在前面一篇文章中，我们简要介绍了Android系统Surface机制中的SurfaceFlinger服务。SurfaceFlinger服务是在System进程中启动的，并且负责统一管理设备的帧缓冲区。SurfaceFlinger服务在启动的过程中，会创建两个线程，其中一个线程用来监控控制台事件，而另外一个线程用来渲染系统的UI。在本文中，我们就将详细分析SurfaceFlinger服务的启动过程。
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从前面Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析一文可以知道，System进程是由Zygote进程启动的，并且是以Java层的SystemServer类的静态成员函数main为入口函数的。因此，接下来我们就从SystemServer类的静态成员函数main开始，分析SurfaceFlinger服务的启动过程，如图1所示。
图1 SurfaceFlinger服务的启动过程
SurfaceFlinger服务的启动过程可以划分为8个步骤，接下来我们就详细分析每一个步骤。
Step 1. SystemServer.main
public class SystemServer
{......native public static void init1(String[] args);public static void main(String[] args) {......System.loadLibrary("android_servers");init1(args);}......
}SystemServer类的静态成员函数main首先将android_servers库加载到System进程中来，接着调用另外一个静态成员函数init1来启动那些使用C++语言来实现的系统服务。
SystemServer类的静态成员函数init1是一个JNI方法，它是由C++层的函数android_server_SystemServer_init1来实现的，接下来我们就继续分析它的实现。
Step 2. SystemServer.init1
static void android_server_SystemServer_init1(JNIEnv* env, jobject clazz)
{system_init();
}SystemServer类的静态成员函数init1调用另外一个函数system_init来启动那些使用C++语言来实现的系统服务，它的实现在文件frameworks/base/cmds/system_server/library/system_init.cpp中，如下所示：
extern "C" status_t system_init()
{LOGI("Entered system_init()");sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());......char propBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];property_get("system_init.startsurfaceflinger", propBuf, "1");if (strcmp(propBuf, "1") == 0) {// Start the SurfaceFlingerSurfaceFlinger::instantiate();}......if (proc->supportsProcesses()) {LOGI("System server: entering thread pool.\n");ProcessState::self()->startThreadPool();IPCThreadState::self()->joinThreadPool();LOGI("System server: exiting thread pool.\n");}return NO_ERROR;
}函数接下来就检查系统中是否存在一个名称为“system_init.startsurfaceflinger”的属性。如果存在的话，就将它的值获取回来，并且保存在缓冲区proBuf中。如果不存在的话，那么函数property_get就会将缓冲区proBuf的值设置为“1”。当缓冲区proBuf的值等于“1”的时候，就表示需要在System进程中将SurfaceFlinger服务启动起来，这是通过调用SurfaceFlinger类的静态成员函数instantiate来实现的。
函数最后检查系统是否支持Binder进程间通信机制。如果支持的话，那么接下来就会调用当前进程中的ProcessState单例的成员函数startThreadPool来启动一个Binder线程池，并且调用当前线程中的IPCThreadState单例来将当前线程加入到前面所启动的Binder线程池中去。从前面Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析和Android应用程序进程启动过程的源代码分析两篇文章可以知道，System进程前面在初始化运行时库的过程中，已经调用过当前进程中的ProcessState单例的成员函数startThreadPool来启动Binder线程池了，因此，这里其实只是将当前线程加入到这个Binder线程池中去。有了这个Binder线程池之后，SurfaceFlinger服务在启动完成之后，就可以为系统中的其他组件或者进程提供服务了。
假设系统存在一个名称为“system_init.startsurfaceflinger”的属性，并且它的值等于“1”，接下来我们就继续分析SurfaceFlinger类的静态成员函数instantiate的实现，以便可以了解SurfaceFlinger服务的启动过程。由于SurfaceFlinger类的静态成员函数instantiate是从父类BinderService继承下来的，因此，接下来我们要分析的实际上是BinderService类的静态成员函数instantiate的实现。
Step 3. BinderService.instantiate
template<typename SERVICE>
class BinderService
{
public:......static void instantiate() { publish(); }......
};BinderService类的静态成员函数instantiate的实现很简单，它只是调用BinderService类的另外一个静态成员函数publish来继续执行启动SurfaceFlinger服务的操作。
Step 4. BinderService.publish
template<typename SERVICE>
class BinderService
{
public:static status_t publish() {sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());return sm->addService(String16(SERVICE::getServiceName()), new SERVICE());}......
};BinderService是一个模板类，它有一个模板参数SERVICE。当BinderService类被SurfaceFlinger类继承时，模板参数SERVICE的值就等于SurfaceFlinger。因此，BinderService类的静态成员函数publish所执行的操作就是创建一个SurfaceFlinger实例，用来作为系统的SurfaceFlinger服务，并且将这个服务注册到Service Manager中去，这样系统中的其它组件或者进程就可以通过Service Manager来获得SurfaceFlinger服务的Binder代理对象，进而使用它所提供的服务。Binder进程间通信机制中的服务对象的注册过程可以参考Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文。
接下来，我们就继续分析SurfaceFlinger服务的创建过程。
Step 5. new SurfaceFlinger
SurfaceFlinger::SurfaceFlinger(): BnSurfaceComposer(), Thread(false),......
{init();
}这个函数定义在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中。
从前面Android系统Surface机制的SurfaceFlinger服务简要介绍和学习计划一文可以知道，SurfaceFlinger类继承了BnSurfaceComposer类，而后者是一个实现了ISurfaceComposer接口的Binder本地对象类。此外，SurfaceFlinger类还继承了Thread类，后者是用来创建一个线程的，这个线程就是我们在Android系统Surface机制的SurfaceFlinger服务简要介绍和学习计划一文中提到的UI渲染线程，它的线程执行体函数为SurfaceFlinger类的成员函数threadLoop。后面在分析SurfaceFlinger服务渲染UI的过程时，我们再分析SurfaceFlinger类的成员函数threadLoop的实现。注意，在初始化SurfaceFlinger的父类Thread时，传进去的参数为false，表示先不要将SurfaceFlinger服务的UI渲染线程启动起来，等到后面再启动。
SurfaceFlinger服务在创建的过程中，会调用SurfaceFlinger类的成员函数init来执行初始化的操作，接下来，我们就继续分析它的实现。
Step 6. SurfaceFlinger.init
void SurfaceFlinger::init()
{LOGI("SurfaceFlinger is starting");// debugging stuff...char value[PROPERTY_VALUE_MAX];property_get("debug.sf.showupdates", value, "0");mDebugRegion = atoi(value);property_get("debug.sf.showbackground", value, "0");mDebugBackground = atoi(value);LOGI_IF(mDebugRegion, "showupdates enabled");LOGI_IF(mDebugBackground, "showbackground enabled");
}SurfaceFlinger类的成员函数init的实现很简单，它分别获得系统中两个名称为“debug.sf.showupdates”和“debug.sf.showbackground”的属性的值，并且分别保存在SurfaceFlinger类的成员变量mDebugRegion和mDebugBackground中。这两个成员变量是与调试相关的，我们不关心。
这一步执行完成之后，返回到前面的Step 4中，即BinderService类的静态成员函数publish中，这时候在前面的Step 5中所创建的一个SurfaceFlinger实例就会被注册到Service Manager中，这是通过调用Service Manager的Binder代理对象的成员函数addService来实现的。由于Service Manager的Binder代理对象的成员函数addService的第二个参数是一个类型为IBinder的强指针引用。从前面Android系统的智能指针（轻量级指针、强指针和弱指针）的实现原理分析一文可以知道，当一个对象第一次被一个强指针引用时，那么这个对象的成员函数onFirstRef就会被调用。因此，接下来前面所创建的SurfaceFlinger实例的成员函数onFirstRef就会被调用，以便可以继续执行初始化操作。
Step 7. SurfaceFlinger.onFirstRef
void SurfaceFlinger::onFirstRef()
{run("SurfaceFlinger", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);// Wait for the main thread to be done with its initializationmReadyToRunBarrier.wait();
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp中。
函数首先调用从父类继承下来的成员函数run来启动一个名秒为“SurfaceFlinger”的线程，用来执行UI渲染操作。这就是前面我们所说的UI渲染线程了。这个UI渲染线程创建完成之后，首先会调用SurfaceFlinger类的成员函数readyToRun来执行一些初始化操作，接着再循环调用SurfaceFlinger类的成员函数threadLoop来作为线程的执行体。
mReadyToRunBarrier是SurfaceFlinger类的一个成员变量，它的类型是Barrier，用来描述一个屏障，是通过条件变量来实现的。我们可以把它看作是一个线程同步工具，即阻塞当前线程，直到SurfaceFlinger服务的UI渲染线程执行完成初始化操作为止。
接下来，我们就继续分析SurfaceFlinger类的成员函数readyToRun的实现，以便可以了解SurfaceFlinger服务的UI渲染线程的初始化过程。
Step 8. SurfaceFlinger.oreadyToRun
这个函数定义在文件frameworks/base/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp文件中，用来初始化SurfaceFlinger服务的UI渲染线程，我们分段来阅读：
status_t SurfaceFlinger::readyToRun()
{LOGI( "SurfaceFlinger's main thread ready to run. ""Initializing graphics H/W...");// we only support one display currentlyint dpy = 0;{// initialize the main displayGraphicPlane& plane(graphicPlane(dpy));DisplayHardware* const hw = new DisplayHardware(this, dpy);plane.setDisplayHardware(hw);}我们接着往下阅读代码：
// create the shared control-blockmServerHeap = new MemoryHeapBase(4096,MemoryHeapBase::READ_ONLY, "SurfaceFlinger read-only heap");LOGE_IF(mServerHeap==0, "can't create shared memory dealer");mServerCblk = static_cast<surface_flinger_cblk_t*>(mServerHeap->getBase());LOGE_IF(mServerCblk==0, "can't get to shared control block's address");new(mServerCblk) surface_flinger_cblk_t;这块匿名共享内存用来保存设备显示屏的属性信息，例如，宽度、高度、密度和每秒多少帧等信息，后面我们就会看到这块匿名共享内存的初始化过程。为什么会使用匿名共享内存来保存设备显示屏的属性信息呢？这是为了方便将这些信息传递给系统中的其它进程访问的。系统中的其它进程可以通过调用调用SurfaceFlinger服务的代理对象的成员函数getCblk来获得这块匿名共享内存的内容。
我们再接着往下阅读代码：
// initialize primary screen// (other display should be initialized in the same manner, but// asynchronously, as they could come and go. None of this is supported// yet).const GraphicPlane& plane(graphicPlane(dpy));const DisplayHardware& hw = plane.displayHardware();const uint32_t w = hw.getWidth();const uint32_t h = hw.getHeight();const uint32_t f = hw.getFormat();hw.makeCurrent();我们继续往下阅读代码：
// initialize the shared control blockmServerCblk->connected |= 1<<dpy;display_cblk_t* dcblk = mServerCblk->displays + dpy;memset(dcblk, 0, sizeof(display_cblk_t));dcblk->w = plane.getWidth();dcblk->h = plane.getHeight();dcblk->format = f;dcblk->orientation = ISurfaceComposer::eOrientationDefault;dcblk->xdpi = hw.getDpiX();dcblk->ydpi = hw.getDpiY();dcblk->fps = hw.getRefreshRate();dcblk->density = hw.getDensity(); 我们再继续往下阅读代码：
// Initialize OpenGL|ESglPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 4);glPixelStorei(GL_PACK_ALIGNMENT, 4);glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);glEnable(GL_SCISSOR_TEST);glShadeModel(GL_FLAT);glDisable(GL_DITHER);glDisable(GL_CULL_FACE);const uint16_t g0 = pack565(0x0F,0x1F,0x0F);const uint16_t g1 = pack565(0x17,0x2f,0x17);const uint16_t textureData[4] = { g0, g1, g1, g0 };glGenTextures(1, &mWormholeTexName);glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, mWormholeTexName);glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);glTexParameterx(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, 2, 2, 0,GL_RGB, GL_UNSIGNED_SHORT_5_6_5, textureData);glViewport(0, 0, w, h);glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();glOrthof(0, w, h, 0, 0, 1);我们再继续往下阅读最后一段代码：
LayerDim::initDimmer(this, w, h);mReadyToRunBarrier.open();/** We're now ready to accept clients...*/// start boot animationproperty_set("ctl.start", "bootanim");return NO_ERROR;
}第一件事情是调用LayerDim类的静态成员函数initDimmer来初始化LayerDim类。LayerDim类是用来描述一个具有颜色渐变功能的Surface的，这种类型的Surface与普通的Surface不一样，前者是在后者的基础上创建和渲染的。
第二件事情是调用SurfaceFlinger类的成员变量mReadyToRunBarrier所描述的一个屏障的成员函数open来告诉System进程的主线程，即在前面的Step 7中正在等待的线程，SurfaceFlinger服务的UI渲染线程已经创建并且初始化完成了，这时候System进程的主线程就可以继续向前执行其它操作了。
第三件事情是调用函数property_set来设置系统中名称为“ctl.start”的属性，即将它的值设置为“bootanim”。从前面Android系统的开机画面显示过程分析一文可以知道，ctl.start是Android系统的一个控制属性，当它的值等于““bootanim”的时候，就表示要启动Android系统的开机动画。从这里就可以看出，当我们看到Android系统的开机动画时，就说明Android系统的SurfaceFlinger服务已经启动起来了。
至此，我们就分析完成SurfaceFlinger服务的启动过程中了。在分析过程中，有两个比较重要的知识点：第一个知识点是系统主显示屏的创建和初始化过程，第二个知识点是UI渲染线程的执行过程。在接下来的第一篇文章中，我们将详细分析第一个知识点。在分析第一个知识点的过程中，会涉及到SurfaceFlinger服务的控制台事件监控线程的创建过程，因此，结合Step 2提到的Binder线程，以及Step 7提到的UI渲染线程，我们将在接下来的第二篇文章中，综合描述SurfaceFlinger服务的线程协作模型。有了前面的基础知识之后，在接下来的第三篇文章中，我们就将详细分析第二个知识点。敬请关注！
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