Android DisplayManagerService--0

作者: DarcyZhou | 来源:发表于2023-11-25 09:41 被阅读0次

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本文转载自：Android R DisplayManagerService模块(1) 启动

本文基于Android 11.0源码分析

1.概述

DisplayManagerService(以下简称DMS)是Android Framework中管理显示屏幕相关的模块，各种Display的连接、配置等，都是通过DMS和来管理控制。

在DMS模块中，对显示屏幕的描述分为物理显示屏(physical display)和逻辑显示屏(logical display)，物理屏主要从SurfaceFlinger中读取参数创建，代表实实在在的物理屏，描述其物理特性，不同物理屏有不同的属性。逻辑屏则是相对于对物理屏，侧重于同一个物理屏的不同逻辑设置，受应用和WMS模块影响，如显示区域、显示位置坐标、显示方向等。每一个物理屏幕都对应一个逻辑屏幕，可以修改逻辑屏幕参数，做到同一个物理屏的不同显示方式。

由于不同的物理显示屏有不同的属性和处理方式，因此DMS中通过一系列的屏幕适配器(DisplayAdapter)来和分别各种物理显示屏进行连接。

2.类结构

DMS模块中主要类的关系如下：

DMS1-1.PNG

2.1 全局管理类

IDisplayManager： IBinder接口，负责DMS和其他组件的IPC工作；
DisplayManagerService：继承于SystemService的系统服务，负责整个系统display的控制和管理；
DisplayManagerService.LocalService：继承于DisplayManagerInternal，负责system_server内部其他模块和DMS的交互；
DisplayManagerService.BindService：继承于IDisplayManager，是IDisplayManager的具体实现类；
DisplayManagerService.CallbackRecord：DMS内部类，内部持有IDisplayManagerCallback对象，负责执行IDisplayManagerCallback的回调；
DisplayManager：暴露给App层的接口，内部持有DisplayManagerGlobal对象引用，利用DisplayManagerGlobal和DMS进行交互；
IDisplayManagerCallback：一个IBinder接口，DMS中发生display相关动作后，会通过该接口回调通知给DisplayManagerGlobal；
DisplayManagerGlobal：内部持有IDisplayManager对象引用，App层通过该对象和DMS进行跨IPC交互；
DisplayManagerGlobal.DisplayManagerCallback：继承于IDisplayManagerCallback接口，负责接收来自DMS中display事件的回调。

2.2 数据封装类

DisplayDevice：代表physical display；
LocalDisplayDevice：DisplayDevice的子类，代表内置物理屏幕，DMS启动后会通过SurfaceControl去读取内置屏幕数据，并创建该类对象；
WifiDisplayDevice：DisplayDevice的子类，代表通过Wifi连接显示的物理屏幕；
OverlayDisplayDevice：DisplayDevice的子类，开发者选项->模拟辅助显示开启后，创建的就是该类对象；
VirtualDisplayDevice：DisplayDevice的子类，表示虚拟显示屏幕，用于屏幕录制等；
LogicalDisplay：代表逻辑显示屏，每一个physical display都会对应一个logical display；
DisplayDeviceInfo： DisplayDevice信息封装类，在创建DisplayDevice时会进行创建，与之对应的是Logical display 的DisplayInfo；
DisplayInfo：LogicalDisplay信息的封装类，基本数据由DisplayDeviceInfo中获得，app可以通过WMS来修改自己的参数；
DisplayAdapter：各物理屏和DMS进行连接的适配器；
LocalDisplayAdapter：继承于DisplayAdapter，用于LocalDisplayDevice和DMS的连接；
WifiDisplayAdapter：继承于DisplayAdapter，用于WifiDisplayDevice的和DMS的连接；
OverlayDisplayAdapter：继承于DisplayAdapter，用于OverlayDisplayDevice和DMS的连接；
VirtualDisplayAdapter：继承于DisplayAdapter，用于VirtualDisplayDevice和DMS的连接；
DisplayAdapter.Listener：用于通知DisplayDevice发生变化的接口，DMS中对其进行了实现，会接收以下三个事件并根据事件作出全局反应：

a.添加了新的DisplayDevice；

b.DisplayDevice状态发生变化；

c.移除DisplayDevice。

DisplayViewport：携带有physical display参数，用于通知IMS display信息。

2.3 小结

以上类并非所有都位于同一包下，共有以下几个位置：

Package Name	Directory	Description	Example
android.hardware.display	frameworks/base/core/java/android/hardware/display	外部模块可访问没有@hide注释的类	DisplayManager, DisplayMangaerGlobal, ...
android.view	frameworks/base/core/java/android/view	逻辑屏配置相关	DisplayInfo, DisplayViewport, ...
com.android.server.display	frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display	DMS核心，外部模块无权限直接访问	DMS，DisplayDevice, ...

下图列出了DMS模块中Physical Display和Logical Display的对应关系：

DMS1-2.png

3.DMS的启动流程

DisplayManagerService继承于SystemService，因此他的启动流程和其他SystemService一样，由SystemServer启动。在SytemServer中：

// frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
    private void startBootstrapServices() {
        ......
        mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);
        mSystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY);
    }

SystemServer中启动DMS后，并保留了DMS对象引用，因此除了执行正常启动方法之外，还进行了以下操作：

// frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
    private void startBootstrapServices() {
        ......
        mDisplayManagerService.setupSchedulerPolicies();
    }

    private void startOtherServices() {
            .....
            mDisplayManagerService.windowManagerAndInputReady();
            mDisplayManagerService.systemReady(safeMode, mOnlyCore);
    }

下面依次看这些方法。

3.1 执行DisplayManagerService()

启动过程中，首先会执行其构造方法：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
    @VisibleForTesting
    DisplayManagerService(Context context, Injector injector) {
        super(context);
        mInjector = injector;
        mContext = context;
        // android.display线程handler
        mHandler = new DisplayManagerHandler(DisplayThread.get().getLooper());
        // android.ui线程Handler
        mUiHandler = UiThread.getHandler();
        // 创建DisplayAdapter.Listener对象
        mDisplayAdapterListener = new DisplayAdapterListener();
        // 创建DisplayModeDirector对象
        mDisplayModeDirector = new DisplayModeDirector(context, mHandler);
        .......
        mSystemReady = false;
    }

DisplayAdapterListener继承于DisplayAdapter.Listener，负责给DMS传递各个DisplayAdapter中发出的事件。DisplayModeDirector负责监听并选择系统中各类Display配置组合。

3.2 执行onStart()

接下来执行onStart()方法：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
    public void onStart() {
        // 加载数据
        synchronized (mSyncRoot) {
            mPersistentDataStore.loadIfNeeded();
            loadStableDisplayValuesLocked();
        }
        // android.display线程中创建默认DisplayAdapter，并进行注册
        mHandler.sendEmptyMessage(MSG_REGISTER_DEFAULT_DISPLAY_ADAPTERS);

        // 向ServiceManager注册Binder Service
        publishBinderService(Context.DISPLAY_SERVICE, new BinderService(),
                true /*allowIsolated*/);
        // 注册Local Service
        publishLocalService(DisplayManagerInternal.class, new LocalService());
    }

首先，利用PersistentDataStore加载display中的固定数据，这些数据都是以xml文件的形式，保存在/data/system/display-manager-state.xml中；
然后，在android.display线程中开始注册默认DisplayAdapter；
最后，将内部BinderService对象注册到ServiceManager中，将LocalService发布到LocalServices中，进行system_server内外部的交互。

注册默认DisplayAdapter通过registerDefaultDisplayAdapters()方法进行：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
private void registerDefaultDisplayAdapters() {
    synchronized (mSyncRoot) {
        registerDisplayAdapterLocked(new LocalDisplayAdapter(
                mSyncRoot, mContext, mHandler, mDisplayAdapterListener));
        ......
    }
}

这里创建LocalDisplayAdapter对象，并将LocalDisplayAdapter对象添加到DisplayAdapter列表中:

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
private void registerDisplayAdapterLocked(DisplayAdapter adapter) {
    mDisplayAdapters.add(adapter);  // 添加到DisplayAdapter列表
    adapter.registerLocked();       // DisplayAdapter中进行注册
}

这里将执行各个DisplayAdapter.registerLocked()方法进行不同适配器的注册工作。在LocalDisplayAdapter中，会根据物理屏创建逻辑屏。

3.3 执行onBootPhase()

onStart()执行完毕之后，将执行onBootPhase()方法：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
@Override
public void onBootPhase(int phase) {
    if (phase == PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY) {
        synchronized (mSyncRoot) {
            long timeout = SystemClock.uptimeMillis()
                    + mInjector.getDefaultDisplayDelayTimeout();
            // 超过timeout之后，如果mLogicalDisplays列表中还没有添加逻辑显示，则抛出异常
            while (mLogicalDisplays.get(Display.DEFAULT_DISPLAY) == null ||
                    mVirtualDisplayAdapter == null) {
                long delay = timeout - SystemClock.uptimeMillis();
                if (delay <= 0) {
                    throw new RuntimeException("Timeout waiting ....");
                }
                try {
                    mSyncRoot.wait(delay);
                } catch (InterruptedException ex) {
                }
            }
        }
    }
}

PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY阶段是最早的一个启动阶段，当一些引导服务启动完毕后，启动后续服务时，检查DMS是否已经创建默认逻辑屏，如果在10s内没有完成默认LogicalDisplay的创建，则抛出异常。

SystemService的生命周期方法全部执行完毕，下面继续看启动过程中SytemServer执行的其他方法。

3.4 setupSchedulerPolicies()

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
public void setupSchedulerPolicies() {
    // 给android.display、android.anim、android.anim.lf三个线程设置组和CPU集
    Process.setThreadGroupAndCpuset(DisplayThread.get().getThreadId(),
            Process.THREAD_GROUP_TOP_APP);
    Process.setThreadGroupAndCpuset(AnimationThread.get().getThreadId(),
            Process.THREAD_GROUP_TOP_APP);
    Process.setThreadGroupAndCpuset(SurfaceAnimationThread.get().getThreadId(),
            Process.THREAD_GROUP_TOP_APP);
}

这个方法中，给以上三个线程设置线程组和调度集，将线程组设为Process.THREAD_GROUP_TOP_APP，以确保更加高效的执行。

3.5 windowManagerAndInputReady()

当SystemServer中启动WindowManagerService和InputManagerService后，将调用此方法通知DMS：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
// TODO: Use dependencies or a boot phase
public void windowManagerAndInputReady() {
    synchronized (mSyncRoot) {
        // 获取各模块进程内交互的LocalService对象
        mWindowManagerInternal = LocalServices.getService(WindowManagerInternal.class);
        mInputManagerInternal = LocalServices.getService(InputManagerInternal.class);
        // 请求WMS进行窗口更新流程
        scheduleTraversalLocked(false);
    }
}

此方法中获得WMS和IMS各自的LocalService对象，然后将发起显示内容更新流程，请求WMS模块进行窗口更新。DMS和WMS联系非常紧密，通常当DMS中相关属性发生变化后，会通知WMS进行窗口更新，WMS在更新过程中也会通知DMS，应用来自窗口的Display相关属性。

3.6 systemReady()

这个方法是SystemServer中发起的最后一个调用，通知DMS启动完成：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java
public void systemReady(boolean safeMode, boolean onlyCore) {
    synchronized (mSyncRoot) {
        ......
        mSystemReady = true; // 启动完成
        // 将默认Display的top inset存储到persist.sys.displayinset.top中
        recordTopInsetLocked(mLogicalDisplays.get(Display.DEFAULT_DISPLAY));
    }
    // 设置监听
    mDisplayModeDirector.setListener(new AllowedDisplayModeObserver());
    // 启动
    mDisplayModeDirector.start();
    // 注册其他DisplayAdapter
    mHandler.sendEmptyMessage(MSG_REGISTER_ADDITIONAL_DISPLAY_ADAPTERS);
}

会在该方法中通过mHandler发起注册其他DeviceAdapter的操作。最终完成四种DisplayAdapter的注册。

此时DMS的启动流程完成。整体来看，启动过程中没有涉及到比较复杂的流程，其时序图如下：

DMS1-3.png

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