyBounds) {
newDirtyRegion.set(static_cast<Rect const&>(*inOutDirtyBounds));
newDirtyRegion.andSelf(bounds);
} else {
newDirtyRegion.set(bounds);
}
// figure out if we can copy the frontbuffer back
const sp<GraphicBuffer>& frontBuffer(mPostedBuffer);
const bool canCopyBack = (frontBuffer != 0 &&
backBuffer->width == frontBuffer->width &&
backBuffer->height == frontBuffer->height &&
backBuffer->format == frontBuffer->format);
if (canCopyBack) {
// copy the area that is invalid and not repainted this round
const Region copyback(mDirtyRegion.subtract(newDirtyRegion));
if (!copyback.isEmpty()) {
copyBlt(backBuffer, frontBuffer, copyback, &fenceFd);
}
} else {
// if we can't copy-back anything, modify the user's dirty
// region to make sure they redraw the whole buffer
newDirtyRegion.set(bounds);
mDirtyRegion.clear();
Mutex::Autolock lock(mMutex);
for (size_t i=0 ; i<NUM_BUFFER_SLOTS ; i++) {
mSlots[i].dirtyRegion.clear();
}
}
{ // scope for the lock
Mutex::Autolock lock(mMutex);
int backBufferSlot(getSlotFromBufferLocked(backBuffer.get()));
if (backBufferSlot >= 0) {
Region& dirtyRegion(mSlots[backBufferSlot].dirtyRegion);
mDirtyRegion.subtract(dirtyRegion);
dirtyRegion = newDirtyRegion;
}
}
mDirtyRegion.orSelf(newDirtyRegion);
if (inOutDirtyBounds) {
*inOutDirtyBounds = newDirtyRegion.getBounds();
}
void* vaddr;
status_t res = backBuffer->lockAsync(
GRALLOC_USAGE_SW_READ_OFTEN | GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_OFTEN,
newDirtyRegion.bounds(), &vaddr, fenceFd);
ALOGW_IF(res, "failed locking buffer (handle = %p)",
backBuffer->handle);
if (res != 0) {
err = INVALID_OPERATION;
} else {
mLockedBuffer = backBuffer;
outBuffer->width = backBuffer->width;
outBuffer->height = backBuffer->height;
outBuffer->stride = backBuffer->stride;
outBuffer->format = backBuffer->format;
outBuffer->bits = vaddr;
}
}
return err;
}
以下出處：顯示緩沖區(qū)的作用
status_t Surface::lock(SurfaceInfo* other, Region* dirtyIn, bool blocking)
{
......
android_native_buffer_t* out;
// 分配新的內(nèi)存空間并將其加入緩沖隊(duì)列，返回給out
status_t err = dequeueBuffer(&out);
if (err == NO_ERROR) {
// 從剛才得到的buffer創(chuàng)建GraphicBuffer對(duì)象，
// 該對(duì)象是用來更新顯示的緩沖區(qū)，叫做背景緩沖區(qū)。
// 重畫動(dòng)作在背景緩沖區(qū)進(jìn)行。
sp<GraphicBuffer> backBuffer(GraphicBuffer::getSelf(out));
// 鎖定這片內(nèi)存
err = lockBuffer(backBuffer.get());
if (err == NO_ERROR) {
const Rect bounds(backBuffer->width, backBuffer->height);
const Region boundsRegion(bounds);
Region scratch(boundsRegion);
// newDirtyRegion是需要重畫的區(qū)域
Region& newDirtyRegion(dirtyIn ? *dirtyIn : scratch);
newDirtyRegion &= boundsRegion;
// 已經(jīng)顯示出來的frontBuffer叫做前景緩沖區(qū)
// 判斷是否需要拷貝frontBuffer到backBuffer
const sp<GraphicBuffer>& frontBuffer(mPostedBuffer);
const bool canCopyBack = (frontBuffer != 0 &&
backBuffer->width == frontBuffer->width &&
backBuffer->height == frontBuffer->height &&
backBuffer->format == frontBuffer->format &&
!(mFlags & ISurfaceComposer::eDestroyBackbuffer));
mDirtyRegion = newDirtyRegion;
// 如果需要做拷貝動(dòng)作，則將frontBuffer中非newDirtyRegion區(qū)域
// 拷貝到backBuffer中
if (canCopyBack) {
const Region copyback(mOldDirtyRegion.subtract(newDirtyRegion));
if (!copyback.isEmpty())
copyBlt(backBuffer, frontBuffer, copyback);
} else {
// 如果不需要拷貝，則重畫整個(gè)區(qū)域
newDirtyRegion = boundsRegion;
}
mOldDirtyRegion = newDirtyRegion;
// 鎖定將要畫圖的緩沖區(qū)，并返回一個(gè)地址給調(diào)用者
void* vaddr;
status_t res = backBuffer->lock(
GRALLOC_USAGE_SW_READ_OFTEN | GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_OFTEN,
newDirtyRegion.bounds(), &vaddr);
// 返回給SurfaceInfo參數(shù)other
mLockedBuffer = backBuffer;
other->w = backBuffer->width;
other->h = backBuffer->height;
other->s = backBuffer->stride;
other->usage = backBuffer->usage;
other->format = backBuffer->format;
other->bits = vaddr;
}
}
mApiLock.unlock();
return err;
}
從注釋中大致可以了解lock函數(shù)中做了些什么操作。surface的雙緩沖，關(guān)鍵在于Surface.cpp中的lock函數(shù)中的操作。
用文字表述流程可以參考下面，這就是雙緩沖的具體過程?？梢詫?duì)照代碼多看幾遍。
前景就是已經(jīng)顯示的，后景是未顯示的。如果一個(gè)buffer已顯示，那么它就是frontBuffer ，如果未顯示那就是backBuffer，frontBuffer 和backBuffer在使用過程中是會(huì)翻轉(zhuǎn)的。
出處：SurfaceView 的雙緩沖
系統(tǒng)先從 buffer 池中 dequeueBuffer 出來一個(gè)可用的 out，然后將 out 賦給 backBuffer。mPostedBuffer 為已經(jīng)顯示的 buffer，將 mPostedBuffer 的內(nèi)容賦給 frontBuffer
例如，存在一個(gè)地址為0-8的空間。
執(zhí)行
lock函數(shù)過程中，假設(shè)此時(shí)顯示的buffer數(shù)據(jù)為0010，待顯示的數(shù)據(jù)為0001。如下所示。即backBuffer為0001，frontBuffer為0010。此時(shí)為0-3顯示front，4-7顯示back。這里的數(shù)據(jù)是隨便寫的。實(shí)際數(shù)據(jù)是使用Canvas、OpenGL ES 或 Vulkan等去生成。
出處：https://source.android.com/devices/graphics#image_stream_producers
應(yīng)用開發(fā)者可通過三種方式將圖像繪制到屏幕上：使用 Canvas、OpenGL ES 或 Vulkan。無論開發(fā)者使用什么渲染 API，一切內(nèi)容都會(huì)渲染到Surface。
一般使用Activity顯示View是通過Canvas去產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。
可參考這篇：探究Android View 繪制流程，Canvas 的由來
View的繪制過程中會(huì)調(diào)用這句生成canvas。
final DisplayListCanvas canvas = renderNode.start(width, height);
然后會(huì)進(jìn)入c++的領(lǐng)域，最后應(yīng)該會(huì)進(jìn)入BufferQueue，供surface.cpp調(diào)用。大致流程就這樣。
關(guān)于渲染等概念，建議通讀OpenGL與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等相關(guān)書籍，簡(jiǎn)單了解計(jì)算機(jī)圖形是如何到屏幕上的。
當(dāng)backbuffer經(jīng)SurfaceFlinger合成Layer后，back和front就進(jìn)行了交換，0-3顯示front，4-7顯示back。
當(dāng)再產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)時(shí)，例如0011，賦值給back。
然后再合成Layer顯示后再交換。
然后再次產(chǎn)生新數(shù)據(jù)0111，函數(shù)中會(huì)執(zhí)行賦值給back。
然后在backbuffer顯示后，front和back再次進(jìn)行交換。
數(shù)據(jù)變化為：0001 0010 -> 0001 0011 -> 0111 0011，這就是雙緩沖的簡(jiǎn)化版流程。
使用了2個(gè)buffer，當(dāng)一個(gè)空間用于合成圖形時(shí)，另一個(gè)空間用于接收產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，作用是改善卡頓。
但是僅僅這樣還不夠完善，因此還需要使用垂直同步（VSync），具體原因可參考這篇Android圖形顯示系統(tǒng)（一）
。
SurfaceFlinger與BufferQueue的關(guān)系：SurfaceFlinger將buffer和window相關(guān)數(shù)據(jù)，合成一個(gè)Layer，而這個(gè)buffer是SurfaceFlinger 從BufferQueue獲?。ㄕ{(diào)用dequeueBuffer獲取buffer），然后放到backBuffer中的backBuffer。
后記：這篇文章雖然字?jǐn)?shù)不多，但是其實(shí)花了好幾天才寫完，看一篇文章雖然很快，但是真正理解有時(shí)候并沒有沒有那么容易。部分知識(shí)點(diǎn)其實(shí)還是存疑，例如具體運(yùn)行過程，BufferQueue的運(yùn)行原理等。但是由于這篇文的初衷是surface的雙緩沖，以及surface到底是什么，并且由于c++的代碼我很難深入看下去，因此沒有深入下去。最后，由于本人知識(shí)局限性，內(nèi)容可能會(huì)存在錯(cuò)誤，如果發(fā)現(xiàn)了，希望能指出，防止誤導(dǎo)他人。
參考鏈接：
AndroidO 下圖形顯示框架變化介紹
https://source.android.com/devices/graphics/arch-sh
SurfaceView 的雙緩沖
深入淺出Android BufferQueue
深入理解Android：卷1_8.4.5 lockCanvas和unlockCanvasAndPost分析
SurfaceView的雙緩沖機(jī)制
顯示緩沖區(qū)的作用
Android_GDI基本框架and Surface Flinger
隊(duì)列
Android圖形顯示系統(tǒng)（一）
Android graphics 學(xué)習(xí)－生產(chǎn)者、消費(fèi)者、BufferQueue介紹
