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第一部分 AudioTrack分析 一 目的 本文的目的是通过从Audio系统来分析Android的代码,包括Android自定义的那套机制和一些常见类的使用,比如Thread,MemoryBase等。 分析的流程是: * 先从API层对应的某个类开始,用户层先要有一个简单的使用流程。 * 根据这个流程,一步步进入到JNI,服务层。在此过程中,碰到不熟悉或者第一次见到的类或者方法,都会解释。也就是深度优先的方法。 1.1 分析工具 分析工具很简单,就是sourceinsight和android的API doc文档。当然还得有android的源代码。我这里是基于froyo的源码。 注意,froyo源码太多了,不要一股脑的加入到sourceinsight中,只要把framwork目录下的源码加进去就可以了,后续如要用的话,再加别的目录。 二 Audio系统 先看看Audio里边有哪些东西?通过Android的SDK文档,发现主要有三个: * AudioManager:这个主要是用来管理Audio系统的 * AudioTrack:这个主要是用来播放声音的 * AudioRecord:这个主要是用来录音的 其中AudioManager的理解需要考虑整个系统上声音的策略问题,例如来电话铃声,短信铃声等,主要是策略上的问题。一般看来,最简单的就是播放声音了。所以我们打算从AudioTrack开始分析。 三 AudioTrack(JAVA层) JAVA的AudioTrack类的代码在: framework\base\media\java\android\media\AudioTrack.java中。 3.1 AudioTrack API的使用例子 先看看使用例子,然后跟进去分析。至于AudioTrack的其他使用方法和说明,需要大家自己去看API文档了。 //根据采样率,采样精度,单双声道来得到frame的大小。 int bufsize = AudioTrack.getMinBufferSize(8000,//每秒8K个点 AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO,//双声道 AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);//一个采样点16比特-2个字节 //注意,按照数字音频的知识,这个算出来的是一秒钟buffer的大小。 //创建AudioTrack AudioTrack trackplayer = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 8000, AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_ STEREO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bufsize, AudioTrack.MODE_STREAM);// trackplayer.play() ;//开始 trackplayer.write(bytes_pkg, 0, bytes_pkg.length) ;//往track中写数据 …. trackplayer.stop();//停止播放 trackplayer.release();//释放底层资源。 这里需要解释下两个东西: 1 AudioTrack.MODE_STREAM的意思: AudioTrack中有MODE_STATIC和MODE_STREAM两种分类。STREAM的意思是由用户在应用程序通过write方式把数据一次一次得写到audiotrack中。这个和我们在socket中发送数据一样,应用层从某个地方获取数据,例如通过编解码得到PCM数据,然后write到audiotrack。 这种方式的坏处就是总是在JAVA层和Native层交互,效率损失较大。 而STATIC的意思是一开始创建的时候,就把音频数据放到一个固定的buffer,然后直接传给audiotrack,后续就不用一次次得write了。AudioTrack会自己播放这个buffer中的数据。 这种方法对于铃声等内存占用较小,延时要求较高的声音来说很适用。 2 StreamType 这个在构造AudioTrack的第一个参数中使用。这个参数和Android中的AudioManager有关系,涉及到手机上的音频管理策略。 Android将系统的声音分为以下几类常见的(未写全): * STREAM_ALARM:警告声 * STREAM_MUSCI:音乐声,例如music等 * STREAM_RING:铃声 * STREAM_SYSTEM:系统声音 * STREAM_VOCIE_CALL:电话声音 为什么要分这么多呢?以前在台式机上开发的时候很少知道有这么多的声音类型,不过仔细思考下,发现这样做是有道理的。例如你在听music的时候接到电话,这个时候music播放肯定会停止,此时你只能听到电话,如果你调节音量的话,这个调节肯定只对电话起作用。当电话打完了,再回到music,你肯定不用再调节音量了。 其实系统将这几种声音的数据分开管理,所以,这个参数对AudioTrack来说,它的含义就是告诉系统,我现在想使用的是哪种类型的声音,这样系统就可以对应管理他们了。 3.2 分析之getMinBufferSize AudioTrack的例子就几个函数。先看看第一个函数: AudioTrack.getMinBufferSize(8000,//每秒8K个点 AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO,//双声道 AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT); ----->AudioTrack.JAVA //注意,这是个static函数 static public int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat) { int channelCount = 0; switch(channelConfig) { case AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO: case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO: channelCount = 1; break; case AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO: case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO: channelCount = 2;--->看到了吧,外面名字搞得这么酷,其实就是指声道数 break; default: loge("getMinBufferSize(): Invalid channel configuration."); return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE; } //目前只支持PCM8和PCM16精度的音频 if ((audioFormat != AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT) && (audioFormat != AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT)) { loge("getMinBufferSize(): Invalid audio format."); return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE; } //ft,对采样频率也有要求,太低或太高都不行,人耳分辨率在20HZ到40KHZ之间 if ( (sampleRateInHz < 4000) || (sampleRateInHz > 48000) ) { loge("getMinBufferSize(): " + sampleRateInHz +"Hz is not a supported sample rate."); return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE; } //调用native函数,够烦的,什么事情都搞到JNI层去。 int size = native_get_min_buff_size(sampleRateInHz, channelCount, audioFormat); if ((size == -1) || (size == 0)) { loge("getMinBufferSize(): error querying hardware"); return AudioTrack.ERROR; } else { return size; } native_get_min_buff_size--->在framework/base/core/jni/android_media_track.cpp中实现。(不了解JNI的一定要学习下,否则只能在JAVA层搞,太狭隘了。)最终对应到函数 static jint android_media_AudioTrack_get_min_buff_size(JNIEnv *env, jobject thiz, jint sampleRateInHertz, jint nbChannels, jint audioFormat) {//注意我们传入的参数是: //sampleRateInHertz = 8000 //nbChannels = 2; //audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT int afSamplingRate; int afFrameCount; uint32_t afLatency; //下面涉及到AudioSystem,这里先不解释了, //反正知道从AudioSystem那查询了一些信息 if (AudioSystem::getOutputSamplingRate(&afSamplingRate) != NO_ERROR) { return -1; } if (AudioSystem::getOutputFrameCount(&afFrameCount) != NO_ERROR) { return -1; } if (AudioSystem::getOutputLatency(&afLatency) != NO_ERROR) { return -1; } //音频中最常见的是frame这个单位,什么意思?经过多方查找,最后还是在ALSA的wiki中 //找到解释了。一个frame就是1个采样点的字节数*声道。为啥搞个frame出来?因为对于多//声道的话,用1个采样点的字节数表示不全,因为播放的时候肯定是多个声道的数据都要播出来//才行。所以为了方便,就说1秒钟有多少个frame,这样就能抛开声道数,把意思表示全了。 // Ensure that buffer depth covers at least audio hardware latency uint32_t minBufCount = afLatency / ((1000 * afFrameCount)/afSamplingRate); if (minBufCount < 2) minBufCount = 2; uint32_t minFrameCount = (afFrameCount*sampleRateInHertz*minBufCount)/afSamplingRate; //下面根据最小的framecount计算最小的buffersize int minBuffSize = minFrameCount * (audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16 ? 2 : 1) * nbChannels; return minBuffSize; } getMinBufSize函数完了后,我们得到一个满足最小要求的缓冲区大小。这样用户分配缓冲区就有了依据。下面就需要创建AudioTrack对象了 3.3 分析之new AudioTrack 先看看调用函数: AudioTrack trackplayer = new AudioTrack( AudioManager.STREAM_MUSIC, 8000, AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_ STEREO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bufsize, AudioTrack.MODE_STREAM);// 其实现代码在AudioTrack.java中。 public AudioTrack(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat, int bufferSizeInBytes, int mode) throws IllegalArgumentException { mState = STATE_UNINITIALIZED; // 获得主线程的Looper,这个在MediaScanner分析中已经讲过了 if ((mInitializationLooper = Looper.myLooper()) == null) { mInitializationLooper = Looper.getMainLooper(); } //检查参数是否合法之类的,可以不管它 audioParamCheck(streamType, sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat, mode); //我是用getMinBufsize得到的大小,总不会出错吧? audioBuffSizeCheck(bufferSizeInBytes); // 调用native层的native_setup,把自己的WeakReference传进去了 //不了解JAVA WeakReference的可以上网自己查一下,很简单的 int initResult = native_setup(new WeakReference<AudioTrack>(this), mStreamType, 这个值是AudioManager.STREAM_MUSIC mSampleRate, 这个值是8000 mChannels, 这个值是2 mAudioFormat,这个值是AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT mNativeBufferSizeInBytes, //这个是刚才getMinBufSize得到的 mDataLoadMode);DataLoadMode是MODE_STREAM .... } 上面函数调用最终进入了JNI层android_media_AudioTrack.cpp下面的函数 static int android_media_AudioTrack_native_setup(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject weak_this, jint streamType, jint sampleRateInHertz, jint channels, jint audioFormat, jint buffSizeInBytes, jint memoryMode) { int afSampleRate; int afFrameCount; 下面又要调用一堆东西,烦不烦呐?具体干什么用的,以后分析到AudioSystem再说。 AudioSystem::getOutputFrameCount(&afFrameCount, streamType); AudioSystem::getOutputSamplingRate(&afSampleRate, streamType); AudioSystem::isOutputChannel(channels); popCount是统计一个整数中有多少位为1的算法 int nbChannels = AudioSystem::popCount(channels); if (streamType == javaAudioTrackFields.STREAM_MUSIC) { atStreamType = AudioSystem::MUSIC; } int bytesPerSample = audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16 ? 2 : 1; int format = audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16 ? AudioSystem::PCM_16_BIT : AudioSystem::PCM_8_BIT; int frameCount = buffSizeInBytes / (nbChannels * bytesPerSample); //上面是根据Buffer大小和一个Frame大小来计算帧数的。 // AudioTrackJniStorage,就是一个保存一些数据的地方,这 //里边有一些有用的知识,下面再详细解释 AudioTrackJniStorage* lpJniStorage = new AudioTrackJniStorage(); jclass clazz = env->GetObjectClass(thiz); lpJniStorage->mCallbackData.audioTrack_class = (jclass)env->NewGlobalRef(clazz); lpJniStorage->mCallbackData.audioTrack_ref = env->NewGlobalRef(weak_this); lpJniStorage->mStreamType = atStreamType; //创建真正的AudioTrack对象 AudioTrack* lpTrack = new AudioTrack(); if (memoryMode == javaAudioTrackFields.MODE_STREAM) { //如果是STREAM流方式的话,把刚才那些参数设进去 lpTrack->set( atStreamType,// stream type sampleRateInHertz, format,// word length, PCM channels, frameCount, 0,// flags audioCallback, &(lpJniStorage->mCallbackData),//callback, callback data (user) 0,// notificationFrames == 0 since not using EVENT_MORE_DATA to feed the AudioTrack 0,// 共享内存,STREAM模式需要用户一次次写,所以就不用共享内存了 true);// thread can call Java } else if (memoryMode == javaAudioTrackFields.MODE_STATIC) { //如果是static模式,需要用户一次性把数据写进去,然后 //再由audioTrack自己去把数据读出来,所以需要一个共享内存 //这里的共享内存是指C++AudioTrack和AudioFlinger之间共享的内容 //因为真正播放的工作是由AudioFlinger来完成的。 lpJniStorage->allocSharedMem(buffSizeInBytes); lpTrack->set( atStreamType,// stream type sampleRateInHertz, format,// word length, PCM channels, frameCount, 0,// flags audioCallback, &(lpJniStorage->mCallbackData),//callback, callback data (user)); 0,// notificationFrames == 0 since not using EVENT_MORE_DATA to feed the AudioTrack lpJniStorage->mMemBase,// shared mem true);// thread can call Java } if (lpTrack->initCheck() != NO_ERROR) { LOGE("Error initializing AudioTrack"); goto native_init_failure; } //又来这一招,把C++AudioTrack对象指针保存到JAVA对象的一个变量中 //这样,Native层的AudioTrack对象就和JAVA层的AudioTrack对象关联起来了。 env->SetIntField(thiz, javaAudioTrackFields.nativeTrackInJavaObj, (int)lpTrack); env->SetIntField(thiz, javaAudioTrackFields.jniData, (int)lpJniStorage); } 1 AudioTrackJniStorage详解 这个类其实就是一个辅助类,但是里边有一些知识很重要,尤其是Android封装的一套共享内存的机制。这里一并讲解,把这块搞清楚了,我们就能轻松得在两个进程间进行内存的拷贝。 AudioTrackJniStorage的代码很简单。 struct audiotrack_callback_cookie { jclass audioTrack_class; jobject audioTrack_ref; }; cookie其实就是把JAVA中的一些东西保存了下,没什么特别的意义 class AudioTrackJniStorage { public: sp<MemoryHeapBase> mMemHeap;//这两个Memory很重要 sp<MemoryBase> mMemBase; audiotrack_callback_cookie mCallbackData; int mStreamType; bool allocSharedMem(int sizeInBytes) { mMemHeap = new MemoryHeapBase(sizeInBytes, 0, "AudioTrack Heap Base"); mMemBase = new MemoryBase(mMemHeap, 0, sizeInBytes); //注意用法,先弄一个HeapBase,再把HeapBase传入到MemoryBase中去。 return true; } }; 2 MemoryHeapBase MemroyHeapBase也是Android搞的一套基于Binder机制的对内存操作的类。既然是Binder机制,那么肯定有一个服务端(Bnxxx),一个代理端Bpxxx。看看MemoryHeapBase定义: class MemoryHeapBase : public virtual BnMemoryHeap { 果然,从BnMemoryHeap派生,那就是Bn端。这样就和Binder挂上钩了 //Bp端调用的函数最终都会调到Bn这来 对Binder机制不了解的,可以参考: http://blog.csdn.net/Innost/archive/2011/01/08/6124685.aspx 有好几个构造函数,我们看看我们使用的: MemoryHeapBase::MemoryHeapBase(size_t size, uint32_t flags, char const * name) : mFD(-1), mSize(0), mBase(MAP_FAILED), mFlags(flags), mDevice(0), mNeedUnmap(false) { const size_t pagesize = getpagesize(); size = ((size + pagesize-1) & ~(pagesize-1)); //创建共享内存,ashmem_create_region这个是系统提供的,可以不管它 //设备上打开的是/dev/ashmem设备,而Host上打开的是一个tmp文件 int fd = ashmem_create_region(name == NULL ? "MemoryHeapBase" : name, size); mapfd(fd, size);//把刚才那个fd通过mmap方式得到一块内存 //不明白得去man mmap看看 mapfd完了后,mBase变量指向内存的起始位置, mSize是分配的内存大小,mFd是 ashmem_create_region返回的文件描述符 } MemoryHeapBase提供了一下几个函数,可以获取共享内存的大小和位置。 getBaseID()--->返回mFd,如果为负数,表明刚才创建共享内存失败了 getBase()->返回mBase,内存位置 getSize()->返回mSize,内存大小 有了MemoryHeapBase,又搞了一个MemoryBase,这又是一个和Binder机制挂钩的类。 唉,这个估计是一个在MemoryHeapBase上的方便类吧?因为我看见了offset 那么估计这个类就是一个能返回当前Buffer中写位置(就是offset)的方便类 这样就不用用户到处去计算读写位置了。 class MemoryBase : public BnMemory { public: MemoryBase(const sp<IMemoryHeap>& heap, ssize_t offset, size_t size); virtual sp<IMemoryHeap> getMemory(ssize_t* offset, size_t* size) const; protected: size_t getSize() const { return mSize; } ssize_t getOffset() const { return mOffset; } const sp<IMemoryHeap>& getHeap() const { return mHeap; } }; 好了,明白上面两个MemoryXXX,我们可以猜测下大概的使用方法了。 * BnXXX端先分配BnMemoryHeapBase和BnMemoryBase, * 然后把BnMemoryBase传递到BpXXX * BpXXX就可以使用BpMemoryBase得到BnXXX端分配的共享内存了。 注意,既然是进程间共享内存,那么Bp端肯定使用memcpy之类的函数来操作内存,这些函数是没有同步保护的,而且Android也不可能在系统内部为这种共享内存去做增加同步保护。所以看来后续在操作这些共享内存的时候,肯定存在一个跨进程的同步保护机制。我们在后面讲实际播放的时候会碰到。 另外,这里的SharedBuffer最终会在Bp端也就是AudioFlinger那用到。 3.4 分析之play和write JAVA层到这一步后就是调用play和write了。JAVA层这两个函数没什么内容,都是直接转到native层干活了。 先看看play函数对应的JNI函数 static void android_media_AudioTrack_start(JNIEnv *env, jobject thiz) { //看见没,从JAVA那个AudioTrack对象获取保存的C++层的AudioTrack对象指针 //从int类型直接转换成指针。要是以后ARM变成64位平台了,看google怎么改! AudioTrack *lpTrack = (AudioTrack *)env->GetIntField( thiz, javaAudioTrackFields.nativeTrackInJavaObj); lpTrack->start(); //这个以后再说 } 下面是write。我们写的是short数组, static jint android_media_AudioTrack_native_write_short(JNIEnv *env, jobject thiz, jshortArray javaAudioData, jint offsetInShorts, jint sizeInShorts, jint javaAudioFormat) { return (android_media_AudioTrack_native_write(env, thiz, (jbyteArray) javaAudioData, offsetInShorts*2, sizeInShorts*2, javaAudioFormat) / 2); } 烦人,又根据Byte还是Short封装了下,最终会调到重要函数writeToTrack去 jint writeToTrack(AudioTrack* pTrack, jint audioFormat, jbyte* data, jint offsetInBytes, jint sizeInBytes) { ssize_t written = 0; // regular write() or copy the data to the AudioTrack's shared memory? if (pTrack->sharedBuffer() == 0) { //创建的是流的方式,所以没有共享内存在track中 //还记得我们在native_setup中调用的set吗?流模式下AudioTrackJniStorage可没创建 //共享内存 written = pTrack->write(data + offsetInBytes, sizeInBytes); } else { if (audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16) { // writing to shared memory, check for capacity if ((size_t)sizeInBytes > pTrack->sharedBuffer()->size()) { sizeInBytes = pTrack->sharedBuffer()->size(); } //看见没?STATIC模式的,就直接把数据拷贝到共享内存里 //当然,这个共享内存是pTrack的,是我们在set时候把AudioTrackJniStorage的 //共享设进去的 memcpy(pTrack->sharedBuffer()->pointer(), data + offsetInBytes, sizeInBytes); written = sizeInBytes; } else if (audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM8) { PCM8格式的要先转换成PCM16 } return written; } 到这里,似乎很简单啊,JAVA层的AudioTrack,无非就是调用write函数,而实际由JNI层的C++ AudioTrack write数据。反正JNI这层是再看不出什么有意思的东西了。 四 AudioTrack(C++层) 接上面的内容,我们知道在JNI层,有以下几个步骤: * new了一个AudioTrack * 调用set函数,把AudioTrackJniStorage等信息传进去 * 调用了AudioTrack的start函数 * 调用AudioTrack的write函数 那么,我们就看看真正干活的的C++AudioTrack吧。 AudioTrack.cpp位于framework\base\libmedia\AudioTrack.cpp 4.1 new AudioTrack()和set调用 JNI层调用的是最简单的构造函数: AudioTrack::AudioTrack() : mStatus(NO_INIT) //把状态初始化成NO_INIT。Android大量使用了设计模式中的state。 { } 接下来调用set。我们看看JNI那set了什么 lpTrack->set( atStreamType, //应该是Music吧 sampleRateInHertz,//8000 format,// 应该是PCM_16吧 channels,//立体声=2 frameCount,// 0,// flags audioCallback, //JNI中的一个回调函数 &(lpJniStorage->mCallbackData),//回调函数的参数 0,// 通知回调函数,表示AudioTrack需要数据,不过暂时没用上 0,//共享buffer地址,stream模式没有 true);//回调线程可以调JAVA的东西 那我们看看set函数把。 status_t AudioTrack::set( int streamType, uint32_t sampleRate, int format, int channels, int frameCount, uint32_t flags, callback_t cbf, void* user, int notificationFrames, const sp<IMemory>& sharedBuffer, bool threadCanCallJava) { ...前面一堆的判断,等以后讲AudioSystem再说 audio_io_handle_t output = AudioSystem::getOutput((AudioSystem::stream_type)streamType, sampleRate, format, channels, (AudioSystem::output_flags)flags); //createTrack?看来这是真正干活的 status_t status = createTrack(streamType, sampleRate, format, channelCount, frameCount, flags, sharedBuffer, output); //cbf是JNI传入的回调函数audioCallback if (cbf != 0) { //看来,怎么着也要创建这个线程了! mAudioTrackThread = new AudioTrackThread(*this, threadCanCallJava); } return NO_ERROR; } 看看真正干活的createTrack status_t AudioTrack::createTrack( int streamType, uint32_t sampleRate, int format, int channelCount, int frameCount, uint32_t flags, const sp<IMemory>& sharedBuffer, audio_io_handle_t output) { status_t status; //啊,看来和audioFlinger挂上关系了呀。 const sp<IAudioFlinger>& audioFlinger = AudioSystem::get_audio_flinger(); //下面这个调用最终会在AudioFlinger中出现。暂时不管它。 sp<IAudioTrack> track = audioFlinger->createTrack(getpid(), streamType, sampleRate, format, channelCount, frameCount, ((uint16_t)flags) << 16, sharedBuffer, output, &status); //看见没,从track也就是AudioFlinger那边得到一个IMemory接口 //这个看来就是最终write写入的地方 sp<IMemory> cblk = track->getCblk(); mAudioTrack.clear(); mAudioTrack = track; mCblkMemory.clear();//sp<XXX>的clear,就看着做是delete XXX吧 mCblkMemory = cblk; mCblk = static_cast<audio_track_cblk_t*>(cblk->pointer()); mCblk->out = 1; mFrameCount = mCblk->frameCount; if (sharedBuffer == 0) { //终于看到buffer相关的了。注意我们这里的情况 //STREAM模式没有传入共享buffer,但是数据确实又需要buffer承载。 //反正AudioTrack是没有创建buffer,那只能是刚才从AudioFlinger中得到 //的buffer了。 mCblk->buffers = (char*)mCblk + sizeof(audio_track_cblk_t); } return NO_ERROR; } 还记得我们说MemoryXXX没有同步机制,所以这里应该有一个东西能体现同步的, 那么我告诉大家,就在audio_track_cblk_t结构中。它的头文件在 framework/base/include/private/media/AudioTrackShared.h 实现文件就在AudioTrack.cpp中 audio_track_cblk_t::audio_track_cblk_t() //看见下面的SHARED没?都是表示跨进程共享的意思。这个我就不跟进去说了 //等以后介绍同步方面的知识时,再细说 : lock(Mutex::SHARED), cv(Condition::SHARED), user(0), server(0), userBase(0), serverBase(0), buffers(0), frameCount(0), loopStart(UINT_MAX), loopEnd(UINT_MAX), loopCount(0), volumeLR(0), flowControlFlag(1), forceReady(0) { } 到这里,大家应该都有个大概的全景了。 * AudioTrack得到AudioFlinger中的一个IAudioTrack对象,这里边有一个很重要的数据结构audio_track_cblk_t,它包括一块缓冲区地址,包括一些进程间同步的内容,可能还有数据位置等内容 * AudioTrack启动了一个线程,叫AudioTrackThread,这个线程干嘛的呢?还不知道 * AudioTrack调用write函数,肯定是把数据写到那块共享缓冲了,然后IAudioTrack在另外一个进程AudioFlinger中(其实AudioFlinger是一个服务,在mediaservice中运行)接收数据,并最终写到音频设备中。 那我们先看看AudioTrackThread干什么了。 调用的语句是: mAudioTrackThread = new AudioTrackThread(*this, threadCanCallJava); AudioTrackThread从Thread中派生,这个内容在深入浅出Binder机制讲过了。 反正最终会调用AudioTrackAThread的threadLoop函数。 先看看构造函数 AudioTrack::AudioTrackThread::AudioTrackThread(AudioTrack& receiver, bool bCanCallJava) : Thread(bCanCallJava), mReceiver(receiver) { //mReceiver就是AudioTrack对象 // bCanCallJava为TRUE } 这个线程的启动由AudioTrack的start函数触发。 void AudioTrack::start() { //start函数调用AudioTrackThread函数触发产生一个新的线程,执行mAudioTrackThread的 threadLoop sp<AudioTrackThread> t = mAudioTrackThread; t->run("AudioTrackThread", THREAD_PRIORITY_AUDIO_CLIENT); //让AudioFlinger中的track也start status_t status = mAudioTrack->start(); } bool AudioTrack::AudioTrackThread::threadLoop() { //太恶心了,又调用AudioTrack的processAudioBuffer函数 return mReceiver.processAudioBuffer(this); } bool AudioTrack::processAudioBuffer(const sp<AudioTrackThread>& thread) { Buffer audioBuffer; uint32_t frames; size_t writtenSize; ...回调1 mCbf(EVENT_UNDERRUN, mUserData, 0); ...回调2 都是传递一些信息到JNI里边 mCbf(EVENT_BUFFER_END, mUserData, 0); // Manage loop end callback while (mLoopCount > mCblk->loopCount) { mCbf(EVENT_LOOP_END, mUserData, (void *)&loopCount); } //下面好像有写数据的东西 do { audioBuffer.frameCount = frames; //获得buffer, status_t err = obtainBuffer(&audioBuffer, 1); size_t reqSize = audioBuffer.size; //把buffer回调到JNI那去,这是单独一个线程,而我们还有上层用户在那不停 //地write呢,怎么会这样? mCbf(EVENT_MORE_DATA, mUserData, &audioBuffer); audioBuffer.size = writtenSize; frames -= audioBuffer.frameCount; releaseBuffer(&audioBuffer); //释放buffer,和obtain相对应,看来是LOCK和UNLOCK 操作了 } while (frames); return true; } 难道真的有两处在write数据?看来必须得到mCbf去看看了,传的是EVENT_MORE_DATA标志。 mCbf由set的时候传入C++的AudioTrack,实际函数是: static void audioCallback(int event, void* user, void *info) { if (event == AudioTrack::EVENT_MORE_DATA) { //哈哈,太好了,这个函数没往里边写数据 AudioTrack::Buffer* pBuff = (AudioTrack::Buffer*)info; pBuff->size = 0; } 从代码上看,本来google考虑是异步的回调方式来写数据,可惜发现这种方式会比较复杂,尤其是对用户开放的JAVA AudioTrack会很不好处理,所以嘛,偷偷摸摸得给绕过去了。 太好了,看来就只有用户的write会真正的写数据了,这个AudioTrackThread除了通知一下,也没什么实际有意义的操作了。 让我们看看write吧。 4.2 write ssize_t AudioTrack::write(const void* buffer, size_t userSize) { 够简单,就是obtainBuffer,memcpy数据,然后releasBuffer 眯着眼睛都能想到,obtainBuffer一定是Lock住内存了,releaseBuffer一定是unlock内存了 do { audioBuffer.frameCount = userSize/frameSize(); status_t err = obtainBuffer(&audioBuffer, -1); size_t toWrite; toWrite = audioBuffer.size; memcpy(audioBuffer.i8, src, toWrite); src += toWrite; } userSize -= toWrite; written += toWrite; releaseBuffer(&audioBuffer); } while (userSize); return written; } obtainBuffer太复杂了,不过大家知道其大概工作方式就可以了 status_t AudioTrack::obtainBuffer(Buffer* audioBuffer, int32_t waitCount) { //恕我中间省略太多,大部分都是和当前数据位置相关, uint32_t framesAvail = cblk->framesAvailable(); cblk->lock.lock();//看见没,lock了 result = cblk->cv.waitRelative(cblk->lock, milliseconds(waitTimeMs)); //我发现很多地方都要判断远端的AudioFlinger的状态,比如是否退出了之类的,难道 //没有一个好的方法来集中处理这种事情吗? if (result == DEAD_OBJECT) { result = createTrack(mStreamType, cblk->sampleRate, mFormat, mChannelCount, mFrameCount, mFlags, mSharedBuffer,getOutput()); } //得到buffer audioBuffer->raw = (int8_t *)cblk->buffer(u); return active ? status_t(NO_ERROR) : status_t(STOPPED); } 在看看releaseBuffer void AudioTrack::releaseBuffer(Buffer* audioBuffer) { audio_track_cblk_t* cblk = mCblk; cblk->stepUser(audioBuffer->frameCount); } uint32_t audio_track_cblk_t::stepUser(uint32_t frameCount) { uint32_t u = this->user; u += frameCount; if (out) { if (bufferTimeoutMs == MAX_STARTUP_TIMEOUT_MS-1) { bufferTimeoutMs = MAX_RUN_TIMEOUT_MS; } } else if (u > this->server) { u = this->server; } if (u >= userBase + this->frameCount) { userBase += this->frameCount; } this->user = u; flowControlFlag = 0; return u; } 奇怪了,releaseBuffer没有unlock操作啊?难道我失误了? 再去看看obtainBuffer?为何写得这么晦涩难懂? 原来在obtainBuffer中会某一次进去lock,再某一次进去可能就是unlock了。没看到obtainBuffer中到处有lock,unlock,wait等同步操作吗。一定是这个道理。难怪写这么复杂。还使用了少用的goto语句。 唉,有必要这样吗! 五 AudioTrack总结 通过这一次的分析,我自己觉得有以下几个点: * AudioTrack的工作原理,尤其是数据的传递这一块,做了比较细致的分析,包括共享内存,跨进程的同步等,也能解释不少疑惑了。 * 看起来,最重要的工作是在AudioFlinger中做的。通过AudioTrack的介绍,我们给后续深入分析AudioFlinger提供了一个切入点 工作原理和流程嘛,再说一次好了,JAVA层就看最前面那个例子吧,实在没什么说的。 * AudioTrack被new出来,然后set了一堆信息,同时会通过Binder机制调用另外一端的AudioFlinger,得到IAudioTrack对象,通过它和AudioFlinger交互。 * 调用start函数后,会启动一个线程专门做回调处理,代码里边也会有那种数据拷贝的回调,但是JNI层的回调函数实际并没有往里边写数据,大家只要看write就可以了 * 用户一次次得write,那AudioTrack无非就是把数据memcpy到共享buffer中咯 * 可想而知,AudioFlinger那一定有一个线程在memcpy数据到音频设备中去。我们拭目以待。 谢谢大家对《深入理解android 卷I》的支持。 (innost) |