Android GPU渲染SurfaceFlinger合成RenderThread的dequeueBuffer/queueBuffer與fence機制（2）

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計算fps幀率

用

adb shell dumpsys SurfaceFlinger --list

查詢當前的SurfaceView，然后有好多行，再把要查詢的行內容完整的傳給

adb shell dumpsys SurfaceFlinger --latency 窗口名

輸出一堆數字，第一行數字是當前的 VSYNC 間隔，單位納秒。如果屏幕是 60Hz ，就是 16.6ms，然后下面一堆數字，總共有 127 行，每一行有 3 個數字，每個數字都是時間戳，單位是納秒。

Android 顯示一幀大致分為幾個步驟
1，App 接收到 vsync-app 信號后開始工作。
2，App 主線程被Message喚醒，執行onVsync。
3，App 執行 doFrame ，處理input、animation、traversal、draw等。
4，App UIThread 跟RenderThread sync 數據。
5，App 執行DrawFrame，從SurfaceFlinger(后續簡稱SF) 的 BufferQueue 中 dequeueBuffer，取出一個bufffer后，執行渲染繪制，接著將繪制好的Buffer 通過queueBuffer 放回到BufferQueue中給 SF消費。
6，App queueBuffer 后, SF 中對應的 app buffer 會增加 +1。
7，Vsync-sf 到來后，SF 從BufferQueue 中 acquireBuffer一個Buffer 進行消費， 對應SF 中的 app buffer 會減 - 1 , SF 消費處理后，通過 releaseBuffer 將buffer 歸還到BufferQueue 中。
8，SF 通過 bind 跟 Hardware Composer HAL(HWC) 進行通信，通過一些處理后顯示到手機屏幕上。

dequeue(生產者發起) ：
當生產者需要緩沖區時，它會通過調用 dequeueBuffer() 從 BufferQueue 請求一個可用的緩沖區，并指定緩沖區的寬度、高度、像素格式和使用標記。
queue(生產者發起)：
生產者填充緩沖區并通過調用 queueBuffer() 將緩沖區返回到隊列。
acquire(消費者發起) ：
消費者通過 acquireBuffer() 獲取該緩沖區并使用該緩沖區的內容。
release(消費者發起) ：
當消費者操作完成后，它會通過調用 releaseBuffer() 將該緩沖區返回到隊列。

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App 繪制的圖像內容是怎么最終顯示到手機屏幕？

App 要顯示的內容要繪制在 Buffer 里，這個 Buffer 是從 BufferQueue 通過 dequeueBuffer() 申請。申請到 Buffer 后，App 將內容填充到 Buffer ，通過 queueBuffer() 將 Buffer 還回去交給 SurfaceFlinger 去進行合成和顯示。然后，SurfaceFlinger 開始合成時候，調用 acquireBuffer() 從 BufferQueue 里面拿一個 Buffer 合成，合成完以后通過 releaseBuffer() 將 Buffer 還給 BufferQueue。

RenderThread 的 dequeueBuffer
dequeue 出隊，dequeueBuffer 就是從隊列中拿出一個 Buffer，這個隊列就是 SurfaceFlinger 中的 BufferQueue。app開始渲染前，首先需要通過 Binder 調用從 SurfaceFlinger 的 BufferQueue 中獲取一個 Buffer。

RenderThread 的 queueBuffer
queue 入隊，queueBuffer 是把?Buffer 放回到 BufferQueue，App 處理完 Buffer 后，會把這個 Buffer 通過 eglSwapBuffersWithDamageKHR -> queueBuffer ，將 Buffer 放回 BufferQueue。

上面流程有一個問題，在 App 繪制完通過 queueBuffer() 將 Buffer 還回時候，此時僅僅只是 CPU 側完成，GPU 實際上有沒有真正完成，CPU并不知道。因此如果此時GPU拿這個 Buffer 去合成/顯示，就會有問題（Buffer 可能還沒有完全繪制完）。由于 CPU 和 GPU 是異步的，因此CPU在代碼里執行一系列繪圖函數調用后，看上去函數已經返回，實際上，具體什么時候被GPU真正執行完畢 CPU 不知道，除非阻塞等待這些命令完全執行完，但這樣會帶來嚴重的性能問題，因為這樣使得 CPU 和 GPU 的并行完全喪失，CPU 會在 GPU 完成之前一直處于空等狀態。因此，需要一種機制，在不需要對 Buffer 進行讀寫時候，大家各干各的；當需要對 Buffer 進行讀寫時候，CPU可以知道此時 Buffer 在 GPU 的狀態，必要時候等一下。

fence 是這樣的同步機制——“柵欄”，把東西攔住。fence 要攔住什么東西呢？就是?Buffer。Buffer 在整個繪制、合成、顯示過程中，一直在 CPU，GPU 和 HWC 之間傳遞，某一方要使用 Buffer 前，需要檢查之前的使用者是否已經移交?Buffer 的“使用權”。而這里的“使用權”，就是 fence。當 fence 釋放（即 signal）時候，說明 Buffer 的上一個使用者已經交出了使用權，對于 Buffer 進行操作是安全的。

Android 總共有三類 fence —— acquire fence，release fence 和 present fence。

?acquire fence
? ? App 將 Buffer 通過 queueBuffer() 還給 BufferQueue 的時候，此時該 Buffer 的 GPU 側其實未必完成，此時會帶上一個 fence，這個 fence 就是 acquire fence。當 SurfaceFlinger/ HWC 要讀取 Buffer 以進行合成操作的時候，需要等 acquire fence 釋放之后才行。
?release fence
? ? 當 App 通過 dequeueBuffer() 從 BufferQueue 申請 Buffer，要對 Buffer 進行繪制時候，需要保證 HWC 已經不再需要這個 Buffer 了，即需要等 release fence signal 才能對 Buffer 進行寫操作。
?present fence
? ? 當前幀成功顯示到屏幕的時候，present fence 就會 signal。

每一個buffer都一個Fence狀態，代表這塊buffer是否還在被上一個使用者使用完，并且在轉移時都會攜帶當前Fence的fd，然后可以調用Fence的wait或者waitForever查詢Fence狀態，如果還在使用則等待，否則就可以使用。Fence按作用大體分兩種：acquireFence和releaseFence。前者用于生產者通知消費者生產已完成，后者用于消費者通知生產者消費已完成。

Fence保證GraphicBuffer在App, GPU和HWC三者間流轉時數據讀寫同步（不同進程 or 不同硬件間同步）。
從 SurfaceFlinger 的角度來看，App 部分主要負責生產 SurfaceFlinger 合成所需要的 Surface。
App 與 SurfaceFlinger 的交互主要集中在三點
1 Vsync 信號的接收和處理
2 RenderThread 的 dequeueBuffer
3 RenderThread 的 queueBuffer

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從 dumpsys SurfaceFlinger --latency 獲取最新 127 幀的 present fence 的 signal time，當某幀 present fence 被 signal 時候，說明這一幀已經被顯示到屏幕上。因此，可以通過判斷1秒內有多少個 present fence signal ，反推出一秒內有多少幀被刷新（顯示）到屏幕上，從而計算出 fps。

統計一秒內?App 往屏幕刷了多少幀，在 Android 里，每一幀顯示到屏幕的標志是：present fence signal ，因此計算 App 的 fps 就可以轉換為：一秒內 App 的 Layer 有多少個有效 present fence signal 。

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Android adb shell命令捕獲systemtrace_android 抓trace-CSDN博客文章瀏覽閱讀1.7k次，點贊2次，收藏5次。Android ADB調試真機設備Android ADB（Andorid Debug Bridge），是Android開發中有用的測試和調試工具。使用Android ADB調試設備，直接在Windows的dos命令窗口輸入命名adb即可，如圖：為什么執行adb命令后是這樣？Android ADB（Andorid Debug Bridge）調試真機設備_adb在線執行器_zhangphil的博客-CSDN博客。-t 時長，20s，20秒的trace文件。-o 保存文件路徑。_android 抓tracehttps://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/131249820

Android GPU渲染屏幕繪制顯示基礎概念（1）-CSDN博客文章瀏覽閱讀696次，點贊20次，收藏12次。CPU返回后，會直接將GraphicBuffer提交給SurfaceFlinger，告訴SurfaceFlinger進行合成，但是這個時候GPU可能并未完成之前的圖像渲染，這時候就牽扯到一個同步，Android中，用的是Fence機制，SurfaceFlinger合成前會查詢Fence，如果GPU渲染沒有結束，則等待GPU渲染結束，GPU結束后，會通知SurfaceFlinger進行合成，SF合成后，提交顯示，最終完成圖像的渲染顯示。而對SF來說，只要有合成任務，它就得再去申請VSYNC-sf。https://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/138585120Android性能：Double Buffer雙緩沖/Triple Buffer三緩沖丟幀Jank與無丟幀No Jank-CSDN博客文章瀏覽閱讀858次，點贊6次，收藏13次。Android ADB調試真機設備Android ADB（Andorid Debug Bridge），是Android開發中有用的測試和調試工具。使用Android ADB調試設備，直接在Windows的dos命令窗口輸入命名adb即可，如圖：為什么執行adb命令后是這樣？_android 抓trace。三Buffer輪轉情況下，基本不會有這種情況的發生，渲染線程一般在 dequeueBuffer 時，都可以順利拿到可用的 Buffer （如果 dequeueBuffer 本身耗時那就也會拉長時間）。https://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/138213964

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