Android Camera 采用C/S架构,client 与server两个独立的线程之间(CameraService)使用Binder通信。

一 CameraService的注册。

1.手机开机后,会走init.rc流程,init.rc会启动MediaServer Service。

  1. service media /system/bin/mediaserver
  2. class main
  3. user root ####
  4. # google default ####
  5. # user media ####
  6. group audio camera inet net_bt net_bt_admin net_bw_acct drmrpc mediadrm media sdcard_r system net_bt_stack ####
  7. # google default ####
  8. # group audio camera inet net_bt net_bt_admin net_bw_acct drmrpc mediadrm ####
  9.  
  10. ioprio rt 4

2.MediaServer的main函数位于frameworks/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp中。

在Main_MediaServer.cpp的main函数中,CameraService完成了注册

  1. int main(int argc __unused, char** argv)
  2. {
  3. signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
  4. char value[PROPERTY_VALUE_MAX];
  5. bool doLog = (property_get("ro.test_harness", value, "") > ) && (atoi(value) == );
  6. pid_t childPid;
  7. ..............................
  8. sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
  9. sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
  10. ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
  11. AudioFlinger::instantiate();
  12. MediaPlayerService::instantiate();
  13. #ifdef MTK_AOSP_ENHANCEMENT
  14. MemoryDumper::instantiate();
  15. #endif
  16. CameraService::instantiate();
  17. ......................................

3. instantiate的实现在CameraService的父类中,

  1. namespace android {
  2.  
  3. template<typename SERVICE>
  4. class BinderService
  5. {
  6. public:
  7. static status_t publish(bool allowIsolated = false) {
  8. sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());
  9. return sm->addService(
  10. String16(SERVICE::getServiceName()),
  11. new SERVICE(), allowIsolated);
  12. }
  13.  
  14. static void publishAndJoinThreadPool(bool allowIsolated = false) {
  15. publish(allowIsolated);
  16. joinThreadPool();
  17. }
  18.  
  19. static void instantiate() { publish(); }
  20.  
  21. static status_t shutdown() { return NO_ERROR; }
  22.  
  23. private:
  24. static void joinThreadPool() {
  25. sp<ProcessState> ps(ProcessState::self());
  26. ps->startThreadPool();
  27. ps->giveThreadPoolName();
  28. IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
  29. }
  30. };
  31.  
  32. }; // namespace android

可以发现在publish()函数中,CameraService完成服务的注册 。SERVICE是个模板,这里是注册CameraService,所以可用CameraService代替

return sm->addService(String16(CameraService::getServiceName()), new CameraService());

这样,Camera就在ServiceManager完成服务注册,提供给client随时使用。

二  client如何连上server端,并打开camera模块

1.Client如何连接到server端。

我们从Camera.open()开始往framework进行分析,调用frameworks\base\core\java\android\hardware\Camera.java类的open方法 。

  1. public static Camera open() {
  2. ............................................
  3. return new Camera(cameraId);
  4. .............................................
  5. }

这里调用了Camera的构造函数,在构造函数中调用了cameraInitVersion

  1. private int cameraInitVersion(int cameraId, int halVersion) {
  2. ..................................................
  3. return native_setup(new WeakReference<Camera>(this), cameraId, halVersion, packageName);
  4. }

此后进入JNI层android_hardware_camera.cpp

  1. // connect to camera service
  2. static jint android_hardware_Camera_native_setup(JNIEnv *env, jobject thiz,
  3. jobject weak_this, jint cameraId, jint halVersion, jstring clientPackageName)
  4. {
  5. .......................
  6. camera = Camera::connect(cameraId, clientName,
  7. Camera::USE_CALLING_UID);
  8. ......................
  9.  
  10. sp<JNICameraContext> context = new JNICameraContext(env, weak_this, clazz, camera);
  11. ...........................
  12. camera->setListener(context);
  13. ..........................
  14.  
  15. }

JNI函数里面,我们找到Camera C/S架构的客户端了(即红色加粗的那个Camera),它调用connect函数向服务端发送连接请求。JNICameraContext这个类是一个监听类,用于处理底层Camera回调函数传来的数据和消息

  1. sp<Camera> Camera::connect(int cameraId, const String16& clientPackageName,
  2. int clientUid)
  3. {
  4. return CameraBaseT::connect(cameraId, clientPackageName, clientUid);
  5. }
  1. template <typename TCam, typename TCamTraits>
  2. sp<TCam> CameraBase<TCam, TCamTraits>::connect(int cameraId,
  3. const String16& clientPackageName,
  4. int clientUid)
  5. {
  6. ALOGV("%s: connect", __FUNCTION__);
  7. sp<TCam> c = new TCam(cameraId);
  8. sp<TCamCallbacks> cl = c;
  9. status_t status = NO_ERROR;
  10. const sp<ICameraService>& cs = getCameraService();
  11.  
  12. if (cs != ) {
  13. TCamConnectService fnConnectService = TCamTraits::fnConnectService;
  14. status = (cs.get()->*fnConnectService)(cl, cameraId, clientPackageName, clientUid,
  15. /*out*/ c->mCamera);
  16. }
  17. if (status == OK && c->mCamera != ) {
  18. c->mCamera->asBinder()->linkToDeath(c);
  19. c->mStatus = NO_ERROR;
  20. } else {
  21. ALOGW("An error occurred while connecting to camera: %d", cameraId);
  22. c.clear();
  23. }
  24. return c;
  25. }
  1. // establish binder interface to camera service
  2. template <typename TCam, typename TCamTraits>
  3. const sp<ICameraService>& CameraBase<TCam, TCamTraits>::getCameraService()
  4. {
  5. Mutex::Autolock _l(gLock);
  6. if (gCameraService.get() == ) {
  7. sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
  8. sp<IBinder> binder;
  9. do {
  10. binder = sm->getService(String16(kCameraServiceName));
  11. if (binder != ) {
  12. break;
  13. }
  14. ALOGW("CameraService not published, waiting...");
  15. usleep(kCameraServicePollDelay);
  16. } while(true);
  17. if (gDeathNotifier == NULL) {
  18. gDeathNotifier = new DeathNotifier();
  19. }
  20. binder->linkToDeath(gDeathNotifier);
  21. gCameraService = interface_cast<ICameraService>(binder);
  22. }
  23. ALOGE_IF(gCameraService == , "no CameraService!?");
  24. return gCameraService;
  25. }

此处终于获得CameraService实例了,该CameraService实例是通过binder获取的。

再来看fnConnectService是什么,

在Camera.cpp中,有

  1. CameraTraits<Camera>::TCamConnectService CameraTraits<Camera>::fnConnectService =
  2. &ICameraService::connect;

这样也就是说fnConnectService就是使用CameraService调用connect,从这里开始,终于从进入了服务端的流程

  1. status_t CameraService::connect(
  2. const sp<ICameraClient>& cameraClient,
  3. int cameraId,
  4. const String16& clientPackageName,
  5. int clientUid,
  6. /*out*/
  7. sp<ICamera>& device) {
  8.  
  9. .........................
  10. status_t status = validateConnect(cameraId, /*inout*/clientUid);
  11. ..................................
  12.  
  13. if (!canConnectUnsafe(cameraId, clientPackageName,
  14. cameraClient->asBinder(),
  15. /*out*/clientTmp)) {
  16. return -EBUSY;
  17. }
  18.  
  19. status = connectHelperLocked(/*out*/client,
  20. cameraClient,
  21. cameraId,
  22. clientPackageName,
  23. clientUid,
  24. callingPid);

  device = client;

  1. return OK;
  2. }
  1. status_t CameraService::connectHelperLocked(
  2. /*out*/
  3. sp<Client>& client,
  4. /*in*/
  5. const sp<ICameraClient>& cameraClient,
  6. int cameraId,
  7. const String16& clientPackageName,
  8. int clientUid,
  9. int callingPid,
  10. int halVersion,
  11. bool legacyMode) {
  12.  
  13. ....................................
  14. client = new CameraClient(this, cameraClient,
  15. clientPackageName, cameraId,
  16. facing, callingPid, clientUid, getpid(), legacyMode);
  17. ....................................
        status_t status = connectFinishUnsafe(client, client->getRemote());
    ............................................
  18. }

在connectHelpLocked,CameraService返回一个其实是它内部类的client——CameraClient。(注意此client是CameraService内部的CameraClient,不是Camera客户端),此client还赋值给了device,而这个device,就是在客户端CameraBase.cpp中c->mCamera,

  1. status = (cs.get()->*fnConnectService)(cl, cameraId, clientPackageName, clientUid,
  2. /*out*/ c->mCamera);

而这个c->mCamera就是每一次客户端Camera.cpp中调用一些函数(如preview/takepicture)时的mCamera,这样每一次客户端调用preview/takepicture,就直接调用的是CameraClient中的相关函数。这样就真正建立了客户端和服务端的关系。如Camera.cpp中的startPreview

  1. // start preview mode
  2. status_t Camera::startPreview()
  3. {
  4. ALOGV("startPreview");
  5. sp <ICamera> c = mCamera;
  6. if (c == ) return NO_INIT;
  7. return c->startPreview();
  8. }

其实直接就会调用到CameraService中CameraClient.cpp中

  1. // start preview mode
  2. status_t CameraClient::startPreview() {
  3. LOG1("startPreview (pid %d)", getCallingPid());
  4. return startCameraMode(CAMERA_PREVIEW_MODE);
  5. }

2.service端(其实就是CameraClient)的初始化和运行过程。

刚才我们知道,camera客户端与服务端的调用关系,就是camera.cpp中的函数,对应到CameraClient中的函数。下面我们再看看CameraClient的初始化过程。

在connectFinishUnsafe中,

  1. status_t status = client->initialize(mModule);

我们再来看CameraClient类的initialize函数

  1. status_t CameraClient::initialize(camera_module_t *module) {
  2. int callingPid = getCallingPid();
  3. status_t res;
  4.  
  5. mHardware = new CameraHardwareInterface(camera_device_name);
  6. res = mHardware->initialize(&module->common);
  7.  
  8. }

CameraClient的初始化就是:先实例化Camera Hal接口 CameraHardwareInterface,CameraHardwareInterface调用initialize()进入HAL层打开Camera底层驱动

  1. status_t initialize(hw_module_t *module)
  2. {
  3. ALOGI("Opening camera %s", mName.string());
  4. camera_module_t *cameraModule = reinterpret_cast<camera_module_t *>(module);
  5. camera_info info;
  6. status_t res = cameraModule->get_camera_info(atoi(mName.string()), &info);
  7. if (res != OK) return res;
  8.  
  9. int rc = OK;
  10. if (module->module_api_version >= CAMERA_MODULE_API_VERSION_2_3 &&
  11. info.device_version > CAMERA_DEVICE_API_VERSION_1_0) {
  12. // Open higher version camera device as HAL1.0 device.
  13. rc = cameraModule->open_legacy(module, mName.string(),
  14. CAMERA_DEVICE_API_VERSION_1_0,
  15. (hw_device_t **)&mDevice);
  16. } else {
  17. rc = CameraService::filterOpenErrorCode(module->methods->open(
  18. module, mName.string(), (hw_device_t **)&mDevice));
  19. }
  20. if (rc != OK) {
  21. ALOGE("Could not open camera %s: %d", mName.string(), rc);
  22. return rc;
  23. }
  24. initHalPreviewWindow();
  25. return rc;
  26. }

hardware->initialize(&mModule->common)中mModule模块是一个结构体camera_module_t,他是怎么初始化的呢?我们发现CameraService里面有个函数

  1. void CameraService::onFirstRef()
  2. {
  3. BnCameraService::onFirstRef();
  4.  
  5. if (hw_get_module(CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID,
  6. (const hw_module_t **)&mModule) < ) {
  7. LOGE("Could not load camera HAL module");
  8. mNumberOfCameras = ;
  9. }
  10.  
  11. }

了解HAL层的都知道hw_get_module函数就是用来获取模块的Hal stub,这里通过CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID 获取Camera Hal层的代理stub,并赋值给mModule,后面就可通过操作mModule完成对Camera模块的控制。那么onFirstRef()函数又是何时调用的?

onFirstRef()属于其父类RefBase,该函数在强引用sp新增引用计数时调用。就是当 有sp包装的类初始化的时候调用,那么camera是何时调用的呢?可以发现在

客户端发起连接时候

sp Camera::connect(int cameraId)
{
    LOGV("connect");
    sp c = new Camera();
    const sp& cs = getCameraService();

}

这个时候初始化了一个CameraService实例,且用Sp包装,这个时候sp将新增计数,相应的CameraService实例里面onFirstRef()函数完成调用。
CameraService::connect()即实例化CameraClient并打开驱动,返回CameraClient的时候,就表明客户端和服务端连接建立。Camera完成初始化。

总结:Camera的初始化流程简单的说就是:

->先是系统注册CameraService的服务

->AP层调用Camera.open()

->Camera.java调用JNI native_setup()

->JNI层调用 android_hardware_Camera_native_setup

-> HAL 客户端(Camera.cpp)调用connect与服务端(CameraService.cpp)连接,并得到CameraService中的CameraClient的一个实例

->服务端CameraClient的初始化,实例化Camera Hal接口 CameraHardwareInterface

->CameraHardwareInterface 打开Camera驱动,初始化完毕

最终的结果就是客户端会得到一个服务端CameraService中的CameraClient的一个实例,客户端的每一个函数操作其实最终都是调用CameraClient的函数

参考文档:

Android 4.0 Camera架构分析之Camera初始化 http://blog.csdn.net/dnfchan/article/details/7594590

Android 5.1 Camera Framework源码

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