Android中可变帧率VRR

Android中可变帧率VRR
Android 从Q开始实现对可变帧率（VRR：Variable Refresh Rate）的支持。本文以android Q 为基础介绍android VRR的实现，与android S有部分差别，但大体流程相同。

帧率设置方式

android 提供了几种方式设置fps：activity 设置帧率， setting 设置帧率， app黑名单方式限制高帧率， surfaceflinger debug接口设置帧率，另外也考虑到了低电等情况。

这几种方式优先级由高到低如下：

1.如果用SurfaceFlinger debug接口设置了帧率，那么后续其他设置方式都不会其作用。

2. 如果进入低电量模式，系统帧率范围为0-60fps，后面的帧率设置不起作用。

3. 如果settings中设置了帧率，那么settings中的帧率限定了系统fps的最大和最小值。

4. app设置自身的帧率，该帧率如果超出setting 帧率设置区间范围，不起作用。

5. 高帧率黑名单，该名单包含了不能跑在高帧率的package name, 在4没有设置的情况下，会检测app是否在黑名单中，如果4中设置app 帧率，则不再查看黑名单。

帧率设置API

app 设置帧率:

activity可根据自身特点，设定适合自己的帧率，该帧率设定的影响范围为本activity在主屏幕作为focus app显示期间。

api:
- 读取系统支持帧率api:
Display.Mode.getRefreshRate();
- 设置帧率api:
WindowManager.LayoutParams.preferredDisplayModeId (android Q )

WindowManager.LayoutParams.preferredMinDisplayRefreshRate(android S新增)

WindowManager.LayoutParams.preferredMaxDisplayRefreshRate(android S新增)

Activity示例代码:
```
public class MainActivity extends AppCompatActivity { 
```
//读取系统支持的Display.mode：
```
private Display.Mode[] getDisplayModes() {
```
```
 Display primaryDisplay = getDisplay();
 Display.Mode[] modes = primaryDisplay.getSupportedModes();
 return modes;//返回该display支持的所有mode的数组， activity可从中选择自己需要的mode. 
}
```
//app 设置帧率示例代码：
```
private void setMode(Activity activity, Display.Mode mode) {
    Window window = activity.getWindow();
 WindowManager.LayoutParams params = window.getAttributes();
 params.preferredDisplayModeId = mode.getModeId();
 window.setAttributes(params); //通过该函数通知wms layout变化。 
}
```
}
相关流程如下：
- app侧调用流程：
params.preferredDisplayModeId = mode.getModeId(); -->
window.setAttributes(params); -->
getWindowManager().updateViewLayout(decor, params);
- 进而触发， WMS 调用（流程1.）：
relayoutWindow
performSurfacePlacementNoTrace // RootWindowContainer
applySurfaceChangesTransaction //RootWindowContainer.java
applySurfaceChangesTransaction //DisplayContent.java
setDisplayProperties //
setDisplayPropertiesInternal
mDisplayModeDirector.getAppRequestObserver().setAppRequestedMode
setAppRequestedMode(int displayId, int modeId) (int displayId 3 , int modeId 1)
setAppRequestedModeLocked //设置display相应参数
- 下一个vsync（由底向上）:
setAllowedDisplayConfigs //SurfaceControl.java SurfaceControl设置相应的display config 到surfaceflinger
at com.android.server.display.LogicalDisplay.configureDisplayLocked(LogicalDisplay.java:359)
at com.android.server.display.DisplayManagerService.configureDisplayLocked(DisplayManagerService.java:1406)
at com.android.server.display.DisplayManagerService.performTraversalLocked(DisplayManagerService.java:1209)
at com.android.server.display.DisplayManagerService.performTraversalInternal(DisplayManagerService.java:520)
- locked <0x50e3> (a com.android.server.display.DisplayManagerService$SyncRoot)
at com.android.server.display.DisplayManagerService$LocalService.performTraversal(DisplayManagerService.java:2462)
at com.android.server.wm.RootWindowContainer.applySurfaceChangesTransaction(RootWindowContainer.java:838)
at com.android.server.wm.RootWindowContainer.performSurfacePlacementNoTrace(RootWindowContainer.java:610)
at com.android.server.wm.RootWindowContainer.performSurfacePlacement(RootWindowContainer.java:567)
at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacementLoop(WindowSurfacePlacer.java:159)
at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacement(WindowSurfacePlacer.java:105)
at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacement(WindowSurfacePlacer.java:95)
- 再下一个surface flinger vsync:
surfaceflinger::handleMessageInvalidate handleMessage具体设置到hwc

app帧率黑白名单

特殊app, 是否可以跑在系统帧率下的问题，可以通过黑白名单解决。目前系统支持黑名单，白名单需要framework作特别定制。

黑名单方式

目前android 中支持帧率黑名单设置，即不能以高帧率跑的app名单，名单中的app 跑在最低帧率，其他app跑在默认帧率。两种方式可以创建该名单。创建黑名单方式如下:
1. 通过system resource: 添加item 在core/res/res/values/config.xml 文件的config_highRefreshRateBlacklist 下，示例：
    <string-array name="config_highRefreshRateBlacklist">

<item>"com.xxx.xxxxxxxxx"</item>

</string-array>

2. 添加相应名单到settings.config，其中属性名为namespace+"/"+ name形式，值为包名list, 包名以逗号分割，见附后示例。

其中：

namespace ：DeviceConfig.NAMESPACE_DISPLAY_MANAGER。

name： DisplayManager.DeviceConfig.KEY_HIGH_REFRESH_RATE_BLACKLIST。

写该属性需要有权限： Manifest.permission.WRITE_DEVICE_CONFIG

代码示例如下：

Settings.Config.putString(contentResolver, namespece+"/"+ name,  "com.xxx.xxxxx", true);

该settings数据存储位置： /data/system/user/0/settings_config.xml，示例内容：

  <?xml version='1.0' encoding='UTF-8' standalone='yes' ?>
<settings version="183">
<setting id="22" name="display_manager/high_refresh_rate_blacklist" value="com.xxx.xxxxxxx, com.ssss.sssssssss" package="android" defaultValue="" defaultSysSet="true" />
</settings>

无论是app自己请求帧率还是设立黑名单的方式，在WMS都会通过调用RefreshRatePolicy.getPreferredModeId()函数获取到上面两种的设置。在WMS刷新屏幕时，对于每个display, 按照Z order 从上向下的顺序，依次调用RefreshRatePolicy.getPreferredModeId，去获取该窗口适合的display mode id (preferredModeID), getPreferredModeId首先检查app自身是否有要求的fps（即app api中介绍的设置params.preferredDisplayModeId), 如果有， preferredModeID 按app 自身要求给出，如果没有再继续检查黑名单中是否有该app, 如果有的话，按设定的系统最低帧率作为preferredModeID，否则认为该window对于FPS没有特殊要求。如果该display中多个窗口需要考虑preferredModeID, 则这些窗口中以Z order中最上层的window作为当前display的FPS，然后按照app 设置帧率中提到的流程“WMS 调用（流程1.）“ 向displaymanagerservide 设置display mode ID .

例如display 0 上有以下窗口， z order 顺序上到下，则最终按80设置该窗口的app 帧率：
1. 1. Window A // 无特殊FPS 要求
  2. Window B // app 设置FPS 80
  3. Window C //黑名单设置FPS60
调用getPreferredModeId()的流程如下（由底向上）：

at com.android.server.wm.RefreshRatePolicy.getPreferredModeId(RefreshRatePolicy.java:70)
at com.android.server.wm.DisplayContent.lambda$new$8$DisplayContent(DisplayContent.java:821)
at com.android.server.wm.-
$L a m b d a $ D i s p l a y C o n t e n t $ q x t 4 i z S 31 f b 0 L F 2 u o_{O} F 9 D M a 7 g c . a c c e p t (l a m b d a : - 1) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w C o n t a i n e r $ F o r A l l W i n d o w s C o n s u m e r W r a p p e r . a p p l y (W i n d o w C o n t a i n e r . j a v a : 1172) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w C o n t a i n e r $ F o r A l l W i n d o w s C o n s u m e r W r a p p e r . a p p l y (W i n d o w C o n t a i n e r . j a v a : 1162) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w S t a t e . a p p l y I n O r d e r W i t h I m e W i n d o w s (W i n d o w S t a t e . j a v a : 4269) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w S t a t e . f o r A l l W i n d o w s (W i n d o w S t a t e . j a v a : 4168) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w C o n t a i n e r . f o r A l l W i n d o w s (W i n d o w C o n t a i n e r . j a v a : 871) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w C o n t a i n e r . f o r A l l W i n d o w s (W i n d o w C o n t a i n e r . j a v a : 871) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . D i s p l a y C o n t e n t . f o r A l l W i n d o w s (D i s p l a y C o n t e n t . j a v a : 2153) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w C o n t a i n e r . f o r A l l W i n d o w s (W i n d o w C o n t a i n e r . j a v a : 888) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . D i s p l a y C o n t e n t . a p p l y S u r f a c e C h a n g e s T r a n s a c t i o n (D i s p l a y C o n t e n t . j a v a : 3765) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . R o o t W i n d o w C o n t a i n e r . a p p l y S u r f a c e C h a n g e s T r a n s a c t i o n (R o o t W i n d o w C o n t a i n e r . j a v a : 833) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . R o o t W i n d o w C o n t a i n e r . p e r f o r m S u r f a c e P l a c e m e n t N o T r a c e (R o o t W i n d o w C o n t a i n e r . j a v a : 610) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . R o o t W i n d o w C o n t a i n e r . p e r f o r m S u r f a c e P l a c e m e n t (R o o t W i n d o w C o n t a i n e r . j a v a : 567) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w S u r f a c e P l a c e r . p e r f o r m S u r f a c e P l a c e m e n t L o o p (W i n d o w S u r f a c e P l a c e r . j a v a : 159) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w S u r f a c e P l a c e r . p e r f o r m S u r f a c e P l a c e m e n t (W i n d o w S u r f a c e P l a c e r . j a v a : 105) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w S u r f a c e P l a c e r . p e r f o r m S u r f a c e P l a c e m e n t (W i n d o w S u r f a c e P l a c e r . j a v a : 95) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w S u r f a c e P l a c e r . l a m b d a $ n e w $ 0 $ W i n d o w S u r f a c e P l a c e r (W i n d o w S u r f a c e P l a c e r . j a v a : 62) - l o c k e d < 0 x 5186 > (a c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . W i n d o w M a n a g e r G l o b a l L o c k) a t c o m . a n d r o i d . s e r v e r . w m . -$ Lambda$WindowSurfacePlacer$4Hbamt-LFcbu8AoZBoOZN_LveKQ.run(lambda:-1)
at android.os.Handler.handleCallback(Handler.java:883)
at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:100)
at android.os.Looper.loop(Looper.java:214)
at android.os.HandlerThread.run(HandlerThread.java:67)
at com.android.server.ServiceThread.run(ServiceThread.java:44)

白名单方式

指明哪些app可以跑在最高帧率，其他app默认为最低帧率。该种方式可以使用以上类似方式设定。接口需要定义，建议为以下：
- 通过system resource: resource name: config_highRefreshRateWhitelist。
- 添加相应名单到settings.config:
namespace 同黑名单：DeviceConfig.NAMESPACE_DISPLAY_MANAGER。

name： DisplayManager.DeviceConfig.KEY_HIGH_REFRESH_RATE_WHITELIST ="high_refresh_rate_whitelist";

settings中设置帧率

settings 中设定帧率为全局帧率，限定了系统的最高帧率和最低帧率，系统默认在该帧率区间运行， app请求的帧率不能突破settings限定。修改如下setting值，会修改系统的fps, DisplayModeDirector.java 中主动监听下面settings值的变化，然后通过surfacecontrol 设置到surfaceflinger，相应流程后面介绍。
```
low power mode 的帧率范围为（0-60fps), 具有最高优先级。优先级由高到低： low power mode->settings -> app request.
```
private final Uri mPeakRefreshRateSetting =
Settings.System.getUriFor(Settings.System.PEAK_REFRESH_RATE);
private final Uri mMinRefreshRateSetting =
Settings.System.getUriFor(Settings.System.MIN_REFRESH_RATE);
private final Uri mLowPowerModeSetting =
Settings.Global.getUriFor(Settings.Global.LOW_POWER_MODE);//low power mode

private final Uri mMatchContentFrameRateSetting =
Settings.Secure.getUriFor(Settings.Secure.MATCH_CONTENT_FRAME_RATE); // android S 新增测试api, 暂不做说明。

adb命令修改settings帧率

adb shell settings put system peak_refresh_rate 90

通过SurfaceFlinger transacation 1035设定fps

使用该方法后， surfaceflinger 认为进入了debug mode, 不在接受上述两种方法设定的fps

adb : adb shell service call SurfaceFlinger 1035 i32 X //X 为surfaceflinger中displaymode ID, 通常为Display.Mode.getModeId 减1. X 设为负值，可以解除debug mode

帧率切换frameworks层实现

从上面的API 介绍中可以看到，无论从APP、黑名单、还是Settings, 最后的设置都会调用到DisplayManagerService ，这一段的实现和代码逻辑可以参看Android 10 (Android Q)中的屏幕刷新率(display refresh rate)切换方法和策略_刷新率_方法_display_Android - 1024问

FPS 默认值设定

启动设备时，硬件以最高帧率初始化，后续在displaymanagerservice ready 之后, 该逻辑见SettingsObserver.updateRefreshRateSettingLocked@ frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayModeDirector.java

a. 如果settings中Settings.System.PEAK_REFRESH_RATE 和 Settings.System.MIN_REFRESH_RATE（FPS 最高值，最低值），则以该区间设置FPS。如果settings中没有设置最高值peak_refresh_rate，则以系统默认值作为最高值。

b. 系统默认值, 首先从资源文件中读取默认FPS, 该资源ID：config_defaultPeakRefreshRate@values/config.xml。如果Settings.Config 中设置了“
```
DeviceConfig.NAMESPACE_DISPLAY_MANAGER/DisplayManager.DeviceConfig.KEY_PEAK_REFRESH_RATE_DEFAULT”， 则以该值作为系统默认值。
```
相关阅读:
基于SSM+Vue的鲜花销售系统设计与实现
 英语——分享篇——每日100词——501-600
Vuex的使用
 2022 OpenCV AI 竞赛来啦！详细介绍Spatial AI赛道！
如果使用Vue要做根据已有的图形填入到指定的单元格中，你会怎么做？
Hibernate 分页
 lsblk 硬盘属性查看
 Linux内核有什么之内存管理子系统有什么第三回 —— 小内存分配（1）
【 SuperPoint 】图像特征提取上的对比实验
 操作系统（三）| 进程管理下经典进程问题分析线程死锁
原文地址：https://blog.csdn.net/april_12345/article/details/123432864

帧率设置方式

帧率设置API

app 设置帧率:

app帧率黑白名单

settings中设置帧率

通过SurfaceFlinger transacation 1035设定fps

帧率切换frameworks层实现

FPS 默认值设定