Android 深入浅出之 Audio 第一部分: AudioTrack分析

Android 深入浅出之 Audio

第一部分 AudioTrack分析

一 目的

本文的目的是通过从Audio系统来分析Android的代码,包括Android自定义的那套机制和一些常见类的使用,比如ThreadMemoryBase等。

分析的流程是:

l 先从API层对应的某个类开始,用户层先要有一个简单的使用流程。

l 根据这个流程,一步步进入到JNI,服务层。在此过程中,碰到不熟悉或者第一次见到的类或者方法,都会解释。也就是深度优先的方法。

1.1 分析工具

分析工具很简单,就是sourceinsightandroidAPI doc文档。当然还得有android的源代码。我这里是基于froyo的源码。

注意,froyo源码太多了,不要一股脑的加入到sourceinsight中,只要把framwork目录下的源码加进去就可以了,后续如要用的话,再加别的目录。

Audio系统

先看看Audio里边有哪些东西?通过AndroidSDK文档,发现主要有三个:

l AudioManager:这个主要是用来管理Audio系统的

l AudioTrack:这个主要是用来播放声音的

l AudioRecord:这个主要是用来录音的

其中AudioManager的理解需要考虑整个系统上声音的策略问题,例如来电话铃声,短信铃声等,主要是策略上的问题。一般看来,最简单的就是播放声音了。所以我们打算从AudioTrack开始分析。

AudioTrackJAVA层)

JAVAAudioTrack类的代码在:

framework/base/media/java/android/media/AudioTrack.java中。

3.1 AudioTrack API的使用例子

先看看使用例子,然后跟进去分析。至于AudioTrack的其他使用方法和说明,需要大家自己去看API文档了。

//根据采样率,采样精度,单双声道来得到frame的大小。

int bufsize = AudioTrack.getMinBufferSize(8000,//每秒8K个点

  AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO,//双声道

AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);//一个采样点16比特-2个字节

//注意,按照数字音频的知识,这个算出来的是一秒钟buffer的大小。

//创建AudioTrack

AudioTrack trackplayer = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 8000,

  AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_ STEREO,

  AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,

  bufsize,

AudioTrack.MODE_STREAM);//

trackplayer.play() ;//开始

trackplayer.write(bytes_pkg, 0, bytes_pkg.length) ;//track中写数据

….

trackplayer.stop();//停止播放

trackplayer.release();//释放底层资源。

这里需要解释下两个东西:

1 AudioTrack.MODE_STREAM的意思:

AudioTrack中有MODE_STATICMODE_STREAM两种分类。STREAM的意思是由用户在应用程序通过write方式把数据一次一次得写到audiotrack中。这个和我们在socket中发送数据一样,应用层从某个地方获取数据,例如通过编解码得到PCM数据,然后writeaudiotrack

这种方式的坏处就是总是在JAVA层和Native层交互,效率损失较大。

STATIC的意思是一开始创建的时候,就把音频数据放到一个固定的buffer,然后直接传给audiotrack,后续就不用一次次得write了。AudioTrack会自己播放这个buffer中的数据。

这种方法对于铃声等内存占用较小,延时要求较高的声音来说很适用。

2 StreamType

这个在构造AudioTrack的第一个参数中使用。这个参数和Android中的AudioManager有关系,涉及到手机上的音频管理策略。

Android将系统的声音分为以下几类常见的(未写全):

l STREAM_ALARM:警告声

l STREAM_MUSCI:音乐声,例如music

l STREAM_RING:铃声

l STREAM_SYSTEM:系统声音

l STREAM_VOCIE_CALL:电话声音

为什么要分这么多呢?以前在台式机上开发的时候很少知道有这么多的声音类型,不过仔细思考下,发现这样做是有道理的。例如你在听music的时候接到电话,这个时候music播放肯定会停止,此时你只能听到电话,如果你调节音量的话,这个调节肯定只对电话起作用。当电话打完了,再回到music,你肯定不用再调节音量了。

其实系统将这几种声音的数据分开管理,所以,这个参数对AudioTrack来说,它的含义就是告诉系统,我现在想使用的是哪种类型的声音,这样系统就可以对应管理他们了。

3.2 分析之getMinBufferSize

AudioTrack的例子就几个函数。先看看第一个函数:

AudioTrack.getMinBufferSize(8000,//每秒8K个点

  AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO,//双声道

AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);

----->AudioTrack.JAVA

//注意,这是个static函数

static public int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat) {

int channelCount = 0;

switch(channelConfig) {

case AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO:

case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO:

channelCount = 1;

break;

case AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO:

case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO:

channelCount = 2;--->看到了吧,外面名字搞得这么酷,其实就是指声道数

break;

default:

loge("getMinBufferSize(): Invalid channel configuration.");

return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;

}

//目前只支持PCM8PCM16精度的音频

if ((audioFormat != AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)

&& (audioFormat != AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT)) {

loge("getMinBufferSize(): Invalid audio format.");

return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;

}

//ft,对采样频率也有要求,太低或太高都不行,人耳分辨率在20HZ40KHZ之间

if ( (sampleRateInHz < 4000) || (sampleRateInHz > 48000) ) {

loge("getMinBufferSize(): " + sampleRateInHz +"Hz is not a supported sample rate.");

return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;

}

//调用native函数,够烦的,什么事情都搞到JNI层去。

int size = native_get_min_buff_size(sampleRateInHz, channelCount, audioFormat);

if ((size == -1) || (size == 0)) {

loge("getMinBufferSize(): error querying hardware");

return AudioTrack.ERROR;

}

else {

return size;

}

native_get_min_buff_size--->framework/base/core/jni/android_media_track.cpp中实现。(不了解JNI的一定要学习下,否则只能在JAVA层搞,太狭隘了。)最终对应到函数

static jint android_media_AudioTrack_get_min_buff_size(JNIEnv *env, jobject thiz,

jint sampleRateInHertz, jint nbChannels, jint audioFormat)

{//注意我们传入的参数是:

//sampleRateInHertz = 8000

//nbChannels = 2

//audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT

int afSamplingRate;

int afFrameCount;

uint32_t afLatency;

//下面涉及到AudioSystem,这里先不解释了,

//反正知道从AudioSystem那查询了一些信息

if (AudioSystem::getOutputSamplingRate(&afSamplingRate) != NO_ERROR) {

return -1;

}

if (AudioSystem::getOutputFrameCount(&afFrameCount) != NO_ERROR) {

return -1;

}

if (AudioSystem::getOutputLatency(&afLatency) != NO_ERROR) {

return -1;

}

//音频中最常见的是frame这个单位,什么意思?经过多方查找,最后还是在ALSAwiki

//找到解释了。一个frame就是1个采样点的字节数*声道。为啥搞个frame出来?因为对于多//声道的话,用1个采样点的字节数表示不全,因为播放的时候肯定是多个声道的数据都要播出来//才行。所以为了方便,就说1秒钟有多少个frame,这样就能抛开声道数,把意思表示全了。

// Ensure that buffer depth covers at least audio hardware latency

uint32_t minBufCount = afLatency / ((1000 * afFrameCount)/afSamplingRate);

if (minBufCount < 2) minBufCount = 2;

uint32_t minFrameCount =

(afFrameCount*sampleRateInHertz*minBufCount)/afSamplingRate;

//下面根据最小的framecount计算最小的buffersize

int minBuffSize = minFrameCount

* (audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16 ? 2 : 1)

* nbChannels;

return minBuffSize;

}

getMinBufSize函数完了后,我们得到一个满足最小要求的缓冲区大小。这样用户分配缓冲区就有了依据。下面就需要创建AudioTrack对象了

3.3 分析之new AudioTrack

先看看调用函数:

AudioTrack trackplayer = new AudioTrack(

AudioManager.STREAM_MUSIC,

8000,

  AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_ STEREO,

  AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,

  bufsize,

AudioTrack.MODE_STREAM);//

其实现代码在AudioTrack.java中。

public AudioTrack(int streamType, int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat,

int bufferSizeInBytes, int mode)

throws IllegalArgumentException {

mState = STATE_UNINITIALIZED;

// 获得主线程的Looper,这个在MediaScanner分析中已经讲过了

if ((mInitializationLooper = Looper.myLooper()) == null) {

mInitializationLooper = Looper.getMainLooper();

}

//检查参数是否合法之类的,可以不管它

audioParamCheck(streamType, sampleRateInHz, channelConfig, audioFormat, mode);

//我是用getMinBufsize得到的大小,总不会出错吧?

audioBuffSizeCheck(bufferSizeInBytes);

// 调用native层的native_setup,把自己的WeakReference传进去了

//不了解JAVA WeakReference的可以上网自己查一下,很简单的

int initResult = native_setup(new WeakReference<AudioTrack>(this),

mStreamType, 这个值是AudioManager.STREAM_MUSIC

mSampleRate, 这个值是8000

mChannels, 这个值是2

mAudioFormat,这个值是AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT

mNativeBufferSizeInBytes, //这个是刚才getMinBufSize得到的

mDataLoadMode);DataLoadModeMODE_STREAM

....

}

上面函数调用最终进入了JNIandroid_media_AudioTrack.cpp下面的函数

static int

android_media_AudioTrack_native_setup(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject weak_this,

jint streamType, jint sampleRateInHertz, jint channels,

jint audioFormat, jint buffSizeInBytes, jint memoryMode)

{

int afSampleRate;

int afFrameCount;

下面又要调用一堆东西,烦不烦呐?具体干什么用的,以后分析到AudioSystem再说。

AudioSystem::getOutputFrameCount(&afFrameCount, streamType)

AudioSystem::getOutputSamplingRate(&afSampleRate, streamType)

AudioSystem::isOutputChannel(channels)

popCount是统计一个整数中有多少位为1的算法

int nbChannels = AudioSystem::popCount(channels);

if (streamType == javaAudioTrackFields.STREAM_MUSIC) {

atStreamType = AudioSystem::MUSIC;

}

int bytesPerSample = audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16 ? 2 : 1;

int format = audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16 ?

AudioSystem::PCM_16_BIT : AudioSystem::PCM_8_BIT;

int frameCount = buffSizeInBytes / (nbChannels * bytesPerSample);

//上面是根据Buffer大小和一个Frame大小来计算帧数的。

// AudioTrackJniStorage,就是一个保存一些数据的地方,这

//里边有一些有用的知识,下面再详细解释

AudioTrackJniStorage* lpJniStorage = new AudioTrackJniStorage();

jclass clazz = env->GetObjectClass(thiz);

lpJniStorage->mCallbackData.audioTrack_class = (jclass)env->NewGlobalRef(clazz);

lpJniStorage->mCallbackData.audioTrack_ref = env->NewGlobalRef(weak_this);

lpJniStorage->mStreamType = atStreamType;

//创建真正的AudioTrack对象

AudioTrack* lpTrack = new AudioTrack();

if (memoryMode == javaAudioTrackFields.MODE_STREAM) {

//如果是STREAM流方式的话,把刚才那些参数设进去

lpTrack->set(

atStreamType,// stream type

sampleRateInHertz,

format,// word length, PCM

channels,

frameCount,

0,// flags

audioCallback,

&(lpJniStorage->mCallbackData),//callback, callback data (user)

0,// notificationFrames == 0 since not using EVENT_MORE_DATA to feed the AudioTrack

0,// 共享内存,STREAM模式需要用户一次次写,所以就不用共享内存了

true);// thread can call Java

} else if (memoryMode == javaAudioTrackFields.MODE_STATIC) {

//如果是static模式,需要用户一次性把数据写进去,然后

//再由audioTrack自己去把数据读出来,所以需要一个共享内存

//这里的共享内存是指C++AudioTrackAudioFlinger之间共享的内容

//因为真正播放的工作是由AudioFlinger来完成的。

lpJniStorage->allocSharedMem(buffSizeInBytes);

lpTrack->set(

atStreamType,// stream type

sampleRateInHertz,

format,// word length, PCM

channels,

frameCount,

0,// flags

audioCallback,

&(lpJniStorage->mCallbackData),//callback, callback data (user));

0,// notificationFrames == 0 since not using EVENT_MORE_DATA to feed the AudioTrack

lpJniStorage->mMemBase,// shared mem

true);// thread can call Java

}

if (lpTrack->initCheck() != NO_ERROR) {

LOGE("Error initializing AudioTrack");

goto native_init_failure;

}

//又来这一招,把C++AudioTrack对象指针保存到JAVA对象的一个变量中

//这样,Native层的AudioTrack对象就和JAVA层的AudioTrack对象关联起来了。

env->SetIntField(thiz, javaAudioTrackFields.nativeTrackInJavaObj, (int)lpTrack);

env->SetIntField(thiz, javaAudioTrackFields.jniData, (int)lpJniStorage);

}

1 AudioTrackJniStorage详解

这个类其实就是一个辅助类,但是里边有一些知识很重要,尤其是Android封装的一套共享内存的机制。这里一并讲解,把这块搞清楚了,我们就能轻松得在两个进程间进行内存的拷贝。

AudioTrackJniStorage的代码很简单。

struct audiotrack_callback_cookie {

jclass audioTrack_class;

jobject audioTrack_ref;

}; cookie其实就是把JAVA中的一些东西保存了下,没什么特别的意义

class AudioTrackJniStorage {

public:

sp<MemoryHeapBase> mMemHeap;//这两个Memory很重要

sp<MemoryBase> mMemBase;

audiotrack_callback_cookie mCallbackData;

int mStreamType;

bool allocSharedMem(int sizeInBytes) {

mMemHeap = new MemoryHeapBase(sizeInBytes, 0, "AudioTrack Heap Base");

mMemBase = new MemoryBase(mMemHeap, 0, sizeInBytes);

//注意用法,先弄一个HeapBase,再把HeapBase传入到MemoryBase中去。

return true;

}

};

2 MemoryHeapBase

MemroyHeapBase也是Android搞的一套基于Binder机制的对内存操作的类。既然是Binder机制,那么肯定有一个服务端(Bnxxx),一个代理端Bpxxx。看看MemoryHeapBase定义:

class MemoryHeapBase : public virtual BnMemoryHeap

{

果然,从BnMemoryHeap派生,那就是Bn端。这样就和Binder挂上钩了

//Bp端调用的函数最终都会调到Bn这来

Binder机制不了解的,可以参考:

http://blog.csdn.net/Innost/archive/2011/01/08/6124685.aspx

有好几个构造函数,我们看看我们使用的:

MemoryHeapBase::MemoryHeapBase(size_t size, uint32_t flags, char const * name)

: mFD(-1), mSize(0), mBase(MAP_FAILED), mFlags(flags),

mDevice(0), mNeedUnmap(false)

{

const size_t pagesize = getpagesize();

size = ((size + pagesize-1) & ~(pagesize-1));

//创建共享内存,ashmem_create_region这个是系统提供的,可以不管它

//设备上打开的是/dev/ashmem设备,而Host上打开的是一个tmp文件

int fd = ashmem_create_region(name == NULL ? "MemoryHeapBase" : name, size);

mapfd(fd, size);//把刚才那个fd通过mmap方式得到一块内存

//不明白得去man mmap看看

mapfd完了后,mBase变量指向内存的起始位置, mSize是分配的内存大小,mFd

ashmem_create_region返回的文件描述符

}

MemoryHeapBase提供了一下几个函数,可以获取共享内存的大小和位置。

getBaseID()--->返回mFd,如果为负数,表明刚才创建共享内存失败了

getBase()->返回mBase,内存位置

getSize()->返回mSize,内存大小

有了MemoryHeapBase,又搞了一个MemoryBase,这又是一个和Binder机制挂钩的类。

唉,这个估计是一个在MemoryHeapBase上的方便类吧?因为我看见了offset

那么估计这个类就是一个能返回当前Buffer中写位置(就是offset)的方便类

这样就不用用户到处去计算读写位置了。

class MemoryBase : public BnMemory

{

public:

MemoryBase(const sp<IMemoryHeap>& heap, ssize_t offset, size_t size);

virtual sp<IMemoryHeap> getMemory(ssize_t* offset, size_t* size) const;

protected:

size_t getSize() const { return mSize; }

ssize_t getOffset() const { return mOffset; }

const sp<IMemoryHeap>& getHeap() const { return mHeap; }

};

好了,明白上面两个MemoryXXX,我们可以猜测下大概的使用方法了。

l BnXXX端先分配BnMemoryHeapBaseBnMemoryBase

l 然后把BnMemoryBase传递到BpXXX

l BpXXX就可以使用BpMemoryBase得到BnXXX端分配的共享内存了。

注意,既然是进程间共享内存,那么Bp端肯定使用memcpy之类的函数来操作内存,这些函数是没有同步保护的,而且Android也不可能在系统内部为这种共享内存去做增加同步保护。所以看来后续在操作这些共享内存的时候,肯定存在一个跨进程的同步保护机制。我们在后面讲实际播放的时候会碰到。

另外,这里的SharedBuffer最终会在Bp端也就是AudioFlinger那用到。

3.4 分析之playwrite

JAVA层到这一步后就是调用playwrite了。JAVA层这两个函数没什么内容,都是直接转到native层干活了。

先看看play函数对应的JNI函数

static void

android_media_AudioTrack_start(JNIEnv *env, jobject thiz)

{

//看见没,从JAVA那个AudioTrack对象获取保存的C++层的AudioTrack对象指针

//int类型直接转换成指针。要是以后ARM变成64位平台了,看google怎么改!

AudioTrack *lpTrack = (AudioTrack *)env->GetIntField(

thiz, javaAudioTrackFields.nativeTrackInJavaObj);

lpTrack->start(); //这个以后再说

}

下面是write。我们写的是short数组,

static jint

android_media_AudioTrack_native_write_short(JNIEnv *env, jobject thiz,

jshortArray javaAudioData,

jint offsetInShorts,

jint sizeInShorts,

jint javaAudioFormat) {

return (android_media_AudioTrack_native_write(env, thiz,

(jbyteArray) javaAudioData,

offsetInShorts*2, sizeInShorts*2,

javaAudioFormat)

/ 2);

}

烦人,又根据Byte还是Short封装了下,最终会调到重要函数writeToTrack

jint writeToTrack(AudioTrack* pTrack, jint audioFormat, jbyte* data,

jint offsetInBytes, jint sizeInBytes) {

ssize_t written = 0;

// regular write() or copy the data to the AudioTrack's shared memory?

if (pTrack->sharedBuffer() == 0) {

//创建的是流的方式,所以没有共享内存在track

//还记得我们在native_setup中调用的set吗?流模式下AudioTrackJniStorage可没创建

//共享内存

written = pTrack->write(data + offsetInBytes, sizeInBytes);

} else {

if (audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16) {

// writing to shared memory, check for capacity

if ((size_t)sizeInBytes > pTrack->sharedBuffer()->size()) {

sizeInBytes = pTrack->sharedBuffer()->size();

}

//看见没?STATIC模式的,就直接把数据拷贝到共享内存里

//当然,这个共享内存是pTrack的,是我们在set时候把AudioTrackJniStorage

//共享设进去的

memcpy(pTrack->sharedBuffer()->pointer(),

data + offsetInBytes, sizeInBytes);

written = sizeInBytes;

} else if (audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM8) {

PCM8格式的要先转换成PCM16

}

return written;

}

到这里,似乎很简单啊,JAVA层的AudioTrack,无非就是调用write函数,而实际由JNI层的C++ AudioTrack write数据。反正JNI这层是再看不出什么有意思的东西了。

AudioTrackC++层)

接上面的内容,我们知道在JNI层,有以下几个步骤:

l new了一个AudioTrack

l 调用set函数,把AudioTrackJniStorage等信息传进去

l 调用了AudioTrackstart函数

l 调用AudioTrackwrite函数

那么,我们就看看真正干活的的C++AudioTrack吧。

AudioTrack.cpp位于framework/base/libmedia/AudioTrack.cpp

4.1 new AudioTrack()set调用

JNI层调用的是最简单的构造函数:

AudioTrack::AudioTrack()

: mStatus(NO_INIT) //把状态初始化成NO_INITAndroid大量使用了设计模式中的state

{

}

接下来调用set。我们看看JNIset了什么

lpTrack->set(

atStreamType, //应该是Music

sampleRateInHertz,//8000

format,// 应该是PCM_16

channels,//立体声=2

frameCount,//

0,// flags

audioCallback, //JNI中的一个回调函数

&(lpJniStorage->mCallbackData),//回调函数的参数

0,// 通知回调函数,表示AudioTrack需要数据,不过暂时没用上

0,//共享buffer地址,stream模式没有

true);//回调线程可以调JAVA的东西

那我们看看set函数把。

status_t AudioTrack::set(

int streamType,

uint32_t sampleRate,

int format,

int channels,

int frameCount,

uint32_t flags,

callback_t cbf,

void* user,

int notificationFrames,

const sp<IMemory>& sharedBuffer,

bool threadCanCallJava)

{

...前面一堆的判断,等以后讲AudioSystem再说

audio_io_handle_t output =

AudioSystem::getOutput((AudioSystem::stream_type)streamType,

sampleRate, format, channels, (AudioSystem::output_flags)flags);

//createTrack?看来这是真正干活的

status_t status = createTrack(streamType, sampleRate, format, channelCount,

frameCount, flags, sharedBuffer, output);

//cbfJNI传入的回调函数audioCallback

if (cbf != 0) { //看来,怎么着也要创建这个线程了!

mAudioTrackThread = new AudioTrackThread(*this, threadCanCallJava);

}

return NO_ERROR;

}

看看真正干活的createTrack

status_t AudioTrack::createTrack(

int streamType,

uint32_t sampleRate,

int format,

int channelCount,

int frameCount,

uint32_t flags,

const sp<IMemory>& sharedBuffer,

audio_io_handle_t output)

{

status_t status;

//啊,看来和audioFlinger挂上关系了呀。

const sp<IAudioFlinger>& audioFlinger = AudioSystem::get_audio_flinger();

//下面这个调用最终会在AudioFlinger中出现。暂时不管它。

sp<IAudioTrack> track = audioFlinger->createTrack(getpid(),

streamType,

sampleRate,

format,

channelCount,

frameCount,

((uint16_t)flags) << 16,

sharedBuffer,

output,

&status);

//看见没,从track也就是AudioFlinger那边得到一个IMemory接口

//这个看来就是最终write写入的地方

sp<IMemory> cblk = track->getCblk();

mAudioTrack.clear();

mAudioTrack = track;

mCblkMemory.clear();//sp<XXX>clear,就看着做是delete XXX

mCblkMemory = cblk;

mCblk = static_cast<audio_track_cblk_t*>(cblk->pointer());

mCblk->out = 1;

mFrameCount = mCblk->frameCount;

if (sharedBuffer == 0) {

//终于看到buffer相关的了。注意我们这里的情况

//STREAM模式没有传入共享buffer,但是数据确实又需要buffer承载。

//反正AudioTrack是没有创建buffer,那只能是刚才从AudioFlinger中得到

//buffer了。

mCblk->buffers = (char*)mCblk + sizeof(audio_track_cblk_t);

}

return NO_ERROR;

}

还记得我们说MemoryXXX没有同步机制,所以这里应该有一个东西能体现同步的,

那么我告诉大家,就在audio_track_cblk_t结构中。它的头文件在

framework/base/include/private/media/AudioTrackShared.h

实现文件就在AudioTrack.cpp

audio_track_cblk_t::audio_track_cblk_t()

//看见下面的SHARED没?都是表示跨进程共享的意思。这个我就不跟进去说了

//等以后介绍同步方面的知识时,再细说

: lock(Mutex::SHARED), cv(Condition::SHARED), user(0), server(0),

userBase(0), serverBase(0), buffers(0), frameCount(0),

loopStart(UINT_MAX), loopEnd(UINT_MAX), loopCount(0), volumeLR(0),

flowControlFlag(1), forceReady(0)

{

}

到这里,大家应该都有个大概的全景了。

l AudioTrack得到AudioFlinger中的一个IAudioTrack对象,这里边有一个很重要的数据结构audio_track_cblk_t,它包括一块缓冲区地址,包括一些进程间同步的内容,可能还有数据位置等内容

l AudioTrack启动了一个线程,叫AudioTrackThread,这个线程干嘛的呢?还不知道

l AudioTrack调用write函数,肯定是把数据写到那块共享缓冲了,然后IAudioTrack在另外一个进程AudioFlinger中(其实AudioFlinger是一个服务,在mediaservice中运行)接收数据,并最终写到音频设备中。

那我们先看看AudioTrackThread干什么了。

调用的语句是:

mAudioTrackThread = new AudioTrackThread(*this, threadCanCallJava);

AudioTrackThreadThread中派生,这个内容在深入浅出Binder机制讲过了。

反正最终会调用AudioTrackAThreadthreadLoop函数。

先看看构造函数

AudioTrack::AudioTrackThread::AudioTrackThread(AudioTrack& receiver, bool bCanCallJava)

: Thread(bCanCallJava), mReceiver(receiver)

{ //mReceiver就是AudioTrack对象

// bCanCallJavaTRUE

}

这个线程的启动由AudioTrackstart函数触发。

void AudioTrack::start()

{

//start函数调用AudioTrackThread函数触发产生一个新的线程,执行mAudioTrackThread

threadLoop

sp<AudioTrackThread> t = mAudioTrackThread;

t->run("AudioTrackThread", THREAD_PRIORITY_AUDIO_CLIENT);

//AudioFlinger中的trackstart

status_t status = mAudioTrack->start();

}

bool AudioTrack::AudioTrackThread::threadLoop()

{

//太恶心了,又调用AudioTrackprocessAudioBuffer函数

return mReceiver.processAudioBuffer(this);

}

bool AudioTrack::processAudioBuffer(const sp<AudioTrackThread>& thread)

{

Buffer audioBuffer;

uint32_t frames;

size_t writtenSize;

...回调1

mCbf(EVENT_UNDERRUN, mUserData, 0);

...回调2 都是传递一些信息到JNI里边

mCbf(EVENT_BUFFER_END, mUserData, 0);

// Manage loop end callback

while (mLoopCount > mCblk->loopCount) {

mCbf(EVENT_LOOP_END, mUserData, (void *)&loopCount);

}

//下面好像有写数据的东西

do {

audioBuffer.frameCount = frames;

//获得buffer

status_t err = obtainBuffer(&audioBuffer, 1);

size_t reqSize = audioBuffer.size;

//buffer回调到JNI那去,这是单独一个线程,而我们还有上层用户在那不停

//write呢,怎么会这样?

mCbf(EVENT_MORE_DATA, mUserData, &audioBuffer);

audioBuffer.size = writtenSize;

frames -= audioBuffer.frameCount;

releaseBuffer(&audioBuffer); //释放buffer,和obtain相对应,看来是LOCKUNLOCK

操作了

}

while (frames);

return true;

}

难道真的有两处在write数据?看来必须得到mCbf去看看了,传的是EVENT_MORE_DATA标志。

mCbfset的时候传入C++AudioTrack,实际函数是:

static void audioCallback(int event, void* user, void *info) {

if (event == AudioTrack::EVENT_MORE_DATA) {

//哈哈,太好了,这个函数没往里边写数据

AudioTrack::Buffer* pBuff = (AudioTrack::Buffer*)info;

pBuff->size = 0;

}

从代码上看,本来google考虑是异步的回调方式来写数据,可惜发现这种方式会比较复杂,尤其是对用户开放的JAVA AudioTrack会很不好处理,所以嘛,偷偷摸摸得给绕过去了。

太好了,看来就只有用户的write会真正的写数据了,这个AudioTrackThread除了通知一下,也没什么实际有意义的操作了。

让我们看看write吧。

4.2 write

ssize_t AudioTrack::write(const void* buffer, size_t userSize)

{

够简单,就是obtainBuffermemcpy数据,然后releasBuffer

眯着眼睛都能想到,obtainBuffer一定是Lock住内存了,releaseBuffer一定是unlock内存了

do {

audioBuffer.frameCount = userSize/frameSize();

status_t err = obtainBuffer(&audioBuffer, -1);

size_t toWrite;

toWrite = audioBuffer.size;

memcpy(audioBuffer.i8, src, toWrite);

src += toWrite;

}

userSize -= toWrite;

written += toWrite;

releaseBuffer(&audioBuffer);

} while (userSize);

return written;

}

obtainBuffer太复杂了,不过大家知道其大概工作方式就可以了

status_t AudioTrack::obtainBuffer(Buffer* audioBuffer, int32_t waitCount)

{

//恕我中间省略太多,大部分都是和当前数据位置相关,

uint32_t framesAvail = cblk->framesAvailable();

cblk->lock.lock();//看见没,lock

result = cblk->cv.waitRelative(cblk->lock, milliseconds(waitTimeMs));

//我发现很多地方都要判断远端的AudioFlinger的状态,比如是否退出了之类的,难道

//没有一个好的方法来集中处理这种事情吗?

if (result == DEAD_OBJECT) {

result = createTrack(mStreamType, cblk->sampleRate, mFormat, mChannelCount,

mFrameCount, mFlags, mSharedBuffer,getOutput());

}

//得到buffer

audioBuffer->raw = (int8_t *)cblk->buffer(u);

return active ? status_t(NO_ERROR) : status_t(STOPPED);

}

在看看releaseBuffer

void AudioTrack::releaseBuffer(Buffer* audioBuffer)

{

audio_track_cblk_t* cblk = mCblk;

cblk->stepUser(audioBuffer->frameCount);

}

uint32_t audio_track_cblk_t::stepUser(uint32_t frameCount)

{

uint32_t u = this->user;

u += frameCount;

if (out) {

if (bufferTimeoutMs == MAX_STARTUP_TIMEOUT_MS-1) {

bufferTimeoutMs = MAX_RUN_TIMEOUT_MS;

}

} else if (u > this->server) {

u = this->server;

}

if (u >= userBase + this->frameCount) {

userBase += this->frameCount;

}

this->user = u;

flowControlFlag = 0;

return u;

}

奇怪了,releaseBuffer没有unlock操作啊?难道我失误了?

再去看看obtainBuffer?为何写得这么晦涩难懂?

原来在obtainBuffer中会某一次进去lock,再某一次进去可能就是unlock了。没看到obtainBuffer中到处有lock,unlock,wait等同步操作吗。一定是这个道理。难怪写这么复杂。还使用了少用的goto语句。

唉,有必要这样吗!

AudioTrack总结

通过这一次的分析,我自己觉得有以下几个点:

l AudioTrack的工作原理,尤其是数据的传递这一块,做了比较细致的分析,包括共享内存,跨进程的同步等,也能解释不少疑惑了。

l 看起来,最重要的工作是在AudioFlinger中做的。通过AudioTrack的介绍,我们给后续深入分析AudioFlinger提供了一个切入点

工作原理和流程嘛,再说一次好了,JAVA层就看最前面那个例子吧,实在没什么说的。

l AudioTracknew出来,然后set了一堆信息,同时会通过Binder机制调用另外一端的AudioFlinger,得到IAudioTrack对象,通过它和AudioFlinger交互。

l 调用start函数后,会启动一个线程专门做回调处理,代码里边也会有那种数据拷贝的回调,但是JNI层的回调函数实际并没有往里边写数据,大家只要看write就可以了

l 用户一次次得write,那AudioTrack无非就是把数据memcpy到共享buffer中咯

l 可想而知,AudioFlinger那一定有一个线程在memcpy数据到音频设备中去。我们拭目以待。

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