Android帧绘制流程深度解析 （二）

书接上回：Android帧绘制流程深度解析 （一）

5、 dispatchVsync：

在请求Vsync以后，choreographer会等待Vsync的到来，在Vsync信号到来后，会触发dispatchVsync函数，从而调用onVsync方法：

private void dispatchVsync(long timestampNanos, long physicalDisplayId, int frame,
        VsyncEventData vsyncEventData) {
    onVsync(timestampNanos, physicalDisplayId, frame, vsyncEventData);
}

不过这里需要注意的是，DisplayEventReciever这个类中就有一个onVsync方法，不过这个onVsync方法是空的，所以其实这里是调用的是FrameDisplayEventReciever中的onVsync方法。
FrameDisplayEventReciever类是Choreographer类的一个内部类，其继承自DisplayEventReciever类，所以就有了onVsync方法。其实这里从头到尾调用的都是FrameDisplayEventReciever类的方法，只是因为该类没有dispatchVsync方法，所以才会调用到了DisplayEventReciever类。

6、 onVsync：

public void onVsync(long timestampNanos, long physicalDisplayId, int frame,
        VsyncEventData vsyncEventData) {
    try {
        if (Trace.isTagEnabled(Trace.TRACE_TAG_VIEW)) {
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW,
                    "Choreographer#onVsync "
                            + vsyncEventData.preferredFrameTimeline().vsyncId);
        }
        long now = System.nanoTime();//获取当前时间
        if (timestampNanos > now) {//如果该帧的理论绘制时间比现在晚，可直接修改到现在立即绘制
            Log.w(TAG, "Frame time is " + ((timestampNanos - now) * 0.000001f)
                    + " ms in the future!  Check that graphics HAL is generating vsync "
                    + "timestamps using the correct timebase.");
            timestampNanos = now;
        }

        if (mHavePendingVsync) {//还是为了同一时刻只绘制一帧
            Log.w(TAG, "Already have a pending vsync event.  There should only be "
                    + "one at a time.");
        } else {
            mHavePendingVsync = true;
        }
        mTimestampNanos = timestampNanos;//确认帧时间
        mFrame = frame;//
        mLastVsyncEventData = vsyncEventData;
        Message msg = Message.obtain(mHandler, this);//（1）生成消息，并发送给mHandler
        msg.setAsynchronous(true);//设置为异步消息
        mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);//发送消息
    } finally {
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
    }
}

（1）处可见，生成一个消息，其调用的函数是Message中的这个方法：

public static Message obtain(Handler h, Runnable callback) {
    Message m = obtain();
    m.target = h;
    m.callback = callback;

    return m;
}

第一个参数是目标handler，第二个参数是callback；这里涉及到消息机制中一个知识点就是在dispatchMessage的时候，会优先查看消息的runnable内容，再到

handler的callback，如果前两个存在的话，就不会去再调用handleMessage流程了。
public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);//（2）
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

	所以上面（1）处的功能就是构建一个发送给mHandler的，callback为当前对象的消息，当前对象就是FrameDisplayEventReceiver这个类的对象，所以再mHandler端读取消息时，会做什么呢？ 当然是执行上面（2）处的功能，而且FrameDisplayEventReciever类也实现了Runnable，所以这里就是要去执行FrameDisplayEventReciever类对象的run方法了。
	而在消息发送时，具体发送到哪呢？根据mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);这行代码可以看出，调用的是mHandler的发送函数。所以跟到Handler类中的sendMessageAtTime函数：

public boolean sendMessageAtTime(@NonNull Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue;
    if (queue == null) {
        RuntimeException e = new RuntimeException(
                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        return false;
    }
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

	从老方法中可以看出，最后就是将消息入队到队列queue中，而queue就是当前Handler类的对象mHandler的成员变量mQueue。
	再回到Choreographer类，mHandler的定义是FrameHandler类的成员变量；而FrameHandler类继承自Handler：

private final class FrameHandler extends Handler {
    public FrameHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
            case MSG_DO_FRAME:
                doFrame(System.nanoTime(), 0, new DisplayEventReceiver.VsyncEventData());
                break;
            case MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC:
                doScheduleVsync();
                break;
            case MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK:
                doScheduleCallback(msg.arg1);
                break;
        }
    }
}

看到这里发现FrameHandler不过是重写了handleMessage方法而已，其实对我们上面发送的消息都没影响的。然后还有就是要找到mHandler对应的mQueue是什么。
还记得之前说的消息机制吗？消息队列是在哪初始化的？对了就是Looper的初始化方法中初始化的，而这里的，然后Handler类构建对象时，会将Looper的消息队列赋值给自己。所以能将Handler和Looper关联上。而Looper又是跟当前线程相关联的，所以这里的消息队列就是Choreographer所在的线程的消息队列了。

7、 run：

在接受到Vsync信号触发的帧绘制的消息后，主线程就会执行这个Runnable的run方法，也就是FrameDisplayEventReciever中的run方法；该方法很简单，就一个功能，就是doFrame；

public void run() {
    mHavePendingVsync = false;
    doFrame(mTimestampNanos, mFrame, mLastVsyncEventData);
}

不过整个doFrame的逻辑还是相当复杂的。

8、 doFrame：

	 void doFrame(long frameTimeNanos, int frame,
        DisplayEventReceiver.VsyncEventData vsyncEventData) {
    final long startNanos;
    final long frameIntervalNanos = vsyncEventData.frameInterval;
    try {
        FrameData frameData = new FrameData(frameTimeNanos, vsyncEventData);
        synchronized (mLock) {
            if (!mFrameScheduled) {//在scheduleFrameLocked处置为true，会在本函数中置为false，正常情况下在这里是为true的
                traceMessage("Frame not scheduled");
                return; // no work to do
            }

            long intendedFrameTimeNanos = frameTimeNanos;//记录传入的帧绘制时间
            startNanos = System.nanoTime();//获取当前时间
            final long jitterNanos = startNanos - frameTimeNanos;//当前时间减去当前帧应该绘制的时刻，如果出现掉帧，该值会基于掉帧时间越来越大
            if (jitterNanos >= frameIntervalNanos) {// frameIntervalNanos是单帧绘制的时间
                long lastFrameOffset = 0;//初始化掉帧后的偏移时间量
                if (frameIntervalNanos == 0) {
                    Log.i(TAG, "Vsync data empty due to timeout");
                } else {
                    lastFrameOffset = jitterNanos % frameIntervalNanos;//掉帧时间偏移量
                    final long skippedFrames = jitterNanos / frameIntervalNanos;//掉帧数量
                    if (skippedFrames >= SKIPPED_FRAME_WARNING_LIMIT) {//掉了30帧以上
                        Log.i(TAG, "Skipped " + skippedFrames + " frames!  "
                                + "The application may be doing too much work on its main "
                                + "thread.");
                    }
                    if (DEBUG_JANK) {
                        Log.d(TAG, "Missed vsync by " + (jitterNanos * 0.000001f) + " ms "
                                + "which is more than the frame interval of "
                                + (frameIntervalNanos * 0.000001f) + " ms!  "
                                + "Skipping " + skippedFrames + " frames and setting frame "
                                + "time to " + (lastFrameOffset * 0.000001f)
                                + " ms in the past.");
                    }
                }
                frameTimeNanos = startNanos - lastFrameOffset;//将帧的理论起始时间进行更新。
                frameData.updateFrameData(frameTimeNanos);
            }

            if (frameTimeNanos < mLastFrameTimeNanos) {//修正完后，此帧的理论开始时间竟然在上一帧的开始时间之前，显然有问题啊
                if (DEBUG_JANK) {
                    Log.d(TAG, "Frame time appears to be going backwards.  May be due to a "
                            + "previously skipped frame.  Waiting for next vsync.");
                }
                traceMessage("Frame time goes backward");
                scheduleVsyncLocked();
                return;
            }

            if (mFPSDivisor > 1) {//这里不知道是啥
                long timeSinceVsync = frameTimeNanos - mLastFrameTimeNanos;
                if (timeSinceVsync < (frameIntervalNanos * mFPSDivisor) && timeSinceVsync > 0) {
                    traceMessage("Frame skipped due to FPSDivisor");
                    scheduleVsyncLocked();
                    return;
                }
            }

            mFrameInfo.setVsync(intendedFrameTimeNanos, frameTimeNanos,
                    vsyncEventData.preferredFrameTimeline().vsyncId,
                    vsyncEventData.preferredFrameTimeline().deadline, startNanos,
                    vsyncEventData.frameInterval);
            mFrameScheduled = false;//复位mFrameScheduled
            mLastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;//将当前帧的消息作为历史帧进行记录了
            mLastFrameIntervalNanos = frameIntervalNanos;
            mLastVsyncEventData = vsyncEventData;
        }

        AnimationUtils.lockAnimationClock(frameTimeNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);

        mFrameInfo.markInputHandlingStart();
        doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameData, frameIntervalNanos);//处理输入事件

        mFrameInfo.markAnimationsStart();
        doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameData, frameIntervalNanos);//处理动画
        doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INSETS_ANIMATION, frameData,
                frameIntervalNanos);

        mFrameInfo.markPerformTraversalsStart();
        doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameData, frameIntervalNanos);//处理界面的重绘

        doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT, frameData, frameIntervalNanos);//涉及视图的最终更新和提交。
    } finally {
        AnimationUtils.unlockAnimationClock();
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
    }

    if (DEBUG_FRAMES) {
        final long endNanos = System.nanoTime();
        Log.d(TAG, "Frame " + frame + ": Finished, took "
                + (endNanos - startNanos) * 0.000001f + " ms, latency "
                + (startNanos - frameTimeNanos) * 0.000001f + " ms.");
    }
}

从上面的代码看内容比较多，其实总结起来就是两件事：1、记录当前帧的信息，将其作为历史帧；2、按需执行五个callback。
这里的callback是采用一个二维数组进行存储的，数组为：
private final CallbackQueue[] mCallbackQueues;
这个数组在Choreographer的构造函数中初始化：
mCallbackQueues = new CallbackQueue[CALLBACK_LAST + 1];
for (int i = 0; i <= CALLBACK_LAST; i++) {
mCallbackQueues[i] = new CallbackQueue();
}

其中CALLBACK_LAST值为4，所以就是一个5*n的数组，数组存储5类回调分别为：

public static final int CALLBACK_INPUT = 0;
public static final int CALLBACK_ANIMATION = 1;
public static final int CALLBACK_INSETS_ANIMATION = 2;
public static final int CALLBACK_TRAVERSAL = 3;
public static final int CALLBACK_COMMIT = 4;

其中2CALLBACK_INSETS_ANIMATIO的功能我不是很了解，而本次讲的界面刷新流程，就是第三类CALLBACK_TRAVERSAL了。也就是在postCallbackDelayedInternal(int callbackType, Object action, Object token, long delayMillis)方法中的这里，会根据type将action入队，然后等待后面的doFrame方法将action取出来再执行了。
mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);

9、 总结：

整个帧绘制的流程还是比较复杂的，但是我也在这个过程中，对消息机制等知识点，在流程中进行更加详细的分析和讲解。其中可能也存在理解不到位的地方，还希望大家多多指正。