Android 12(S) 影像顯示系統 – SurfaceFlinger之VSync-上篇（十六）
- 2022 年 4 月 19 日
- 筆記
- Android 圖形影像, Android圖形影像
必讀：
Android 12(S) 影像顯示系統 – 開篇
一、前言
為了提高Android系統的UI交互速度和操作的流暢度，在Android 4.1中，引入了Project Butter，即「黃油計劃」。就像該計劃的名字那樣，Google期望通過這一新的機制可以讓Android系統擺脫UI交互時給用戶帶來的滯後感，從而像黃油一樣順滑。
當然優化是無止境的，Project Butter只是邁出了重要的第一步，後續的Android版本中陸續也有引入一些其它的優化機制，促進UI渲染性能的不斷提升。
Project Butter對Android Display系統進行了重構，引入了三個核心元素：VSync、Triple Buffer和Choreographer。從這篇文章開始，我們就來看一看VSync的實現機制。
關於螢幕刷新機制，有一張很經典的圖片：
整個顯示過程就是：
-
CPU計算螢幕需要的數據，然後交給GPU。 -
GPU對影像進行處理繪製，然後存到快取區。 -
display再從這個快取區讀取數據，顯示出來。
如果螢幕的刷新率是60Hz，每一幀都是重複這個工作，也就是1秒中需要60次這樣循環操作，每次操作需要的時間就約等於16.6ms。也就是我們常說的Android系統中，會每隔16.6ms刷新一次螢幕。
可以看到，16.6ms一到，系統就發送了VSync訊號，然後螢幕會從快取區獲取了新的一幀影像並顯示出來，與此同時，CPU也開始了下一幀數據的計算，然後計算好交給GPU，最後放到快取區，等待下一次VSync訊號。
在閱讀這篇文章前，推薦閱讀一篇我轉載的文章：聊聊Android螢幕刷新機制 – Vsync / Double Buffer / Triple Buffer / 掉幀 / 撕裂
二、VSYNC訊號的產生
2.1 VSync訊號機制的邏輯是從哪裡開始初始化的呢？
在前面的文章 Android 12(S) 影像顯示系統 – SurfaceFlinger的啟動和消息隊列處理機制（四）中我們在講解SurfaceFlinger::init方法時，init會去初始化HWComposer並註冊回調函數，如下摘錄的程式碼：
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp]
void SurfaceFlinger::init() {
// 創建HWComposer對象並傳入一個name屬性，再通過mCompositionEngine->setHwComposer設置對象屬性。
mCompositionEngine->setTimeStats(mTimeStats);
mCompositionEngine->setHwComposer(getFactory().createHWComposer(mHwcServiceName));
mCompositionEngine->getHwComposer().setCallback(this); // 這裡的this就是SurfaceFlinger對象本身，因為它實現了HWC2::ComposerCallback回調介面
}HWC2::ComposerCallback中定義了 VSYNC訊號、插拔顯示器等的回調事件方法，如下：
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/DisplayHardware/HWC2.h]
struct ComposerCallback {
virtual void onComposerHalHotplug(hal::HWDisplayId, hal::Connection) = 0; // 熱插拔事件
virtual void onComposerHalRefresh(hal::HWDisplayId) = 0; // refresh 刷新事件
virtual void onComposerHalVsync(hal::HWDisplayId, int64_t timestamp, // VSYNC訊號事件
std::optional<hal::VsyncPeriodNanos>) = 0;
...
};根據HWC2::ComposerCallback的設計邏輯，SurfaceFlinger::init方法中設置完HWC的回調後，會立即收到一個Hotplug事件，並在SurfaceFlinger::onComposerHalHotplug中去處理，因此流程就走到了：
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp]
void SurfaceFlinger::onComposerHalHotplug(hal::HWDisplayId hwcDisplayId,
hal::Connection connection) {
...
if (std::this_thread::get_id() == mMainThreadId) {
// Process all pending hot plug events immediately if we are on the main thread.
processDisplayHotplugEventsLocked(); // 主執行緒中去處理 hot plug evnets
}
}再看processDisplayHotplugEventsLocked的程式碼：
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp]
void SurfaceFlinger::processDisplayHotplugEventsLocked() {
if (event.connection == hal::Connection::CONNECTED) {
if (event.hwcDisplayId == getHwComposer().getInternalHwcDisplayId()) {
initScheduler(state); // 初始化Scheduler
}
.....
}上述程式碼我們只關心和VSync信後相關的邏輯，那就是調用了initShceduler
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp]
void SurfaceFlinger::initScheduler(const DisplayDeviceState& displayState) {
if (mScheduler) { // 判斷mScheduler是否為空，避免重複初始化
// In practice it's not allowed to hotplug in/out the primary display once it's been
// connected during startup, but some tests do it, so just warn and return.
ALOGW("Can't re-init scheduler");
return;
}
const auto displayId = displayState.physical->id;
scheduler::RefreshRateConfigs::Config config =
{.enableFrameRateOverride = android::sysprop::enable_frame_rate_override(false),
.frameRateMultipleThreshold =
base::GetIntProperty("debug.sf.frame_rate_multiple_threshold", 0)};
// 刷新率的配置資訊，裡面包含了當前的螢幕刷頻率。刷新周期等資訊
mRefreshRateConfigs =
std::make_unique<scheduler::RefreshRateConfigs>(displayState.physical->supportedModes,
displayState.physical->activeMode
->getId(),
config);
// currRefreshRate是一個Fps Object,其中存儲了刷新率fps和刷新周期period
const auto currRefreshRate = displayState.physical->activeMode->getFps();
mRefreshRateStats = std::make_unique<scheduler::RefreshRateStats>(*mTimeStats, currRefreshRate,
hal::PowerMode::OFF);
// mVsyncConfiguration 是一個 VsyncConfiguration object
// VsyncConfiguration 類中封裝了不同刷新率下的VSYNC配置資訊。app phase 就是vsyncSrc偏移量，sf phase 是sfVsyncSrc偏移量，
mVsyncConfiguration = getFactory().createVsyncConfiguration(currRefreshRate);
// VsyncModulator object,VSYNC調製器，根據事務調度和刷新率的變化調整VSYNC偏移量。
mVsyncModulator = sp<VsyncModulator>::make(mVsyncConfiguration->getCurrentConfigs());
// 創建Scheduler object
mScheduler = getFactory().createScheduler(*mRefreshRateConfigs, *this);
const auto configs = mVsyncConfiguration->getCurrentConfigs();
const nsecs_t vsyncPeriod = currRefreshRate.getPeriodNsecs();
// 創建一個Connection named "app"
mAppConnectionHandle =
mScheduler->createConnection("app", mFrameTimeline->getTokenManager(),
/*workDuration=*/configs.late.appWorkDuration,
/*readyDuration=*/configs.late.sfWorkDuration,
impl::EventThread::InterceptVSyncsCallback());
// 創建一個Connection named "appSf"
mSfConnectionHandle =
mScheduler->createConnection("appSf", mFrameTimeline->getTokenManager(),
/*workDuration=*/std::chrono::nanoseconds(vsyncPeriod),
/*readyDuration=*/configs.late.sfWorkDuration,
[this](nsecs_t timestamp) {
mInterceptor->saveVSyncEvent(timestamp);
});
//initVsync主要作用是綁定一個回調函數 MessageQueue::vsyncCallback 到VSyncDispatch上，回調名字"sf"
mEventQueue->initVsync(mScheduler->getVsyncDispatch(), *mFrameTimeline->getTokenManager(),
configs.late.sfWorkDuration);
mRegionSamplingThread =
new RegionSamplingThread(*this, RegionSamplingThread::EnvironmentTimingTunables());
mFpsReporter = new FpsReporter(*mFrameTimeline, *this);
mScheduler->onPrimaryDisplayModeChanged(mAppConnectionHandle, displayId,
displayState.physical->activeMode->getId(),
vsyncPeriod);
static auto ignorePresentFences =
base::GetBoolProperty("debug.sf.vsync_reactor_ignore_present_fences"s, false);
mScheduler->setIgnorePresentFences(
ignorePresentFences ||
getHwComposer().hasCapability(hal::Capability::PRESENT_FENCE_IS_NOT_RELIABLE));
}我們可以dumpsys SurfaceFlinger看一看，VSyncDispatch上都綁定了哪些Callbacks，如下資訊：有三個「sf」,"appSf", "app"是不是和我們initShceduler
程式碼中的邏輯冥冥之中有點呼應了…
VSyncDispatch:
Timer:
DebugState: Waiting
mTimerSlack: 0.50ms mMinVsyncDistance: 3.00ms
mIntendedWakeupTime: 9223369916416.00ms from now
mLastTimerCallback: 4215.62ms ago mLastTimerSchedule: 4215.54ms ago
Callbacks:
sf:
workDuration: 15.67ms readyDuration: 0.00ms earliestVsync: -11799.97ms relative to now
mLastDispatchTime: 4200.02ms ago
appSf:
workDuration: 16.67ms readyDuration: 15.67ms earliestVsync: -2153016.50ms relative to now
mLastDispatchTime: 2153016.50ms ago
app:
workDuration: 16.67ms readyDuration: 15.67ms earliestVsync: -4183.37ms relative to now
mLastDispatchTime: 4183.37ms ago對前面的流程小結一下，大概如下：
接下來我們深入initShceduler細節，看看每一步驟都具體做了什麼工作呢？
2.2 創建Scheduler對象都做了啥子？
開啟創建之旅….
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp]
void SurfaceFlinger::initScheduler(const DisplayDeviceState& displayState) {
...
// start the EventThread
mScheduler = getFactory().createScheduler(*mRefreshRateConfigs, *this); //在DefaultFactory中去執行創建操作
...
}DefaultFactory中也很簡單，SurfaceFlinger有實現ISchedulerCallback回調方法，參數callback指向一個SurfaceFlinger對象，參數configs是刷新率的資訊
[ /frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlingerDefaultFactory.cpp]
std::unique_ptr<Scheduler> DefaultFactory::createScheduler(
const scheduler::RefreshRateConfigs& configs, ISchedulerCallback& callback) {
return std::make_unique<Scheduler>(configs, callback); // 創建Scheduler對象，callback指向一個SurfaceFlinger Object
}進到Scheduler的構造函數，三個構造函數依次調用，初始化必要成員變數。
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/Scheduler.cpp]
Scheduler::Scheduler(const scheduler::RefreshRateConfigs& configs, ISchedulerCallback& callback)
: Scheduler(configs, callback,
{.supportKernelTimer = sysprop::support_kernel_idle_timer(false),
.useContentDetection = sysprop::use_content_detection_for_refresh_rate(false)}) {
}
Scheduler::Scheduler(const scheduler::RefreshRateConfigs& configs, ISchedulerCallback& callback,
Options options)
: Scheduler(createVsyncSchedule(options.supportKernelTimer), configs, callback,//createVsyncSchedule是主要的邏輯
createLayerHistory(configs), options) {
...
}
Scheduler::Scheduler(VsyncSchedule schedule, const scheduler::RefreshRateConfigs& configs,
ISchedulerCallback& schedulerCallback,
std::unique_ptr<LayerHistory> layerHistory, Options options)
: mOptions(options),
mVsyncSchedule(std::move(schedule)),
mLayerHistory(std::move(layerHistory)),
mSchedulerCallback(schedulerCallback),
mRefreshRateConfigs(configs),
mPredictedVsyncTracer(
base::GetBoolProperty("debug.sf.show_predicted_vsync", false)
? std::make_unique<PredictedVsyncTracer>(*mVsyncSchedule.dispatch)
: nullptr) {
mSchedulerCallback.setVsyncEnabled(false);// 注意這裡，設置了 VSync Enable False，關閉了硬體VSync
}Scheduler構造函數中，最重要的一個步驟就是去調用了createVsyncSchedule方法，這是一個核心方法，在其中創建和初始化了和VSync訊號產生、分發相關的類對象和運行邏輯。
本文作者@二的次方 2022-04-18 發佈於部落格園
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/Scheduler.cpp]
Scheduler::VsyncSchedule Scheduler::createVsyncSchedule(bool supportKernelTimer) {
auto clock = std::make_unique<scheduler::SystemClock>();
auto tracker = createVSyncTracker(); // 創建VSyncTracker對象
auto dispatch = createVSyncDispatch(*tracker); // 創建VSyncDispatch對象
// TODO(b/144707443): Tune constants.
constexpr size_t pendingFenceLimit = 20;
auto controller = // 創建VSyncReactor對象
std::make_unique<scheduler::VSyncReactor>(std::move(clock), *tracker, pendingFenceLimit,
supportKernelTimer);
return {std::move(controller), std::move(tracker), std::move(dispatch)}; // 把tracker,dispatch,controller封裝在一個VsyncSchedule strcut中
}createVsyncSchedule方法最終返回了一個VsyncSchedule結構體對象。VsyncSchedule是一個結構體類型，含有三個成員變數：controller、tracker、dispatch，這三個成員在 VSync機制中分別發揮不同作用，等到下面再分析。
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/Scheduler.h]
struct VsyncSchedule {
std::unique_ptr<scheduler::VsyncController> controller;
std::unique_ptr<scheduler::VSyncTracker> tracker;
std::unique_ptr<scheduler::VSyncDispatch> dispatch;
};
2.2.1 先看創建VSyncTracker做了啥？
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/Scheduler.cpp]
std::unique_ptr<scheduler::VSyncTracker> createVSyncTracker() {
// TODO(b/144707443): Tune constants.
constexpr int kDefaultRate = 60;
constexpr auto initialPeriod = std::chrono::duration<nsecs_t, std::ratio<1, kDefaultRate>>(1);
constexpr nsecs_t idealPeriod =
std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(initialPeriod).count();
constexpr size_t vsyncTimestampHistorySize = 20;
constexpr size_t minimumSamplesForPrediction = 6; // 為了預測、模擬VSync最少需要取樣的個數
constexpr uint32_t discardOutlierPercent = 20;
return std::make_unique<scheduler::VSyncPredictor>(idealPeriod, vsyncTimestampHistorySize,
minimumSamplesForPrediction,
discardOutlierPercent);
}實際創建的是一個實現類VsyncPredictor對象，VSyncTracker是一個基於歷史Vsync時間數據提供未來Vsync訊號時間估計的介面，VsyncPredictor實現了VSyncTracker中的方法。
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/VSyncTracker.h]
class VSyncTracker { //虛基類，介面類，VSyncTracker是一個基於歷史Vsync時間數據提供未來Vsync訊號時間估計的介面。
[ /frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/VSyncPredictor.h]
class VSyncPredictor : public VSyncTracker { //實現VSyncTracker的方法其中有2個方法，添加 取樣的vsync 時間戳，一般來自HWVsync，基於這些Vsync時間數據來訓練一個模擬的VSync模型，從而達到預測未來VSync時間的目的。
/*
* Adds a known timestamp from a vsync timing source (HWVsync signal, present fence)
* to the model.
*/
virtual bool addVsyncTimestamp(nsecs_t timestamp) = 0;
/*
* Access the next anticipated vsync time such that the anticipated time >= timePoint.
* This will always give the best accurate at the time of calling; multiple
* calls with the same timePoint might give differing values if the internal model
* is updated.
*/
virtual nsecs_t nextAnticipatedVSyncTimeFrom(nsecs_t timePoint) const = 0;至於如何計算、預測的，本文不做講解。
我的理解是：VSync訊號是由HWC硬體模組根據螢幕刷新率產生。VSyncTracker、VsyncPredictor根據HWC產生的硬體VSync訊號，訓練了一個模擬的VSync事件源，可以預測vsync事件的時間點。
2.2.2 創建VSyncDispatch做了啥子呢？
先瞅瞅程式碼吧，很簡單創建了一個VSyncDispatchTimerQueue對象，這又是個什麼鬼？
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/Scheduler.cpp]
std::unique_ptr<scheduler::VSyncDispatch> createVSyncDispatch(scheduler::VSyncTracker& tracker) {
// TODO(b/144707443): Tune constants.
constexpr std::chrono::nanoseconds vsyncMoveThreshold = 3ms;
constexpr std::chrono::nanoseconds timerSlack = 500us;
return std::make_unique<
scheduler::VSyncDispatchTimerQueue>(std::make_unique<scheduler::Timer>(), tracker,
timerSlack.count(), vsyncMoveThreshold.count());
}先看看定義吧
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/VSyncDispatch.h]
class VSyncDispatch { // 用於分發和系統VSync事件相關的回調事件
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/VSyncDispatchTimerQueue.cpp]
// VSyncDispatchTimerQueue是一個類，它將使用單個計時器隊列按照VSyncDispatch介面調度回調。
class VSyncDispatchTimerQueue : public VSyncDispatch { 根據程式碼注釋和基本的邏輯，我大概理解的是：
VSyncDispatchTimerQueue(VSyncDispatch)負責分發VSync回調事件，需要接收VSync事件的模組可以通過registerCallback向其中註冊回調函數，所有的回調都保存在了CallbackMap mCallbacks，當到了VSync發生的時間就會遍歷註冊的回調，把VSync事件分發出去。
2.2.3 還創建了一個VsyncController對象
auto controller =
std::make_unique<scheduler::VSyncReactor>(std::move(clock), *tracker, pendingFenceLimit,
supportKernelTimer);VSyncReactor繼承了VsyncController並實現其中的方法，VSyncReactor中含有一個VSyncTracker成員。看它的程式碼，VSyncReactor對外提供addPresentFenceaddHwVsyncTimestamp方法，把HWVsync signal, present fence的vsync timing source傳遞給VSyncTracker用於VSync model的訓練。
這一塊的邏輯，涉及到各種類，看起來很是紛繁複雜，我自己都繞來繞去看暈了，對於大多數人來說，這塊的邏輯是不會去修改的，那我也就簡單看看吧。
本文中很多流程也是自己猜測的，大概也不正確吧
簡單總結下上面的各種類的作用：
| 介面類 | 實現類 | 作用 |
| VSyncTracker | VSyncPredictor | 根據取樣的硬體VSync，建立一個模擬的VSync模型，基於歷史Vsync時間數據來預測未來Vsync訊號發生的時間點 |
| VSyncDispatch | VSyncDispatchTimerQueue | 分發VSync回調事件 |
| VsyncController | VSyncReactor | 配合VSyncTracker進行硬體VSync的取樣 |
本文作者@二的次方 2022-04-18 發佈於部落格園
看到這裡有個疑問：VSync事件具體是從哪裡分發出去的呢？
當某一些邏輯需要使用VSync事件驅動時，一般會去調用：
VSyncDispatchTimerQueue::schedule ==> VSyncDispatchTimerQueue::rearmTimerSkippingUpdateFor==> VSyncDispatchTimerQueue::setTimer
比如下面就是invalidate的調用棧資訊
11-13 01:15:27.751 225 624 E SurfaceFlinger: stackdump:#00 pc 000c405f /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::VSyncDispatchTimerQueue::rearmTimerSkippingUpdateFor(long long, std::__1::__hash_map_iterator<std::__1::__hash_iterator<std::__1::__hash_node<std::__1::__hash_value_type<android::StrongTyping<unsigned int, android::scheduler::CallbackTokenTag, android::Compare, android::Hash>, std::__1::shared_ptr<android::scheduler::VSyncDispatchTimerQueueEntry> >, void*>*> > const&)+686)
11-13 01:15:27.751 225 624 E SurfaceFlinger: stackdump:#01 pc 000c4a99 /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::VSyncDispatchTimerQueue::schedule(android::StrongTyping<unsigned int, android::scheduler::CallbackTokenTag, android::Compare, android::Hash>, android::scheduler::VSyncDispatch::ScheduleTiming)+728)
11-13 01:15:27.751 225 624 E SurfaceFlinger: stackdump:#02 pc 000c5057 /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::VSyncCallbackRegistration::schedule(android::scheduler::VSyncDispatch::ScheduleTiming)+40)
11-13 01:15:27.751 225 624 E SurfaceFlinger: stackdump:#03 pc 000b9beb /system/bin/surfaceflinger (android::impl::MessageQueue::invalidate()+90)setTimer中會去設置一個定時器，定時時間到來時，就會回調 VSyncDispatchTimerQueue::timerCallback，在這個函數中遍歷所有的callbacks，進行VSync事件分發。
那還有一個問題：都有哪些模組或邏輯使用VSyncDispatchTimerQueue::registerCallback註冊了回調來監聽VSync事件呢？
我們再回到SurfaceFlinger中的initScheduler方法，繼續之前的分析
2.3 createConnection是何方神聖？
mAppConnectionHandle =
mScheduler->createConnection("app", mFrameTimeline->getTokenManager(),
/*workDuration=*/configs.late.appWorkDuration,
/*readyDuration=*/configs.late.sfWorkDuration,
impl::EventThread::InterceptVSyncsCallback());先看看程式碼吧
Scheduler::ConnectionHandle Scheduler::createConnection(
const char* connectionName, frametimeline::TokenManager* tokenManager,
std::chrono::nanoseconds workDuration, std::chrono::nanoseconds readyDuration,
impl::EventThread::InterceptVSyncsCallback interceptCallback) {
auto vsyncSource = makePrimaryDispSyncSource(connectionName, workDuration, readyDuration); //創建了一個DispSyncSource對象
auto throttleVsync = makeThrottleVsyncCallback();
auto getVsyncPeriod = makeGetVsyncPeriodFunction();
auto eventThread = std::make_unique<impl::EventThread>(std::move(vsyncSource), tokenManager, // 創建了一個EventThread對象
std::move(interceptCallback),
std::move(throttleVsync),
std::move(getVsyncPeriod));
return createConnection(std::move(eventThread));
}上面的方法中幹了兩件大事：創建DispSyncSource對象和EventThread對象
創建DispSyncSource對象做了啥？
std::unique_ptr<VSyncSource> Scheduler::makePrimaryDispSyncSource(
const char* name, std::chrono::nanoseconds workDuration,
std::chrono::nanoseconds readyDuration, bool traceVsync) {
// mVsyncSchedule.dispatch 就是在Scheduler創建時，創建的VSyncDispatchTimerQueue對象
return std::make_unique<scheduler::DispSyncSource>(*mVsyncSchedule.dispatch, workDuration,
readyDuration, traceVsync, name);
}再看DispSyncSource的構造函數：
DispSyncSource::DispSyncSource(scheduler::VSyncDispatch& vSyncDispatch,
std::chrono::nanoseconds workDuration,
std::chrono::nanoseconds readyDuration, bool traceVsync,
const char* name)
: mName(name),
mValue(base::StringPrintf("VSYNC-%s", name), 0),
mTraceVsync(traceVsync),
mVsyncOnLabel(base::StringPrintf("VsyncOn-%s", name)),
mWorkDuration(base::StringPrintf("VsyncWorkDuration-%s", name), workDuration),
mReadyDuration(readyDuration) {
mCallbackRepeater =
std::make_unique<CallbackRepeater>(vSyncDispatch,
std::bind(&DispSyncSource::onVsyncCallback, this,
std::placeholders::_1,
std::placeholders::_2,
std::placeholders::_3),
name, workDuration, readyDuration,
std::chrono::steady_clock::now().time_since_epoch());
}DispSyncSource中初始化了一些成員變數，創建了一個 對象
CallbackRepeater(VSyncDispatch& dispatch, VSyncDispatch::Callback cb, const char* name,
std::chrono::nanoseconds workDuration, std::chrono::nanoseconds readyDuration,
std::chrono::nanoseconds notBefore)
: mName(name),
mCallback(cb), // 存儲回調函數，指向 DispSyncSource::onVsyncCallback
mRegistration(dispatch, // mRegistration是一個VSyncCallbackRegistration對象，綁定了回調到CallbackRepeater::callback函數
std::bind(&CallbackRepeater::callback, this, std::placeholders::_1,
std::placeholders::_2, std::placeholders::_3),
mName),
mStarted(false),
mWorkDuration(workDuration),
mReadyDuration(readyDuration),
mLastCallTime(notBefore) {}VSyncCallbackRegistration構造函數，
VSyncCallbackRegistration::VSyncCallbackRegistration(VSyncDispatch& dispatch,
VSyncDispatch::Callback const& callbackFn,
std::string const& callbackName)
: mDispatch(dispatch),
mToken(dispatch.registerCallback(callbackFn, callbackName)), // 註冊了回調，callbackFn指向CallbackRepeater::callback
mValidToken(true) {}上面的流程就可以看到：最終調用了 VSyncDispatchTimerQueue::registerCallback 函數，並且這個回調函數綁定的是 CallbackRepeater::callback
void callback(nsecs_t vsyncTime, nsecs_t wakeupTime, nsecs_t readyTime) {
...
mCallback(vsyncTime, wakeupTime, readyTime); // mCallback 指向 DispSyncSource::onVsyncCallback
...
}DispSyncSource::onVsyncCallback繼續分發
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/DispSyncSource.cpp]
void DispSyncSource::onVsyncCallback(nsecs_t vsyncTime, nsecs_t targetWakeupTime,
nsecs_t readyTime) {
VSyncSource::Callback* callback;
{
std::lock_guard lock(mCallbackMutex);
callback = mCallback;
}
....
if (callback != nullptr) {
callback->onVSyncEvent(targetWakeupTime, vsyncTime, readyTime);
}
}
DispSyncSource中mCallback是誰設置的呢？指向哪裡？ 答案是 EventThread ，稍後我們來看
Scheduler::createConnection創建完DispSyncSource後，馬上去創建了一個EventThread對象，並且把DispSyncSource對象作為參數傳遞過去了
看看EventThread的構造函數
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/EventThread.cpp]
EventThread::EventThread(std::unique_ptr<VSyncSource> vsyncSource,
android::frametimeline::TokenManager* tokenManager,
InterceptVSyncsCallback interceptVSyncsCallback,
ThrottleVsyncCallback throttleVsyncCallback,
GetVsyncPeriodFunction getVsyncPeriodFunction)
: mVSyncSource(std::move(vsyncSource)), // 保存 DispVSyncSource 對象
mTokenManager(tokenManager),
mInterceptVSyncsCallback(std::move(interceptVSyncsCallback)),
mThrottleVsyncCallback(std::move(throttleVsyncCallback)),
mGetVsyncPeriodFunction(std::move(getVsyncPeriodFunction)),
mThreadName(mVSyncSource->getName()) {
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(getVsyncPeriodFunction == nullptr,
"getVsyncPeriodFunction must not be null");
mVSyncSource->setCallback(this); // 為 DispVSyncSource 設置回調
// 開啟新執行緒，執行threadMain
mThread = std::thread([this]() NO_THREAD_SAFETY_ANALYSIS {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mMutex);
threadMain(lock);
});
...
}
所以最終VSync事件會來到 EventThread::onVSyncEvent 中，該方法會把事件封裝後存到 mPendingEvents 並喚醒 EventThread::threadMain 做進一步的後續處理。
簡單總結下整個 VSync事件 回調的流程：
實際驗證一下，列印調用棧資訊：是不是個上面的流程圖一致 🤡
11-13 01:15:27.168 223 464 E EventThread: stackdump:#00 pc 000b49e9 /system/bin/surfaceflinger (android::impl::EventThread::onVSyncEvent(long long, long long, long long)+88)
11-13 01:15:27.168 223 464 E EventThread: stackdump:#01 pc 000b3267 /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::DispSyncSource::onVsyncCallback(long long, long long, long long)+122)
11-13 01:15:27.168 223 464 E EventThread: stackdump:#02 pc 000b381b /system/bin/surfaceflinger (std::__1::__function::__func<std::__1::__bind<void (android::scheduler::DispSyncSource::*)(long long, long long, long long), android::scheduler::DispSyncSource*, std::__1::placeholders::__ph<1> const&, std::__1::placeholders::__ph<2> const&, std::__1::placeholders::__ph<3> const&>, std::__1::allocator<std::__1::__bind<void (android::scheduler::DispSyncSource::*)(long long, long long, long long), android::scheduler::DispSyncSource*, std::__1::placeholders::__ph<1> const&, std::__1::placeholders::__ph<2> const&, std::__1::placeholders::__ph<3> const&> >, void (long long, long long, long long)>::operator()(long long&&, long long&&, long long&&)+52)
11-13 01:15:27.168 223 464 E EventThread: stackdump:#03 pc 000b387b /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::CallbackRepeater::callback(long long, long long, long long)+86)
11-13 01:15:27.168 223 464 E EventThread: stackdump:#04 pc 000b396f /system/bin/surfaceflinger (std::__1::__function::__func<std::__1::__bind<void (android::scheduler::CallbackRepeater::*)(long long, long long, long long), android::scheduler::CallbackRepeater*, std::__1::placeholders::__ph<1> const&, std::__1::placeholders::__ph<2> const&, std::__1::placeholders::__ph<3> const&>, std::__1::allocator<std::__1::__bind<void (android::scheduler::CallbackRepeater::*)(long long, long long, long long), android::scheduler::CallbackRepeater*, std::__1::placeholders::__ph<1> const&, std::__1::placeholders::__ph<2> const&, std::__1::placeholders::__ph<3> const&> >, void (long long, long long, long long)>::operator()(long long&&, long long&&, long long&&)+52)
11-13 01:15:27.168 223 464 E EventThread: stackdump:#05 pc 000c3d57 /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::VSyncDispatchTimerQueue::timerCallback()+738)
11-13 01:15:27.168 223 464 E EventThread: stackdump:#06 pc 000c3675 /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::Timer::dispatch()+580)
這樣通過前面的一系列流程的跟蹤，大體理清楚了 VSync Event通過層層callback，最終來到了EventThread::onVSyncEvent 中進行處理。當然後面如何通知到 SF & APP之後再慢慢分析。
我們再回到SurfaceFlinger中的initScheduler方法，繼續之前的分析
SurfaceFlinger::initScheduler方法中，連續創建了2個 Connection ，一個名字是「app」,一個名字是「appSf」，每個Connection都有各自對應一個EventThread。
2.4 mEventQueue->initVsync 這又做了啥
mEventQueue->initVsync(mScheduler->getVsyncDispatch(), *mFrameTimeline->getTokenManager(),
configs.late.sfWorkDuration);看看initVsync的定義吧
[/frameworks/native/services/surfaceflinger/Scheduler/MessageQueue.cpp]
void MessageQueue::initVsync(scheduler::VSyncDispatch& dispatch,
frametimeline::TokenManager& tokenManager,
std::chrono::nanoseconds workDuration) {
setDuration(workDuration);
mVsync.tokenManager = &tokenManager;
mVsync.registration = std::make_unique<
scheduler::VSyncCallbackRegistration>(dispatch, // 向 VSyncDispatch 中註冊回調，綁定到 MessageQueue::vsyncCallback
std::bind(&MessageQueue::vsyncCallback, this,
std::placeholders::_1,
std::placeholders::_2,
std::placeholders::_3),
"sf");
}是不是和前面講的CallbackRepeater的很相似的處理邏輯，通過構建VSyncCallbackRegistration對象，向VsyncDispatch中註冊了回調，而且名字是「sf」,這樣MessageQueue::vsyncCallback中就可以收到 vsync event了
實際驗證一下，列印調用棧資訊：是不是和分析一致 🤡
11-13 01:15:43.899 224 529 E SurfaceFlinger: stackdump:#00 pc 000b9837 /system/bin/surfaceflinger (android::impl::MessageQueue::vsyncCallback(long long, long long, long long)+134)
11-13 01:15:43.899 224 529 E SurfaceFlinger: stackdump:#01 pc 000b9f63 /system/bin/surfaceflinger (std::__1::__function::__func<std::__1::__bind<void (android::impl::MessageQueue::*)(long long, long long, long long), android::impl::MessageQueue*, std::__1::placeholders::__ph<1> const&, std::__1::placeholders::__ph<2> const&, std::__1::placeholders::__ph<3> const&>, std::__1::allocator<std::__1::__bind<void (android::impl::MessageQueue::*)(long long, long long, long long), android::impl::MessageQueue*, std::__1::placeholders::__ph<1> const&, std::__1::placeholders::__ph<2> const&, std::__1::placeholders::__ph<3> const&> >, void (long long, long long, long long)>::operator()(long long&&, long long&&, long long&&)+52)
11-13 01:15:43.900 224 529 E SurfaceFlinger: stackdump:#02 pc 000c3ccf /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::VSyncDispatchTimerQueue::timerCallback()+714)
11-13 01:15:43.900 224 529 E SurfaceFlinger: stackdump:#03 pc 000c3605 /system/bin/surfaceflinger (android::scheduler::Timer::dispatch()+580)
看到這裡，是不是就清楚了，文章開頭，dumpsys SurfaceFlinger 看到的 VSyncDispatch 中的三個回調（sf, appSf, app）是怎麼來的了
VSyncDispatch:
Timer:
DebugState: Waiting
mTimerSlack: 0.50ms mMinVsyncDistance: 3.00ms
mIntendedWakeupTime: 9223369916416.00ms from now
mLastTimerCallback: 4215.62ms ago mLastTimerSchedule: 4215.54ms ago
Callbacks: 三個回調
sf:
workDuration: 15.67ms readyDuration: 0.00ms earliestVsync: -11799.97ms relative to now
mLastDispatchTime: 4200.02ms ago
appSf:
workDuration: 16.67ms readyDuration: 15.67ms earliestVsync: -2153016.50ms relative to now
mLastDispatchTime: 2153016.50ms ago
app:
workDuration: 16.67ms readyDuration: 15.67ms earliestVsync: -4183.37ms relative to now
總結重點
收到vsync events的彙集到了兩個地方：
1. MessageQueue::vsyncCallback ==> VSYNC-sf
2. EventThread::onVSyncEvent ==> VSYNC-app & VSYNC-appSf
有個疑問：VSyncDispatch 中的三個回調（sf, appSf, app），他們的用途又是什麼呢？或者說他們產生的回調用來驅動去做什麼事情呢？
三、小結
這篇文章，主要分析了VSync相關的一些初始化的過程，包括和 vsync event的產生和分發相關的組件及事件回調的流程。
當然，關於vsync的很多細節還是沒分析清楚，也有很多疑問沒解決。再接下來的文章中會再繼續研究，看看能不能得到更多的啟發與理解。
參考：
//juejin.cn/post/6844904013914374152
//juejin.cn/post/7045996528942448648
//blog.csdn.net/houliang120/article/details/50908098
