Android Camera Framework Stream(二)

接下来，我们通过对流程的步步分析来将 camera 整体串接起来 :

1． 首先则看看 camera.java 的 onCreate 函数入口，针对 android 的所有应用， onCreate 函数入口作为跟踪和了解应用架构的首选。

@Override

public void onCreate(Bundle icicle) {

super.onCreate(icicle);

devlatch = new CountDownLatch(1);

CountDownLatch() 关于这个类，可以简单的理解为它是用来线程之间的等待处理，当然这里采用的计数为 1 ，则可以简单理解为一个计数开关来控制调用了 tlatch.await() 函数的进程，方式就是将 devlatch 的计数减为 0(countDown() ) 。

这里启动了一个线程用来打开 camera 服务，而打开过程则比较费时 ( 一般在 2s 左右 ) ，故单独启用一个线程避免应用线程阻塞。

Thread startPreviewThread = new Thread(new Runnable() {

CountDownLatch tlatch = devlatch;

public void run() {

try {

mStartPreviewFail = false;

ensureCameraDevice();

// Wait for framework initialization to be complete before

// starting preview

try {

tlatch.await();

} catch (InterruptedException ie) {

mStartPreviewFail = true;

}

startPreview();

} catch (CameraHardwareException e) {

// In eng build, we throw the exception so that test tool

// can detect it and report it

if ("eng".equals(Build.TYPE)) {

throw new RuntimeException(e);

}

mStartPreviewFail = true;

}

}

});

startPreviewThread.start();

在这里，需要跟进 ensureCameraDevice(); 该函数，可以看到其实现为：

private void ensureCameraDevice() throws CameraHardwareException {

if (mCameraDevice == null) {

mCameraDevice = CameraHolder.instance().open();

mInitialParams = mCameraDevice.getParameters();

}

}

当前 mCameraDevice() 实例为 null, 则会调用 CameraHolder.instance().open() 函数来创建 mCameraDevice 对象实例。

private android.hardware.Camera mCameraDevice;

跟进 CameraHolder.instance().open() ，进入到了 CameraHolder 类中：

public synchronized android.hardware.Camera open()

throws CameraHardwareException {

Assert(mUsers == 0);

if (mCameraDevice == null) {

try {

mCameraDevice = android.hardware.Camera.open();

} catch (RuntimeException e) {

Log.e(TAG, "fail to connect Camera", e);

throw new CameraHardwareException(e);

}

mParameters = mCameraDevice.getParameters();

} else {

……

下面大概介绍下我对 CameraHolder 的理解：

1 、 CameraHolder 对 mCameraDevice 实例进行短暂的保留 (keep() 函数中可以设定这个保留时长 , 一般默认为 3000ms) ，避免用户在短暂退出 camera 又重新进入时，缩短 camera 启动时长 ( 正如之前所说，打开 CameraDevice 时间较长 )

2 、 CameraHolder 并有一个关键的计数 mUsers 用来保证 open() 和 release() 的配套调用，避免多次重复释放或者打开 ( 上层应用的保护措施之一 ) 。

2． 第一步的完成，进而跳转到了 android.hardware.Camera 类中的 open() 函数接口调用。

public static Camera open() {

return new Camera();

}

静态函数，也就可以通过类名直接调用， open() 函数中去创建一个 Camera 的实例。

Camera() {

mShutterCallback = null;

mRawImageCallback = null;

mJpegCallback = null;

mPreviewCallback = null;

mPostviewCallback = null;

mZoomListener = null;

Looper looper;

if ((looper = Looper.myLooper()) != null) {

mEventHandler = new EventHandler(this, looper);

} else if ((looper = Looper.getMainLooper()) != null) {

mEventHandler = new EventHandler(this, looper);

} else {

mEventHandler = null;

}

native_setup(new WeakReference<Camera>(this));

}

在 Camera 构造函数中有这个关键的一步 , 最开始的一些 callback 可以认为它们最终被底层调用到 ( 至于具体流程后面会讲到 ) 。 EventHandler 和 Looper 我们暂时跳过，知道它是消息处理就行了。最后也就是最为关键的函数接口调用： native_setup

private native final void native_setup(Object camera_this);

典型的 native 函数接口声明，说明并非 camera 类的本地函数实现，也就意味着会通过 JNI(Java Native Interface) 调用对用 C++ 文件中的函数接口。

3． 通过代码搜索，或者如果你清楚 JNI 文件路径也可以去该路径下找。

其实这边有个小技巧，虽然不一定都通用，但可以试试看：

java 类的 package 名往往可以作为寻找相应 JNI 文件的途径：

package android.hardware;

则就可以通过 android.hardware. camera.cpp 来寻找 ( 其实还是归咎于 android 的规范命名规则 ) 。

跳转到 android_hardware_Camera.cpp 中寻找 native_setup() 所对应的 JNI 函数接口：

static JNINativeMethod camMethods[] = {

{ "native_setup",

"(Ljava/lang/Object;)V",

(void*)android_hardware_Camera_native_setup },

{ "native_release",

"()V",

(void*)android_hardware_Camera_release },

{ "setPreviewDisplay",

"(Landroid/view/Surface;)V",

(void *)android_hardware_Camera_setPreviewDisplay },

……

而 camMethods[] 在什么时候映射的那？继续看：

int register_android_hardware_Camera(JNIEnv *env) {

…..

// Register native functions

return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/hardware/Camera",

camMethods,NELEM(camMethods));

}

最终在 AndroidRuntime.cpp 中被调用：

REG_JNI(register_android_hardware_Camera),

说明如果我们自己要添加 JNI 接口实现的话，这些地方也需要添加相应的代码 ( 具体在 AndroidRuntime.cpp 的细节我没深看，也不做介绍 ) 。

简单介绍： JNINativeMethod 的第一个成员是一个字符 串，表示了 JAVA 本地调用方法的名称，这个名称是在 JAVA 程序中调用的名称；第二个成员也是一个字符串，表示 JAVA 本地调用方法的参数和返回值；第三个成员是 JAVA 本地调用方法对应的 C 语言函数 。

跟进观察 android_hardware_Camera_native_setup() 函数的实现：

// connect to camera service

static void android_hardware_Camera_native_setup(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject weak_this)

{

sp<Camera> camera = Camera::connect();

if (camera == NULL) {

jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException",

"Fail to connect to camera service");

return;

}

….

}

初步可以认为 Camera::connect() 的函数调用时返回了一个 Camera 的实例对象。

4． 通过上述的跟进流程来到了针对上层应用而言最为直接的类： camera.cpp ：

对 Camera::connect 函数的调用如下：

sp<Camera> Camera::connect()

{

LOGV("connect");

sp<Camera> c = new Camera();

const sp<ICameraService>& cs = getCameraService();

if (cs != 0) {

c->mCamera = cs->connect(c);

}

if (c->mCamera != 0) {

c->mCamera->asBinder()->linkToDeath(c);

c->mStatus = NO_ERROR;

} else {

c.clear();

}

return c;

}

首先是创建一个 camera 对象实例，然后通过调用 getCameraService() 去取得 ICameraService 的服务实例：

// establish binder interface to camera service

const sp<ICameraService>& Camera::getCameraService()

{

Mutex::Autolock _l(mLock);

if (mCameraService.get() == 0) {

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager() ;

sp<IBinder> binder;

do {

binder = sm->getService(String16("media.camera"));

if (binder != 0)

break;

LOGW("CameraService not published, waiting...");

usleep(500000); // 0.5 s

} while(true);

if (mDeathNotifier == NULL) {

mDeathNotifier = new DeathNotifier();

}

binder->linkToDeath(mDeathNotifier);

mCameraService = interface_cast<ICameraService>(binder);

}

LOGE_IF(mCameraService==0, "no CameraService!?");

return mCameraService;

}

这边就涉及到了 ServiceManager() 对服务的管理，在这之前 Camera 的服务已经注册到了 ServiceManager 中，我们可以通过服务字串 (media.camera) 来获得 camera service( 其本质得到的是 CameraService 的实例对象，虽然通过类型上溯转换成父类 ICameraService ，对 ICameraService 对象的函数调用本质是调用到了 CameraService 的函数实现 ) 。

在得到 camera service 后，返回之前的步骤：当得到的 cs 即 cameraservice 实例存在时，通过调用 cs->connect(c) 去得到 ICamera 实例，并赋值给了 camera 实例的一个类成员 ICamera mCamera ：

if (cs != 0) {

c->mCamera = cs->connect(c);

5． 接下来则涉及到ICamraService 的相关调用关系，其实这个地方需要去弄清楚一些函数接口的实现在具体哪些文件中，因为存在较多的虚函数。

继续流程，上一步走到了 cs->connect() ，也就是 ICameraService 的 connect() 函数接口。

class ICameraService : public IInterface

{

public:

enum {

CONNECT = IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION,

};

public:

DECLARE_META_INTERFACE(CameraService);

virtual sp<ICamera> connect(const sp<ICameraClient>& cameraClient) = 0;

};

可以发现该connect() 接口为一个纯虚函数，需要 ICameraService 的子类对该接口进行实现，从而对connect() 的调用则会映射到 ICameraService 子类的具体实现。

关于 ICameraService 的实例问题，目前暂时跳过 ( 后面马上就会讲到 ) ，简单认为这个时候会调用到其一个子类的实现：

class BpCameraService: public BpInterface<ICameraService>

{

public:

BpCameraService(const sp<IBinder>& impl)

: BpInterface<ICameraService>(impl)

{

}

// connect to camera service

virtual sp<ICamera> connect(const sp<ICameraClient>& cameraClient)

{

Parcel data, reply;

data.writeInterfaceToken(ICameraService::getInterfaceDescriptor());

data.writeStrongBinder(cameraClient->asBinder());

remote()->transact(BnCameraService::CONNECT, data, &reply);

return interface_cast<ICamera>(reply.readStrongBinder());

}

};

BpCameraService 为代理类，其主要用途为 Binder 通讯机制即进程间的通讯 (Client/Service) ，最终还是会调用 BnCameraService 的具体实现，即：

status_t BnCameraService::onTransact (

uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)

{

switch(code) {

case CONNECT: {

CHECK_INTERFACE(ICameraService, data, reply);

sp<ICameraClient> cameraClient

= interface_cast<ICameraClient>(data.readStrongBinder());

sp<ICamera> camera = connect(cameraClient);

reply->writeStrongBinder(camera->asBinder());

return NO_ERROR;

} break;

default:

return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);

}

}

而BnCameraService ( 为实现类 ) 类继承于ICameraService ，并且也并没有对connect() 纯虚函数进行了实现，同样意味着其实该调用的实质是 BnCameraService 的子类实现。

毕竟虚函数的调用没有实例肯定是没有意义的，说明我们需要找到对 connect() 纯虚函数的实现子类即继承于 BnCameraService 。

6． 结合上面所述，可以寻找到了继承于BnCameraService 的子类CameraService.cpp ：

这时虽然找到了CameraService 该类，但是你肯定会问到该类实例的创建在什么地方哪？再后头看 CameraService 启动注册的地方：

int main(int argc, char** argv)

{

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());

AudioFlinger::instantiate();

MediaPlayerService::instantiate();

CameraService::instantiate();

AudioPolicyService::instantiate();

ProcessState::self()->startThreadPool();

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

这个 main 函数位于 main_mediaserver.cpp 中，而 mediaserver 是在系统开始的时候就启动起来的 server 端（MediaServer ，在系统启动时由 init 所启动，具可参考 init.rc 文件 ），进而将相关的服务也创建了实例。

跟进 CameraService::instantiate() 函数实现，可以发现：

void CameraService::instantiate() {

defaultServiceManager()->addService(

String16(" media.camera "), new CameraService() );

}

创建了一个 CameraService 实例 ，并给定了 CameraService 的服务字串为 ”media.camera” ，而之前在通过 ServiceManager 获取 CameraService 的时候，所调用的接口为binder = sm->getService(String16("media.camera")); ，两者保持了一样的字符串。

if (mCameraService.get() == 0) {

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

sp<IBinder> binder;

do {

binder = sm->getService(String16("media.camera"));

if (binder != 0)

break;

LOGW("CameraService not published, waiting...");

usleep(500000); // 0.5 s

} while(true);

if (mDeathNotifier == NULL) {

mDeathNotifier = new DeathNotifier();

}

binder->linkToDeath(mDeathNotifier);

mCameraService = interface_cast<ICameraService>(binder);

}

结合上述分析，此处的binder 对象其实为CameraService 类实例 ( 多态类型转换 ) 。

interface_cast<ICameraService>(binder) 宏映射，需要展开：

template<typename INTERFACE>

inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)

{

return INTERFACE::asInterface(obj);

}

INTERFACE::asInterface(obj); 宏映射，继续展开可得：

sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface(const sp<IBinder>& obj) /

{ /

sp<I##INTERFACE> intr; /

if (obj != NULL) { /

intr = static_cast<I##INTERFACE*>( /

obj->queryLocalInterface( /

I##INTERFACE::descriptor).get()); /

if (intr == NULL) { /

intr = new Bp##INTERFACE(obj); /

} /

} /

return intr; /

}

( 其上的宏展开都是在 IMPLEMENT_META_INTERFACE(CameraService, "android.hardware.ICameraService"); 中实现的 )

此处又创建了一个BpCameraService (new Bp##INTERFACE) 对象并将binder 对象 (obj) 传入到 BpCameraService 的构造函数中。

虽然获取的时候通过多态将 CameraService 实例转换成了 BnCameraService 也进一步解释了为什么 ICameraService 子类 BnCameraservice 中的 connect 函数实质会调用到 CameraService 中函数实现了。

于是就调用到了 CameraService 的 connect 函数接口：

sp<ICamera> CameraService::connect(const sp<ICameraClient>& cameraClient) {

…..

// create a new Client object

client = new Client(this, cameraClient, callingPid);

mClient = client;

if (client->mHardware == NULL) {

client = NULL;

mClient = NULL;

return client;

}

…..

}

创建了一个 Client 实例对象，并将该实例对象赋值给 CameraSevice 的类成员 mClient, 方便其实函数接口对 Client 的调用。

在这之前需要提及它的一个内部类 Client ，该类才是最为关键的函数实现 ,CameraService 的一些接口都会调用到其 Client 实例的具体函数。