轉自 https://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/7846923
SurfaceFlinger服務負責繪製Android應用程序的UI，它的實現相當複雜，要從正面分析它的實現不是一件容易的事。既然不能從正面分析，我們就想辦法從側面分析。說到底，無論SurfaceFlinger服務有多複雜，它都是為Android應用程序服務的，因此，我們就從Android應用程序與SurfaceFlinger服務的關係入手，來概述和制定SurfaceFlinger服務的學習計劃。
SurfaceFlinger服務運行在Android系統的System進程中，它負責管理Android系統的幀緩衝區（Frame Buffer）。Android系統的幀緩衝區的相關知識，可以參考前面兩篇文章Android系統的開機畫面顯示過程分析和Android幀緩衝區（Frame Buffer）硬件抽象層（HAL）模塊Gralloc的實現原理分析。Android應用程序為了能夠將自己的UI繪製在系統的幀緩衝區上，它們就必須要與SurfaceFlinger服務進行通信，如圖1所示：
圖1 Android應用程序與SurfaceFlinger服務的關係
注意，Android應用程序與SurfaceFlinger服務是運行在不同的進程中的，因此，它們採用Binder進程間通信機制來進行通信。Android系統的Binder進程間通信機制的相關知識，可以參考Android進程間通信（IPC）機制Binder簡要介紹和學習計劃這一系列的文章。
在每一個Android應用程序與SurfaceFlinger服務之間的連接上加上一塊用來傳遞UI元數據的匿名共享內存，我們就得到了圖2，如下所示：
在Application和Client這兩個高富帥看來，它們之間的原生匿名共享內存塊就一個活脫脫的土肥圓。因此，Application和Client是看不上這塊原生的匿名共享內存的。於是，這塊原生的匿名共享內存當時就怒了，立志要逆襲變成白富美，如圖3所示：
土肥圓逆襲後，就變成了一個名字為SharedClient的白富美，從此，它就和Application、Client過上幸福的啪啪啪生活了。
SharedClient到底有多白多富多美？參見圖4：
在每一個SharedClient裡面，有至多31個SharedBufferStack。字面上來看，SharedBufferStack就是共享緩衝區堆棧。怎麼理解呢？首先，Shared表明這個堆棧共享的。那麼由誰來共享呢？當然就是Android應用程序和SurfaceFlinger服務了。其次，Buffer表明這個堆棧的內容是緩衝區。什麼樣的緩衝區呢？當然就是用來描述UI元數據的緩衝區了。再者，Stack表明用來描述UI元數據的緩衝區是需要按照一定的規則來訪問的。綜合起來，我們就可以認為每一個SharedBufferStack就是用來描述一系列需要按照一定規則來訪問的緩衝區。
好像還是不能理解SharedBufferStack？好吧，回憶一下，一般我們就繪製UI的時候，都會採用一種稱為“雙緩衝”的技術。雙緩衝意味著要使用兩個緩衝區，其中一個稱為Front Buffer，另外一個稱為Back Buffer。UI總是先在Back Buffer中繪製，然後再和Front Buffer交換，渲染到顯示設備中。這下就可以理解SharedBufferStack的含義了吧？SurfaceFlinger服務只不過是將傳統的“雙緩衝”技術昇華和抽象為了一個SharedBufferStack。可別小看了這個昇華和抽象，有了SharedBufferStack之後，SurfaceFlinger服務就可以使用N個緩衝區技術來繪製UI了。N值的取值範圍為2到16。例如，在Android 2.3中，N的值等於2，而在Android 4.1中，據說就等於3了。
SharedBufferStack長什麼樣子呢？看圖5：
在圖5中，為了方便描述，我們假設圖中的SharedBufferStack有5個Buffer，其中，Buffer-1和Buffer-2是已經使用了的，而Buffer-3、Buffer-4和Buffer-5是空閒的。指針head和tail分別指向空閒緩衝區列表的頭部和尾部，而指針queue_head指向已經使用了的緩衝區列表的頭部。從這裡就可以看出，從指針tail到head之間的Buffer即為空閒緩衝區表，而從指針head到queue_head之間的Buffer即為已經使用了的緩衝區列表。注意，圖中的5個Buffer是循環使用的。
空閒緩衝區比較好理解，接下來我們重點解釋一下那些已經被使用了的緩衝區，即圖5中的Buffer-1和Buffer-2。
前面我們說過，SharedBufferStack中的緩衝區只是用來描述UI元數據的，這意味著它們不包含真正的UI數據。真正的UI數據保存在GraphicBuffer中，後面我們再描述GaphicBuffer。因此，為了完整地描述一個UI，SharedBufferStack中的每一個已經使用了的緩衝區都對應有一個GraphicBuffer，用來描述真正的UI數據。當SurfaceFlinger服務緩制Buffer-1和Buffer-2的時候，就會找到與它們所對應的GraphicBuffer，這樣就可以將對應的UI繪製出來了。
當Android應用程序需要更新一個Surface的時候，它就會找到與它所對應的SharedBufferStack，並且從它的空閒緩衝區列表的尾部取出一個空閒的Buffer。我們假設這個取出來的空閒Buffer的編號為index。接下來Android應用程序就請求SurfaceFlinger服務為這個編號為index的Buffer分配一個圖形緩衝區GraphicBuffer。SurfaceFlinger服務分配好圖形緩衝區GraphicBuffer之後，會將它的編號設置為index，然後再將這個圖形緩衝區GraphicBuffer返回給Android應用程序訪問。Android應用程序得到了SurfaceFlinger服務返回的圖形緩衝區GraphicBuffer之後，就在裡面寫入UI數據。寫完之後，就將與它所對應的緩衝區，即編號為index的Buffer，插入到對應的SharedBufferStack的已經使用了的緩衝區列表的頭部去。這一步完成了之後，Android應用程序就通知SurfaceFlinger服務去繪製那些保存在已經使用了的緩衝區所描述的圖形緩衝區GraphicBuffer了。用圖5的例子來說，SurfaceFlinger服務需要繪製的是編號為1和2的Buffer所對應的圖形緩衝區GraphicBuffer。由於SurfaceFlinger服務知道編號為1和2的Buffer所對應的圖形緩衝區GraphicBuffer在哪裡，因此，Android應用程序只需要告訴SurfaceFlinger服務要繪製的Buffer的編號就OK了。當一個已經被使用了的Buffer被繪製了之後，它就重新變成一個空閒的Buffer了。
上面描述的過程比較複雜，後面我們再用幾篇文章來詳細描述。
SharedBufferStack是在Android應用程序和SurfaceFlinger服務之間共享的，但是，Android應用程序和SurfaceFlinger服務使用SharedBufferStack的方式是不一樣的，具體來說，就是Android應用程序關心的是它裡面的空閒緩衝區列表，而SurfaceFlinger服務關心的是它裡面的已經使用了的緩衝區列表。從SurfaceFlinger服務的角度來看，保存在SharedBufferStack中的已經使用了的緩衝區其實就是在排隊等待渲染。
為了方便SharedBufferStack在Android應用程序和SurfaceFlinger服務中的訪問，Android系統分別使用SharedBufferClient和SharedBufferServer來描述SharedBufferStack，其中，SharedBufferClient用來在Android應用程序這一側訪問SharedBufferStack的空閒緩衝區列表，而SharedBufferServer用來在SurfaceFlinger服務這一側訪問SharedBufferStack的排隊緩衝區列表。
在SharedBufferClient看來，SharedBufferStack的樣子如圖6所示：
只要SharedBufferStack中的available的buffer的數量大於0，SharedBufferClient就會將指針tail往前移一步，並且減少available的值，以便可以獲得一個空閒的Buffer。當Android應用程序往這個空閒的Buffer寫入好數據之後，它就會通過SharedBufferClient來將它添加到SharedBufferStack中的排隊緩衝區列表的尾部去，即指針queue_head的下一個位置上。
當Android應用程序通知SurfaceFlinger服務更新UI的時候，只要對應的SharedBufferStack中的queued的緩衝區的數量大於0，SharedBufferServer就會將指針head的下一個Buffer繪製出來，並且將指針head向前移一步，以及將queued的值減1。
上面我們多次提到了圖形緩衝區GraphicBuffer，它是什麼東東呢？我們看圖8：
每一個GraphicBuffer內部都包含有一塊用來保存UI數據的緩衝區，這塊緩衝區使用一個buffer_handle_t對象來描述。看到buffer_handle_t，是不是有點眼熟？在前面Android幀緩衝區（Frame Buffer）硬件抽象層（HAL）模塊Gralloc的實現原理分析一文中，我們說過，由HAL層的Gralloc模塊分配的圖形緩衝區的是使用一個buffer_handle_t對象來描述的，而由buffer_handle_t對象所描述的圖形緩衝區要麼是在系統幀緩衝區（Frame Buffer）或者匿名共享內存（Anonymous Shared Memory）中分配的。這樣，我們就可以將SurfaceFlinger服務與HAL層中的Gralloc模塊關聯起來了。
至此，Android應用程序與SurfaceFlinger服務的關係就概述完畢了，但是我們的任務還沒有完成，我們還要進一步去具體地學習它；
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