GUI系统之SurfaceFlinger(1)OpenGLES与EGL

在进入GUI系统的学习前，建议大家可以先阅读本书应用篇中的“OpenGLES”章节，并参阅OpenGL ES官方指南。因为Android的GUI系统是基于OpenGL/EGL来实现的，如果没有一定基础的话，分析源码时有可能会“事倍功半”。

SurfaceFlinger虽然是GUI的核心，但相对于OpenGL ES来讲，它其实只是一个“应用”。

对于没有做过OpenGLES开发的人来讲，理解这部分的内容还是有一定难度的，特别是容易对系统中既有EGL/OpenGLES，又有SurfaceFlinger、GraphicPlane、DisplayHardware、Gralloc、FramebufferNativeWindow等一系列陌生的模块感到混乱而无序。

的确如此，假如不先理清这些模块的相互关系，对于我们深入研究整个Android显示系统就是一个很大的障碍。有鉴于此，我们先来从框架的高度审视一下它们之间看似错综复杂、剪不断理还乱的依赖。

图 11‑1 SurfaceFlinger与OpenGLES等模块关系

我们根据上面这个图，由底层往上层来逐步分析整个架构：

1. Linux内核提供了统一的framebuffer显示驱动，设备节点/dev/graphics/fb*或者/dev/fb*，以fb0表示第一个Monitor，当前实现中只用到了一个显示屏

2. Android的HAL层提供了Gralloc，分为fb和gralloc两个设备。前者负责打开内核中的framebuffer、初始化配置，以及提供post、setSwapInterval等操作，后者则管理帧缓冲区的分配和释放。上层只能通过Gralloc访问帧缓冲区，这样一来就实现了有序的封装保护

3. 由于OpenGL ES是一个通用的函数库，在不同的平台系统上需要被“本地化”——即把它与具体平台上的窗口系统建立起关联，这样才能保证它正常工作。从FramebufferNativeWindow这个名称就能判断出来，它就是将OpenGL ES在Android平台上本地化的中介之一。后面我们还会看到应用程序端所使用的另一个“本地窗口”。为OpengGL ES配置本地窗口的是EGL

4. OpenGL或者OpenGL ES 更多的只是一个接口协议，实现上既可以采用软件，也能依托于硬件。这一方面给产品开发带来了灵活性，我们可以根据成本与市场定位来决定具体的硬件设计，从而达到很好的定制需求;另一方面，既然有多种实现的可能，那么OpenGL ES在运行时是如何取舍的呢？这也是EGL的作用之一。它会去读取egl.cfg这个配置文件，然后根据用户的设定来动态加载libagl(软件实现)或者libhgl(硬件实现)。然后上层才可以正常使用各种glXXX接口

5. SurfaceFlinger中持有一个GraphicPlane成员变量mGraphicPlanes来描述“显示屏”;GraphicPlane类中又包含了一个DisplayHardware对象实例(mHw)。具体是在SurfaceFlinger::readyToRun中，完成对它们的创建与初始化。并且DisplayHardware在初始化时还将调用eglInitialize、eglCreateWindowSurface等接口，利用EGL来完成对OpenGLES环境的搭建。其中:

    surface =eglCreateWindowSurface(display, config, mNativeWindow.get(), NULL);

mNativeWindow 就是一个FramebufferNativeWindow对象。DisplayHardware为OpenGL ES设置了“本地化”所需的窗口

6. 很多模块都可以调用OpenGLES提供的API(这些接口以“gl”为前缀，比如glViewport、glClear、glMatrixMode、glLoadIdentity等等)，包括SurfaceFlinger、DisplayHardware等

7. 与OpenGL ES相关的模块，可以分为如下几类：

Ø  配置类

即帮助OpenGL ES完成配置的，包括EGL、DisplayHardware都可以认为是这一类

Ø  依赖类

也就是OpenGL ES要正常运行起来所依赖的“本地化”的东西，上图中是指FramebufferNativeWindow

Ø  使用类

使用者也可能是配置者，比如DisplayHardware既扮演了“帮助”OpenGL的角色，同时它也是其使用方。另外只要处在与OpenGL ES同一个环境(Context)中的模块，都可以使用它来完成操作，比如SurfaceFlinger

如果是对EGL的作用、工作方式以及它所提供的重要接口等有不明白的，强烈建议大家先阅读官方文档以及本书应用篇中的章节，否则会大大影响后面的学习和理解。