AudioFlinger分析

第二部分 AudioFlinger分析

一目的

本文承接Audio第一部分的AudioTrack，通过AudioTrack作为AF（AudioFlinger）的客户端，来看看AF是如何完成工作的。

在AT（AudioTrack）中，我们涉及到的都是流程方面的事务，而不是系统Audio策略上的内容。WHY？因为AT是AF的客户端，而AF是Android系统中Audio管理的中枢。AT我们分析的是按流程方法，那么以AT为切入点的话，AF的分析也应该是流程分析了。

对于分析AT来说，只要能把它的调用顺序（也就是流程说清楚就可以了），但是对于AF的话，简单的分析调用流程 我自己感觉是不够的。因为我发现手机上的声音交互和管理是一件比较复杂的事情。举个简单例子，当听music的时候来电话了，声音处理会怎样？

虽然在Android中，还有一个叫AudioPolicyService的（APS）东西，但是它最终都会调用到AF中去，因为AF实际创建并管理了硬件设备。所以，针对Android声音策略上的分析，我会单独在以后来分析。

二从AT切入到AF

直接从头看代码是没法掌握AF的主干的，必须要有一个切入点，也就是用一个正常的调用流程来分析AF的处理流程。先看看AF的产生吧，这个C/S架构的服务者是如何产生的呢？

2.1 AudioFlinger的诞生

AF是一个服务，这个就不用我多说了吧？代码在 framework/base/media/mediaserver/Main_mediaServer.cpp中。 int main(int argc, char** argv) {

sp proc(ProcessState::self()); sp sm = defaultServiceManager(); ....

AudioFlinger::instantiate();--->AF的实例化 AudioPolicyService::instantiate();--->APS的实例化 ....

ProcessState::self()->startThreadPool(); IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); }

哇塞，看来这个程序的负担很重啊。没想到。为何AF，APS要和MediaService和CameraService都放到一个篮子里？

看看AF的实例化静态函数，在framework/base/libs/audioFlinger/audioFlinger.cpp中

void AudioFlinger::instantiate() {

defaultServiceManager()->addService( //把AF实例加入系统服务 String16(\ }

再来看看它的构造函数是什么做的。 AudioFlinger::AudioFlinger() : BnAudioFlinger(),//初始化基类

mAudioHardware(0), //audio硬件的HAL对象

mMasterVolume(1.0f), mMasterMute(false), mNextThreadId(0) {

mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE; //创建代表Audio硬件的HAL对象

mAudioHardware = AudioHardwareInterface::create();

mHardwareStatus = AUDIO_HW_INIT;

if (mAudioHardware->initCheck() == NO_ERROR) { setMode(AudioSystem::MODE_NORMAL); //设置系统的声音模式等，其实就是设置硬件的模式 setMasterVolume(1.0f); setMasterMute(false); } }

AF中经常有setXXX的函数，到底是干什么的呢？我们看看setMode函数。 status_t AudioFlinger::setMode(int mode) {

mHardwareStatus = AUDIO_HW_SET_MODE;

status_t ret = mAudioHardware->setMode(mode);//设置硬件的模式 mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE; return ret; }

当然，setXXX还有些别的东西，但基本上都会涉及到硬件对象。我们暂且不管它。等分析到Audio策略再说。

好了，Android系统启动的时候，看来AF也准备好硬件了。不过，创建硬件对象就代表我们可以播放了吗？

2.2 AT调用AF的流程

我这里简单的把AT调用AF的流程列一下，待会按这个顺序分析AF的工作方式。 --参加AudioTrack分析的4.1节 1. 创建

AudioTrack* lpTrack = new AudioTrack(); lpTrack->set(...);

这个就进入到C++的AT了。下面是AT的set函数 audio_io_handle_t output =

AudioSystem::getOutput((AudioSystem::stream_type)streamType,

sampleRate, format, channels, (AudioSystem::output_flags)flags); status_t status = createTrack(streamType, sampleRate, format, channelCount, frameCount, flags, sharedBuffer, output); ----->creatTrack会和AF打交道。我们看看createTrack重要语句

const sp& audioFlinger = AudioSystem::get_audio_flinger(); //下面很重要，调用AF的createTrack获得一个IAudioTrack对象 sp track = audioFlinger->createTrack(); sp cblk = track->getCblk();//获取共享内存的管理结构

总结一下创建的流程，AT调用AF的createTrack获得一个IAudioTrack对象，然后从这个对象中获得共享内存的对象。 2. start和write

看看AT的start，估计就是调用IAudioTrack的start吧？ void AudioTrack::start() {

//果然啊...

status_t status = mAudioTrack->start(); }

那write呢?我们之前讲了，AT就是从共享buffer中:

? Lock缓存 ? 写缓存 ? Unlock缓存

注意，这里的Lock和Unlock是有问题的，什么问题呢?待会我们再说

按这种方式的话，那么AF一定是有一个线程在那也是：

? Lock， ? 读缓存，写硬件 ? Unlock

总之，我们知道了AT的调用AF的流程了。下面一个一个看。

2.3 AF流程

1 createTrack

sp AudioFlinger::createTrack( pid_t pid,//AT的pid号 int streamType,//MUSIC，流类型 uint32_t sampleRate,//8000 采样率 int format,//PCM_16类型 int channelCount,//2，双声道

int frameCount,//需要创建的buffer可包含的帧数 uint32_t flags,

const sp& sharedBuffer,//AT传入的共享buffer，这里为空 int output,//这个是从AuidoSystem获得的对应MUSIC流类型的索引 status_t *status) {

sp track; sp trackHandle; sp client; wp wclient; status_t lStatus; {

Mutex::Autolock _l(mLock); //根据output句柄，获得线程？

PlaybackThread *thread = checkPlaybackThread_l(output); //看看这个进程是不是已经是AF的客户了

//这里说明一下，由于是C/S架构，那么作为服务端的AF肯定有地方保存作为C的AT的信息

//那么，AF是根据pid作为客户端的唯一标示的 //mClients是一个类似map的数据组织结构

wclient = mClients.valueFor(pid); if (wclient != NULL) { } else {

//如果还没有这个客户信息，就创建一个，并加入到map中去

client = new Client(this, pid); mClients.add(pid, client); }

//从刚才找到的那个线程对象中创建一个track

track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format, channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus); }

//喔，还有一个trackHandle，而且返回到AF端的是这个trackHandle对象 trackHandle = new TrackHandle(track); return trackHandle; }

这个AF函数中，突然冒出来了很多新类型的数据结构。说实话，我刚开始接触的时候，大脑因为常接触到这些眼生的东西而死机！大家先不要拘泥于这些东西，我会一一分析到的。 先进入到checkPlaybackThread_l看看。

AudioFlinger::PlaybackThread *AudioFlinger::checkPlaybackThread_l(int output) const {

PlaybackThread *thread = NULL;

//看到这种indexOfKey的东西，应该立即能想到：

//喔，这可能是一个map之类的东西，根据key能找到实际的value if (mPlaybackThreads.indexOfKey(output) >= 0) {

thread = (PlaybackThread *)mPlaybackThreads.valueFor(output).get(); }

//这个函数的意思是根据output值，从一堆线程中找到对应的那个线程 return thread; }

看到这里很疑惑啊：

? AF的构造函数中没有创建线程，只创建了一个audio的HAL对象 ? 如果AT是AF的第一个客户的话，我们刚才的调用流程里边，也没看到哪有创建线程的地方呀。

? output是个什么玩意儿？为什么会根据它作为key来找线程呢？

看来，我们得去Output的来源那看看了。

我们知道，output的来源是由AT的set函数得到的：如下： audio_io_handle_t output = AudioSystem::getOutput( (AudioSystem::stream_type)streamType, //MUSIC类型 sampleRate, //8000 format, //PCM_16 channels, //2两个声道

(AudioSystem::output_flags)flags//0 );

上面这几个参数后续不再提示了，大家知道这些值都是由AT做为切入点传进去的 然后它在调用AT自己的createTrack，最终把这个output值传递到AF了。其中audio_io_handle_t类型就是一个int类型。

//叫handle啊？好像linux下这种叫法的很少，难道又是受MS的影响吗？ 我们进到AudioSystem::getOutput看看。注意，大家想想这是系统的第一次调用,而且发生在AudioTrack那个进程里边。AudioSystem的位置在framework/base/media/libmedia/AudioSystem.cpp中

audio_io_handle_t AudioSystem::getOutput(stream_type stream, uint32_t samplingRate, uint32_t format, uint32_t channels, output_flags flags) {

audio_io_handle_t output = 0;

if ((flags & AudioSystem::OUTPUT_FLAG_DIRECT) == 0 && ((stream != AudioSystem::VOICE_CALL && stream != AudioSystem::BLUETOOTH_SCO) ||

channels != AudioSystem::CHANNEL_OUT_MONO || (samplingRate != 8000 && samplingRate != 16000))) { Mutex::Autolock _l(gLock); //根据我们的参数，我们会走到这个里边来

//喔，又是从map中找到stream=music的output。可惜啊，我们是第一次进来 //output一定是0

output = AudioSystem::gStreamOutputMap.valueFor(stream);

}

if (output == 0) {

//我晕，又到AudioPolicyService(APS) //由它去getOutput

const sp& aps = AudioSystem::get_audio_policy_service();

output = aps->getOutput(stream, samplingRate, format, channels, flags); if ((flags & AudioSystem::OUTPUT_FLAG_DIRECT) == 0) { Mutex::Autolock _l(gLock);

//如果取到output了，再把output加入到AudioSystem维护的这个map中去 //说白了，就是保存一些信息吗。免得下次又这么麻烦去骚扰APS！ AudioSystem::gStreamOutputMap.add(stream, output); } }

return output; }

怎么办？需要到APS中才能找到output的信息？

没办法，硬着头皮进去吧。那先得看看APS是如何创建的。不过这个刚才已经说了，是和AF一块在那个Main_mediaService.cpp中实例化的。

位置在framework/base/lib/libaudioflinger/ AudioPolicyService.cpp中 AudioPolicyService::AudioPolicyService()

: BnAudioPolicyService() , mpPolicyManager(NULL) {

// 下面两个线程以后再说

mTonePlaybackThread = new AudioCommandThread(String8(\

mAudioCommandThread = new AudioCommandThread(String8(\

#if (defined GENERIC_AUDIO) || (defined AUDIO_POLICY_TEST) //喔，使用普适的AudioPolicyManager，把自己this做为参数 //我们这里先使用普适的看看吧

mpPolicyManager = new AudioPolicyManagerBase(this); //使用硬件厂商提供的特殊的AudioPolicyManager //mpPolicyManager = createAudioPolicyManager(this);

} }

我们看看AudioManagerBase的构造函数吧，在framework/base/lib/audioFlinger/ AudioPolicyManagerBase.cpp中。

AudioPolicyManagerBase::AudioPolicyManagerBase(AudioPolicyClientInterface *clientInterface)

: mPhoneState(AudioSystem::MODE_NORMAL), mRingerMode(0), mMusicStopTime(0), mLimitRingtoneVolume(false) {

mpClientInterface = clientInterface;这个client就是APS，刚才通过this传进来了

AudioOutputDescriptor *outputDesc = new AudioOutputDescriptor(); outputDesc->mDevice = (uint32_t)AudioSystem::DEVICE_OUT_SPEAKER; mHardwareOutput = mpClientInterface->openOutput(&outputDesc->mDevice, &outputDesc->mSamplingRate, &outputDesc->mFormat, &outputDesc->mChannels, &outputDesc->mLatency, outputDesc->mFlags); openOutput又交给APS的openOutput来完成了，真绕.... }

唉，看来我们还是得回到APS，

audio_io_handle_t AudioPolicyService::openOutput(uint32_t *pDevices, uint32_t *pSamplingRate, uint32_t *pFormat, uint32_t *pChannels, uint32_t *pLatencyMs,

AudioSystem::output_flags flags) {

sp af = AudioSystem::get_audio_flinger(); //FT,FT,FT,FT,FT,FT,FT

//绕了这么一个大圈子，竟然回到AudioFlinger中了啊？？

return af->openOutput(pDevices, pSamplingRate, (uint32_t *)pFormat, pChannels,

pLatencyMs, flags); }

在我们再次被绕晕之后，我们回眸看看足迹吧：

? 在AudioTrack中，调用set函数

? 这个函数会通过AudioSystem::getOutput来得到一个output的句柄 ? AS的getOutput会调用AudioPolicyService的getOutput

? 然后我们就没继续讲APS的getOutPut了，而是去看看APS创建的东西 ? 发现APS创建的时候会创建一个AudioManagerBase，这个AMB的创建又会调用APS的openOutput。

? APS的openOutput又会调用AudioFlinger的openOutput

有一个疑问，AT中set参数会和APS构造时候最终传入到AF的openOutput一样吗？如果不一样，那么构造时候openOutput的又是什么参数呢？ 先放下这个悬念，我们继续从APS的getOutPut看看。

audio_io_handle_t AudioPolicyService::getOutput(AudioSystem::stream_type stream,

uint32_t samplingRate, uint32_t format, uint32_t channels,

AudioSystem::output_flags flags) {

Mutex::Autolock _l(mLock); //自己又不干活，由AudioManagerBase干活

return mpPolicyManager->getOutput(stream, samplingRate, format, channels, flags); } 进去看看吧

audio_io_handle_t AudioPolicyManagerBase::getOutput(AudioSystem::stream_type stream,

uint32_t samplingRate, uint32_t format, uint32_t channels,

AudioSystem::output_flags flags) {

audio_io_handle_t output = 0; uint32_t latency = 0; // open a non direct output

output = mHardwareOutput; //这个是在哪里创建的？在AMB构造的时候..

return output; }

具体AMB的分析待以后Audio系统策略的时候我们再说吧。反正，到这里，我们知道了，在APS构造的时候会open一个Output，而这个Output又会调用AF的openOutput。 int AudioFlinger::openOutput(uint32_t *pDevices, uint32_t *pSamplingRate, uint32_t *pFormat, uint32_t *pChannels, uint32_t *pLatencyMs, uint32_t flags) {

status_t status;

PlaybackThread *thread = NULL; mHardwareStatus = AUDIO_HW_OUTPUT_OPEN;

uint32_t samplingRate = pSamplingRate ? *pSamplingRate : 0; uint32_t format = pFormat ? *pFormat : 0; uint32_t channels = pChannels ? *pChannels : 0; uint32_t latency = pLatencyMs ? *pLatencyMs : 0;

Mutex::Autolock _l(mLock);

//由Audio硬件HAL对象创建一个AudioStreamOut对象

AudioStreamOut *output = mAudioHardware->openOutputStream(*pDevices, (int *)&format, &channels, &samplingRate, &status); mHardwareStatus = AUDIO_HW_IDLE; if (output != 0) { //创建一个Mixer线程

thread = new MixerThread(this, output, ++mNextThreadId); }

//终于找到了，把这个线程加入线程管理组织中

mPlaybackThreads.add(mNextThreadId, thread); return mNextThreadId; } }

明白了，看来AT在调用AF的createTrack的之前，AF已经在某个时候把线程创建好了，而且是一个Mixer类型的线程，看来和混音有关系呀。这个似乎和我们开始设想的AF工作有点联系喔。Lock，读缓存，写Audio硬件，Unlock。可能都是在这个线程里边做的。 2 继续createTrack

AudioFlinger::createTrack( pid_t pid, int streamType, uint32_t sampleRate, int format, int channelCount, int frameCount, uint32_t flags,

const sp& sharedBuffer, int output, status_t *status) {

sp track; sp trackHandle; sp client; wp wclient; status_t lStatus; {

//假设我们找到了对应的线程 Mutex::Autolock _l(mLock);

PlaybackThread *thread = checkPlaybackThread_l(output); //晕，调用这个线程对象的createTrack_l

track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format, channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus);

}

trackHandle = new TrackHandle(track);

return trackHandle；----》注意，这个对象是最终返回到AT进程中的。

实在是....太绕了。再进去看看thread->createTrack_l吧。_l的意思是这个函数进入之前已经获得同步锁了。

跟着sourceinsight ctrl+鼠标左键就进入到下面这个函数。 下面这个函数的签名好长啊。这是为何？

原来Android的C++类中大量定义了内部类。说实话，我之前几年的C++的经验中基本没接触过这么频繁使用内部类的东东。--->当然，你可以说STL也大量使用了呀。 我们就把C++的内部类当做普通的类一样看待吧，其实我感觉也没什么特殊的含义，和外部类是一样的，包括函数调用，public/private之类的东西。这个和JAVA的内部类是大不一样的。

sp AudioFlinger::PlaybackThread::createTrack_l( const sp& client, int streamType, uint32_t sampleRate, int format, int channelCount, int frameCount,

const sp& sharedBuffer, status_t *status) {

sp track; status_t lStatus; { // scope for mLock

Mutex::Autolock _l(mLock); //new 一个track对象

//我有点愤怒了，Android真是层层封装啊，名字取得也非常相似。 //看看这个参数吧，注意sharedBuffer这个，此时的值应是0

track = new Track(this, client, streamType, sampleRate, format, channelCount, frameCount, sharedBuffer);

mTracks.add(track); //把这个track加入到数组中，是为了管理用的。 }

lStatus = NO_ERROR; return track; }

看到这个数组的存在，我们应该能想到什么吗？这时已经有：

? 一个MixerThread，内部有一个数组保存track的

看来，不管有多少个AudioTrack，最终在AF端都有一个track对象对应，而且这些所有的track对象都会由一个线程对象来处理。----难怪是Mixer啊

再去看看new Track，我们一直还没找到共享内存在哪里创建的！！！

AudioFlinger::PlaybackThread::Track::Track( const wp& thread, const sp& client, int streamType, uint32_t sampleRate, int format, int channelCount, int frameCount,

const sp& sharedBuffer)

: TrackBase(thread, client, sampleRate, format, channelCount, frameCount, 0, sharedBuffer),

mMute(false), mSharedBuffer(sharedBuffer), mName(-1) {

// mCblk !=NULL?什么时候创建的？？

//只能看基类TrackBase，还是很愤怒，太多继承了。 if (mCblk != NULL) { mVolume[0] = 1.0f; mVolume[1] = 1.0f; mStreamType = streamType;

mCblk->frameSize = AudioSystem::isLinearPCM(format) ? channelCount * sizeof(int16_t) : sizeof(int8_t); } }

看看基类TrackBase干嘛了

AudioFlinger::ThreadBase::TrackBase::TrackBase(

const wp& thread, const sp& client, uint32_t sampleRate, int format, int channelCount, int frameCount, uint32_t flags,

const sp& sharedBuffer) : RefBase(), mThread(thread), mClient(client), mCblk(0), mFrameCount(0), mState(IDLE), mClientTid(-1), mFormat(format),

mFlags(flags & ~SYSTEM_FLAGS_MASK) {

size_t size = sizeof(audio_track_cblk_t);

size_t bufferSize = frameCount*channelCount*sizeof(int16_t); if (sharedBuffer == 0) { size += bufferSize; }

//调用client的allocate函数。这个client是什么？就是我们在CreateTrack中创建的 那个Client，我不想再说了。反正这里会创建一块共享内存 mCblkMemory = client->heap()->allocate(size);

有了共享内存，但是还没有里边有同步锁的那个对象audio_track_cblk_t mCblk = static_cast(mCblkMemory->pointer()); 下面这个语法好怪啊。什么意思？？？

new(mCblk) audio_track_cblk_t();

//各位，这就是C++语法中的placement new。干啥用的啊?new后面的括号中是一块buffer，再

后面是一个类的构造函数。对了，这个placement new的意思就是在这块buffer中构造一个对象。

我们之前的普通new是没法让一个对象在某块指定的内存中创建的。而placement new却可以。

这样不就达到我们的目的了吗？搞一块共享内存，再在这块内存上创建一个对象。这样，这个对象不也就能在两个内存中共享了吗？太牛牛牛牛牛了。怎么想到的？ // clear all buffers

mCblk->frameCount = frameCount; mCblk->sampleRate = sampleRate; mCblk->channels = (uint8_t)channelCount; }

好了，解决一个重大疑惑，跨进程数据共享的重要数据结构audio_track_cblk_t是通过placement new在一块共享内存上来创建的。 回到AF的CreateTrack，有这么一句话： trackHandle = new TrackHandle(track);

return trackHandle；----》注意，这个对象是最终返回到AT进程中的。 trackHandle的构造使用了thread->createTrack_l的返回值。

2.4 到底有少种对象

读到这里的人，一定会被异常多的class类型，内部类，继承关系搞疯掉。说实话，这里废点心血整个或者paste一个大的UML图未尝不可。但是我是不太习惯用图说话，因为图我实在是记不住。那好吧。我们就用最简单的话语争取把目前出现的对象说清楚。 1 AudioFlinger

class AudioFlinger : public BnAudioFlinger, public IBinder::DeathRecipient AudioFlinger类是代表整个AudioFlinger服务的类，其余所有的工作类都是通过内部类的方式在其中定义的。你把它当做一个壳子也行吧。 2 Client

Client是描述C/S结构的C端的代表，也就算是一个AT在AF端的对等物吧。不过可不是Binder机制中的BpXXX喔。因为AF是用不到AT的功能的。 class Client : public RefBase { public:

sp mAudioFlinger;//代表S端的AudioFlinger

sp mMemoryDealer;//每个C端使用的共享内存，通过它分配 pid_t mPid;//C端的进程id }; 3 TrackHandle

Trackhandle是AT端调用AF的CreateTrack得到的一个基于Binder机制的Track。

这个TrackHandle实际上是对真正干活的PlaybackThread::Track的一个跨进程支持的封装。 什么意思？本来PlaybackThread::Track是真正在AF中干活的东西，不过为了支持跨进程的话，我们用TrackHandle对其进行了一下包转。这样在AudioTrack调用TrackHandle的功能，实际都由TrackHandle调用PlaybackThread::Track来完成了。可以认为是一种Proxy模式吧。 这个就是AudioFlinger异常复杂的一个原因！！！ class TrackHandle : public android::BnAudioTrack { public:

TrackHandle(const sp& track);

virtual ~TrackHandle(); virtual status_t start(); virtual void stop(); virtual void flush(); virtual void mute(bool); virtual void pause();

virtual void setVolume(float left, float right); virtual sp getCblk() const; sp mTrack; }; 4 线程类

AF中有好几种不同类型的线程，分别有对应的线程类型：

? RecordThread：

RecordThread : public ThreadBase, public AudioBufferProvider 用于录音的线程。

? PlaybackThread:

class PlaybackThread : public ThreadBase 用于播放的线程

? MixerThread

MixerThread : public PlaybackThread

用于混音的线程，注意他是从PlaybackThread派生下来的。

? DirectoutputThread

DirectOutputThread : public PlaybackThread

直接输出线程，我们之前在代码里老看到DIRECT_OUTPUT之类的判断，看来最终和这个线程有关。

? DuplicatingThread：

DuplicatingThread : public MixerThread 复制线程？而且从混音线程中派生？暂时不知道有什么用

这么多线程，都有一个共同的父类ThreadBase，这个是AF对Audio系统单独定义的一个以Thread为基类的类。------》FT，真的很麻烦。

ThreadBase我们不说了，反正里边封装了一些有用的函数。 我们看看PlayingThread吧，里边由定义了内部类：

5 PlayingThread的内部类Track

我们知道，TrackHandle构造用的那个Track是PlayingThread的createTrack_l得到的。 class Track : public TrackBase 晕喔，又来一个TrackBase。 TrackBase是ThreadBase定义的内部类

class TrackBase : public AudioBufferProvider, public RefBase

基类AudioBufferProvider是一个对Buffer的封装，以后在AF读共享缓冲，写数据到硬件HAL中用得到。

个人感觉：上面这些东西，其实完完全全可以独立到不同的文件中，然后加一些注释说明。 写这样的代码，要是我是BOSS的话，一定会很不爽。有什么意义吗？有什么好处吗？

2.5 AF流程继续

好了，这里终于在AF中的createTrack返回了TrackHandle。这个时候系统处于什么状态？

? AF中的几个Thread我们之前说了，在AF启动的某个时间就已经起来了。我们就假设AT调用AF服务前，这个线程就已经启动了。

这个可以看代码就知道了：

void AudioFlinger::PlaybackThread::onFirstRef() {

const size_t SIZE = 256; char buffer[SIZE];

snprintf(buffer, SIZE, \

//onFirstRef，实际是RefBase的一个方法，在构造sp的时候就会被调用 //下面的run就真正创建了线程并开始执行threadLoop了 run(buffer, ANDROID_PRIORITY_URGENT_AUDIO); }

到底执行哪个线程的threadLoop？我记得我们是根据output句柄来查找线程的。 看看openOutput的实行，真正的线程对象创建是在那儿。 nt AudioFlinger::openOutput(uint32_t *pDevices,

uint32_t *pSamplingRate, uint32_t *pFormat, uint32_t *pChannels, uint32_t *pLatencyMs, uint32_t flags) {

if ((flags & AudioSystem::OUTPUT_FLAG_DIRECT) || (format != AudioSystem::PCM_16_BIT) ||

(channels != AudioSystem::CHANNEL_OUT_STEREO)) {

thread = new DirectOutputThread(this, output, ++mNextThreadId); //如果flags没有设置直接输出标准，或者format不是16bit，或者声道数不是2立体声

//则创建DirectOutputThread。 } else {

//可惜啊，我们创建的是最复杂的MixerThread

thread = new MixerThread(this, output, ++mNextThreadId); 1. MixerThread

非常重要的工作线程，我们看看它的构造函数。

AudioFlinger::MixerThread::MixerThread(const sp& audioFlinger, AudioStreamOut* output, int id)

: PlaybackThread(audioFlinger, output, id), mAudioMixer(0) {

mType = PlaybackThread::MIXER;

//混音器对象，传进去的两个参数时基类ThreadBase的，都为0 //这个对象巨复杂，最终混音的数据都由它生成，以后再说... mAudioMixer = new AudioMixer(mFrameCount, mSampleRate); } 2. AT调用start

此时，AT得到IAudioTrack对象后，调用start函数。 status_t AudioFlinger::TrackHandle::start() { return mTrack->start();

} //果然，自己又不干活，交给mTrack了，这个是PlayintThread createTrack_l得到的Track对象

status_t AudioFlinger::PlaybackThread::Track::start() {

status_t status = NO_ERROR;

sp thread = mThread.promote();

//这个Thread就是调用createTrack_l的那个thread对象，这里是MixerThread if (thread != 0) {

Mutex::Autolock _l(thread->mLock); int state = mState; if (mState == PAUSED) { mState = TrackBase::RESUMING; } else {

mState = TrackBase::ACTIVE; }

//把自己由加到addTrack_l了

//奇怪，我们之前在看createTrack_l的时候，不是已经有个map保存创建的track了 //这里怎么又出现了一个类似的操作？

PlaybackThread *playbackThread = (PlaybackThread *)thread.get(); playbackThread->addTrack_l(this); return status; }

看看这个addTrack_l函数

status_t AudioFlinger::PlaybackThread::addTrack_l(const sp& track) {

status_t status = ALREADY_EXISTS;

// set retry count for buffer fill

track->mRetryCount = kMaxTrackStartupRetries; if (mActiveTracks.indexOf(track) < 0) {

mActiveTracks.add(track);//啊，原来是加入到活跃Track的数组啊 status = NO_ERROR; }

//我靠，有戏啊！看到这个broadcast，一定要想到：恩，在不远处有那么一个线程正

//等着这个CV呢。 mWaitWorkCV.broadcast(); return status; }

让我们想想吧。start是把某个track加入到PlayingThread的活跃Track队列，然后触发一个信号事件。由于这个事件是PlayingThread的内部成员变量，而PlayingThread又创建了一个线程，那么难道是那个线程在等待这个事件吗？这时候有一个活跃track，那个线程应该可以干活了吧？ 这个线程是MixerThread。我们去看看它的线程函数threadLoop吧。 bool AudioFlinger::MixerThread::threadLoop() {

int16_t* curBuf = mMixBuffer; Vector< sp > tracksToRemove; while (!exitPending()) {

processConfigEvents(); //Mixer进到这个循环中来 mixerStatus = MIXER_IDLE; { // scope for mLock Mutex::Autolock _l(mLock);

const SortedVector< wp >& activeTracks = mActiveTracks; //每次都取当前最新的活跃Track数组

//下面是预备操作，返回状态看看是否有数据需要获取

mixerStatus = prepareTracks_l(activeTracks, &tracksToRemove);

}

//LIKELY，是GCC的一个东西，可以优化编译后的代码 //就当做是TRUE吧

if (LIKELY(mixerStatus == MIXER_TRACKS_READY)) { // mix buffers...

//调用混音器，把buf传进去，估计得到了混音后的数据了

//curBuf是mMixBuffer，PlayingThread的内部buffer，在某个地方已经创建好了， //缓存足够大

mAudioMixer->process(curBuf); sleepTime = 0;

standbyTime = systemTime() + kStandbyTimeInNsecs; }

有数据要写到硬件中，肯定不能sleep了呀 if (sleepTime == 0) {

//把缓存的数据写到outPut中。这个mOutput是AudioStreamOut //由Audio HAL的那个对象创建得到。等我们以后分析再说

int bytesWritten = (int)mOutput->write(curBuf, mixBufferSize); mStandby = false; } else {

usleep(sleepTime);//如果没有数据，那就休息吧.. } 3. MixerThread核心

到这里，大家是不是有种焕然一新的感觉？恩，对了，AF的工作就是如此的精密，每个部分都配合得丝丝入扣。不过对于我们看代码的人来说，实在搞不懂这么做的好处----哈哈 有点扯远了。

MixerThread的线程循环中，最重要的两个函数： prepare_l和mAudioMixer->process，我们一一来看看。

uint32_t AudioFlinger::MixerThread::prepareTracks_l(const SortedVector< wp >& activeTracks, Vector< sp > *tracksToRemove) {

uint32_t mixerStatus = MIXER_IDLE;

//得到活跃track个数，这里假设就是我们创建的那个AT吧，那么count=1 size_t count = activeTracks.size();

float masterVolume = mMasterVolume; bool masterMute = mMasterMute; for (size_t i=0 ; i

sp t = activeTracks[i].promote(); Track* const track = t.get()；

//得到placement new分配的那个跨进程共享的对象 audio_track_cblk_t* cblk = track->cblk(); //设置混音器，当前活跃的track。

mAudioMixer->setActiveTrack(track->name());

if (cblk->framesReady() && (track->isReady() || track->isStopped()) && !track->isPaused() && !track->isTerminated()) {

// compute volume for this track //AT已经write数据了。所以肯定会进到这来。 int16_t left, right;

if (track->isMuted() || masterMute || track->isPausing() || mStreamTypes[track->type()].mute) { left = right = 0; if (track->isPausing()) { track->setPaused(); }

//AT设置的音量假设不为零，我们需要聆听声音！ //所以走else流程 } else {

// read original volumes with volume control

float typeVolume = mStreamTypes[track->type()].volume; float v = masterVolume * typeVolume; float v_clamped = v * cblk->volume[0]; if (v_clamped > MAX_GAIN) v_clamped = MAX_GAIN; left = int16_t(v_clamped); v_clamped = v * cblk->volume[1];

if (v_clamped > MAX_GAIN) v_clamped = MAX_GAIN; right = int16_t(v_clamped); //计算音量 }

//注意，这里对混音器设置了数据提供来源，是一个track，还记得我们前面说的吗？Track从

AudioBufferProvider派生

mAudioMixer->setBufferProvider(track); mAudioMixer->enable(AudioMixer::MIXING);

int param = AudioMixer::VOLUME; //为这个track设置左右音量等

mAudioMixer->setParameter(param, AudioMixer::VOLUME0, left); mAudioMixer->setParameter(param, AudioMixer::VOLUME1, right); mAudioMixer->setParameter( AudioMixer::TRACK,

AudioMixer::FORMAT, track->format()); mAudioMixer->setParameter( AudioMixer::TRACK,

AudioMixer::CHANNEL_COUNT, track->channelCount()); mAudioMixer->setParameter( AudioMixer::RESAMPLE, AudioMixer::SAMPLE_RATE, int(cblk->sampleRate)); } else {

if (track->isStopped()) { track->reset(); }

//如果这个track已经停止了，那么把它加到需要移除的track队列tracksToRemove中去

//同时停止它在AudioMixer中的混音

if (track->isTerminated() || track->isStopped() || track->isPaused()) {

tracksToRemove->add(track);

mAudioMixer->disable(AudioMixer::MIXING); } else {

mAudioMixer->disable(AudioMixer::MIXING); } } }

// remove all the tracks that need to be... count = tracksToRemove->size();

return mixerStatus; }

看明白了吗？prepare_l的功能是什么？根据当前活跃的track队列，来为混音器设置信息。可想而知，一个track必然在混音器中有一个对应的东西。我们待会分析AudioMixer的时候再详述。 为混音器准备好后，下面调用它的process函数 void AudioMixer::process(void* output) {

mState.hook(&mState, output);//hook？难道是钩子函数？ }

晕乎，就这么简单的函数？？？

CTRL+左键，hook是一个函数指针啊，在哪里赋值的？具体实现函数又是哪个？ 没办法了，只能分析AudioMixer类了。 4. AudioMixer

AudioMixer实现在framework/base/libs/audioflinger/AudioMixer.cpp中 AudioMixer::AudioMixer(size_t frameCount, uint32_t sampleRate) : mActiveTrack(0), mTrackNames(0), mSampleRate(sampleRate) {

mState.enabledTracks= 0; mState.needsChanged = 0; mState.frameCount = frameCount; mState.outputTemp = 0; mState.resampleTemp = 0;

mState.hook = process__nop;//process__nop，是该类的静态函数 track_t* t = mState.tracks; //支持32路混音。牛死了 for (int i=0 ; i<32 ; i++) { t->needs = 0;

t->volume[0] = UNITY_GAIN; t->volume[1] = UNITY_GAIN; t->volumeInc[0] = 0; t->volumeInc[1] = 0; t->channelCount = 2; t->enabled = 0; t->format = 16;

t->buffer.raw = 0; t->bufferProvider = 0; t->hook = 0; t->resampler = 0;

t->sampleRate = mSampleRate; t->in = 0; t++; } }

//其中，mState是在AudioMixer.h中定义的一个数据结构

//注意，source insight没办法解析这个mState，因为....见下面的注释。 struct state_t {

uint32_t enabledTracks; uint32_t needsChanged; size_t frameCount; mix_t hook; int32_t *outputTemp; int32_t *resampleTemp; int32_t reserved[2];

track_t tracks[32];// __attribute__((aligned(32)));《--把这里注释掉

//否则source insight会解析不了这个state_t类型 };

int mActiveTrack;

uint32_t mTrackNames;//names？搞得像字符串，实际是一个int const uint32_t mSampleRate;

state_t mState

好了，没什么吗。hook对应的可选函数实现有： process__validate process__nop

process__genericNoResampling

process__genericResampling

process__OneTrack16BitsStereoNoResampling process__TwoTracks16BitsStereoNoResampling

AudioMixer构造的时候，hook是process__nop，有几个地方会改变这个函数指针的指向。 这部分涉及到数字音频技术，我就无力讲解了。我们看看最接近的函数 process__OneTrack16BitsStereoNoResampling

void AudioMixer::process__OneTrack16BitsStereoNoResampling(state_t* state, void* output) {

单track，16bit双声道，不需要重采样,大部分是这种情况了 const int i = 31 - __builtin_clz(state->enabledTracks); const track_t& t = state->tracks[i];

AudioBufferProvider::Buffer& b(t.buffer);

int32_t* out = static_cast(output); size_t numFrames = state->frameCount;

const int16_t vl = t.volume[0]; const int16_t vr = t.volume[1]; const uint32_t vrl = t.volumeRL; while (numFrames) {

b.frameCount = numFrames; //获得buffer

t.bufferProvider->getNextBuffer(&b); int16_t const *in = b.i16;

size_t outFrames = b.frameCount; if UNLIKELY--->不走这. else { do {

//计算音量等数据，和数字音频技术有关。这里不说了

uint32_t rl = *reinterpret_cast(in);

in += 2;

int32_t l = mulRL(1, rl, vrl) >> 12; int32_t r = mulRL(0, rl, vrl) >> 12; *out++ = (r<<16) | (l & 0xFFFF); } while (--outFrames); }

numFrames -= b.frameCount; //释放buffer。

t.bufferProvider->releaseBuffer(&b); } }

好像挺简单的啊，不就是把数据处理下嘛。这里注意下buffer。到现在，我们还没看到取共享内存里AT端write的数据呐。 那只能到bufferProvider去看了。

注意，这里用的是AudioBufferProvider基类，实际的对象是Track。它从AudioBufferProvider派生。

我们用得是PlaybackThread的这个Track status_t

AudioFlinger::PlaybackThread::Track::getNextBuffer(AudioBufferProvider::Buffer* buffer) {

//一阵暗喜吧。千呼万唤始出来，终于见到cblk了 audio_track_cblk_t* cblk = this->cblk(); uint32_t framesReady;

uint32_t framesReq = buffer->frameCount; //哈哈，看看数据准备好了没，

framesReady = cblk->framesReady();

if (LIKELY(framesReady)) { uint32_t s = cblk->server;

uint32_t bufferEnd = cblk->serverBase + cblk->frameCount;

bufferEnd = (cblk->loopEnd < bufferEnd) ? cblk->loopEnd : bufferEnd; if (framesReq > framesReady) { framesReq = framesReady;

}

if (s + framesReq > bufferEnd) { framesReq = bufferEnd - s; } 获得真实的数据地址

buffer->raw = getBuffer(s, framesReq); if (buffer->raw == 0) goto getNextBuffer_exit;

buffer->frameCount = framesReq; return NO_ERROR; }

getNextBuffer_exit: buffer->raw = 0; buffer->frameCount = 0; return NOT_ENOUGH_DATA; }

再看看释放缓冲的地方：releaseBuffer，这个直接在ThreadBase中实现了 void

AudioFlinger::ThreadBase::TrackBase::releaseBuffer(AudioBufferProvider::Buffer* buffer) {

buffer->raw = 0;

mFrameCount = buffer->frameCount; step();

buffer->frameCount = 0; }

看看step吧。mFrameCount表示我已经用完了这么多帧。 bool AudioFlinger::ThreadBase::TrackBase::step() { bool result;

audio_track_cblk_t* cblk = this->cblk();

result = cblk->stepServer(mFrameCount);//哼哼，调用cblk的stepServer，更新 服务端的使用位置 return result;

}

到这里，大伙应该都明白了吧。原来AudioTrack中write的数据，最终是这么被使用的呀！！！ 恩，看一个process__OneTrack16BitsStereoNoResampling不过瘾，再看看 process__TwoTracks16BitsStereoNoResampling。

void AudioMixer::process__TwoTracks16BitsStereoNoResampling(state_t* state, void* output)

int i;

uint32_t en = state->enabledTracks;

i = 31 - __builtin_clz(en);

const track_t& t0 = state->tracks[i]; AudioBufferProvider::Buffer& b0(t0.buffer);

en &= ~(1<

i = 31 - __builtin_clz(en);

const track_t& t1 = state->tracks[i]; AudioBufferProvider::Buffer& b1(t1.buffer);

int16_t const *in0;

const int16_t vl0 = t0.volume[0]; const int16_t vr0 = t0.volume[1]; size_t frameCount0 = 0;

int16_t const *in1;

const int16_t vl1 = t1.volume[0]; const int16_t vr1 = t1.volume[1]; size_t frameCount1 = 0;

int32_t* out = static_cast(output); size_t numFrames = state->frameCount; int16_t const *buff = NULL;

while (numFrames) {

if (frameCount0 == 0) { b0.frameCount = numFrames;

t0.bufferProvider->getNextBuffer(&b0); if (b0.i16 == NULL) { if (buff == NULL) {

buff = new int16_t[MAX_NUM_CHANNELS * state->frameCount]; }

in0 = buff;

b0.frameCount = numFrames; } else { in0 = b0.i16; }

frameCount0 = b0.frameCount; }

if (frameCount1 == 0) { b1.frameCount = numFrames;

t1.bufferProvider->getNextBuffer(&b1); if (b1.i16 == NULL) { if (buff == NULL) {

buff = new int16_t[MAX_NUM_CHANNELS * state->frameCount]; }

in1 = buff;

b1.frameCount = numFrames; } else { in1 = b1.i16; }

frameCount1 = b1.frameCount; }

size_t outFrames = frameCount0 < frameCount1?frameCount0:frameCount1;

numFrames -= outFrames; frameCount0 -= outFrames; frameCount1 -= outFrames; do {

int32_t l0 = *in0++; int32_t r0 = *in0++; l0 = mul(l0, vl0); r0 = mul(r0, vr0); int32_t l = *in1++; int32_t r = *in1++;

l = mulAdd(l, vl1, l0) >> 12; r = mulAdd(r, vr1, r0) >> 12; // clamping... l = clamp16(l); r = clamp16(r);

*out++ = (r<<16) | (l & 0xFFFF); } while (--outFrames);

if (frameCount0 == 0) {

t0.bufferProvider->releaseBuffer(&b0); }

if (frameCount1 == 0) {

t1.bufferProvider->releaseBuffer(&b1); } }

if (buff != NULL) { delete [] buff; }

}

看不懂了吧？？哈哈，知道有这回事就行了，专门搞数字音频的需要好好研究下了！

三再论共享audio_track_cblk_t

为什么要再论这个？因为我在网上找了下，有人说audio_track_cblk_t是一个环形buffer，环形buffer是什么意思？自己查查！

这个吗，和我之前的工作经历有关系，某BOSS费尽心机想搞一个牛掰掰的环形buffer，搞得我累死了。现在audio_track_cblk_t是环形buffer？我倒是想看看它是怎么实现的。 顺便我们要解释下，audio_track_cblk_t的使用和我之前说的Lock,读/写，Unlock不太一样。为何？

? 第一因为我们没在AF代码中看到有缓冲buffer方面的wait，MixThread只有当没有数据的时候会usleep一下。

? 第二，如果有多个track，多个audio_track_cblk_t的话，假如又是采用wait信号的办法，那么由于pthread库缺乏WaitForMultiObjects的机制，那么到底该等哪一个？这个问题是我们之前在做跨平台同步库的一个重要难题。

1. 写者的使用

我们集中到audio_track_cblk_t这个类，来看看写者是如何使用的。写者就是AudioTrack端，在这个类中，叫user

? framesAvailable，看看是否有空余空间 ? buffer，获得写空间起始地址 ? stepUser，更新user的位置。

2. 读者的使用

读者是AF端，在这个类中加server。

? framesReady，获得可读的位置 ? stepServer，更新读者的位置

看看这个类的定义：

struct audio_track_cblk_t {

Mutex lock; //同步锁 Condition cv;//CV volatile uint32_t user;//写者 volatile uint32_t server;//读者

uint32_t userBase;//写者起始位置 uint32_t serverBase;//读者起始位置 void* buffers; uint32_t frameCount; // Cache line boundary

uint32_t loopStart; //循环起始

uint32_t loopEnd; //循环结束 int loopCount;

uint8_t out; //如果是Track的话，out就是1，表示输出。 }

注意这是volatile，跨进程的对象，看来这个volatile也是可以跨进程的嘛。

? 唉，又要发挥下了。volatile只是告诉编译器，这个单元的地址不要cache到CPU的缓冲中。也就是每次取值的时候都要到实际内存中去读，而且可能读内存的时候先要锁一下总线。防止其他CPU核执行的时候同时去修改。由于是跨进程共享的内存，这块内存在两个进程都是能见到的，又锁总线了，又是同一块内存，volatile当然保证了同步一致性。

? loopStart和loopEnd这两个值是表示循环播放的起点和终点的，下面还有一个loopCount吗，表示循环播放次数的

那就分析下吧。 先看写者的那几个函数 4 写者分析

先用frameavail看看当前剩余多少空间，我们可以假设是第一次进来嘛。读者还在那sleep呢。 uint32_t audio_track_cblk_t::framesAvailable() {

Mutex::Autolock _l(lock); return framesAvailable_l(); }

int32_t audio_track_cblk_t::framesAvailable_l() {

uint32_t u = this->user; 当前写者位置，此时也为0 uint32_t s = this->server; //当前读者位置，此时为0 if (out) { out为1

uint32_t limit = (s < loopStart) ? s : loopStart;

我们不设循环播放时间吗。所以loopStart是初始值INT_MAX，所以limit=0 return limit + frameCount - u;

//返回0+frameCount-0，也就是全缓冲最大的空间。假设frameCount=1024帧 } }

然后调用buffer获得其实位置，buffer就是得到一个地址位置。 void* audio_track_cblk_t::buffer(uint32_t offset) const {

return (int8_t *)this->buffers + (offset - userBase) * this->frameSize; }

完了，我们更新写者，调用stepUser

uint32_t audio_track_cblk_t::stepUser(uint32_t frameCount) {

//framecount，表示我写了多少，假设这一次写了512帧

uint32_t u = this->user;//user位置还没更新呢，此时u=0；

u += frameCount;//u更新了，u=512

// Ensure that user is never ahead of server for AudioRecord if (out) {

//没甚，计算下等待时间 }

//userBase还是初始值为0，可惜啊，我们只写了1024的一半 //所以userBase加不了

if (u >= userBase + this->frameCount) { userBase += this->frameCount;

//但是这句话很重要，userBase也更新了。根据buffer函数的实现来看，似乎把这个

//环形缓冲铺直了....连绵不绝。 }

this->user = u;//喔，user位置也更新为512了，但是useBase还是0 return u; }

好了，假设写者这个时候sleep了，而读者起来了。 5 读者分析

uint32_t audio_track_cblk_t::framesReady() {

uint32_t u = this->user; //u为512 uint32_t s = this->server;//还没读呢，s为零

if (out) {

if (u < loopEnd) {

return u - s;//loopEnd也是INT_MAX，所以这里返回512，表示有512帧可读了

} else {

Mutex::Autolock _l(lock); if (loopCount >= 0) {

return (loopEnd - loopStart)*loopCount + u - s; } else {

return UINT_MAX; } } } else { return s - u; } }

使用完了，然后stepServer

bool audio_track_cblk_t::stepServer(uint32_t frameCount) {

status_t err; err = lock.tryLock(); uint32_t s = this->server;

s += frameCount; //读了512帧了，所以s=512 if (out) { }

没有设置循环播放嘛，所以不走这个 if (s >= loopEnd) { s = loopStart;

if (--loopCount == 0) { loopEnd = UINT_MAX; loopStart = UINT_MAX;

} }

//一样啊，把环形缓冲铺直了

if (s >= serverBase + this->frameCount) { serverBase += this->frameCount; }

this->server = s; //server为512了 cv.signal(); //读者读完了。触发下写者吧。 lock.unlock(); return true; }

6 真的是环形缓冲吗？

环形缓冲是这样一个场景，现在buffer共1024帧。 假设：

? 写者先写到1024帧 ? 读者读到512帧

? 那么，写者还可以从头写512帧。

所以，我们得回头看看frameavail是不是把这512帧算进来了。 uint32_t audio_track_cblk_t::framesAvailable_l() {

uint32_t u = this->user; //1024 uint32_t s = this->server;//512

if (out) {

uint32_t limit = (s < loopStart) ? s : loopStart; return limit + frameCount - u;返回512，用上了！ } }

再看看stepUser这句话

if (u >= userBase + this->frameCount) {u为1024，userBase为0，frameCount为1024 userBase += this->frameCount;//好，userBase也为1024了 } 看看buffer

return (int8_t *)this->buffers + (offset - userBase) * this->frameSize;

//offset是外界传入的基于user的一个偏移量。offset-userBase，得到的正式从头开始的那段数据空间。太牛了！

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5f8a.html