Android 图层与显示器

图层（Layer）和显示（Display）是 Android 系统中的两个重要概念。

图层（Layer）

图层由 Surface 和 SurfaceControl 组成。每个图层都有一组属性，定义了它与其他图层的交互方式。图层属性包括：

位置（Positional）：定义图层在显示中的位置。包括图层边缘的位置信息以及与其他图层的Z顺序（它是在其他图层前面还是后面）相关的信息。

内容（Content）：定义了图层中显示的内容在位置属性定义的边界内应如何呈现。包括裁剪（将内容的一部分扩展以填充图层的边界）和变换（显示旋转或翻转的内容）等信息。

合成（Composition）：定义图层与其他图层的合成方式。包括混合模式（blending）和用于透明合成的图层整体透明度值（layer-wide alpha）。

优化（Optimization）：提供的信息对于正确合成图层并不是严格必要的，但可以被硬件合成器（HWC）设备用来优化其合成性能。包括图层的可见区域以及自上一帧以来已更新的部分等信息。

显示是合成（Composition）的另一个重要组成部分。一个系统可以有多个显示器，并且在正常系统操作期间可以添加或移除显示器。显示器的添加/移除是在 HWC 的请求或框架的请求下进行的。

当外部显示器连接或断开设备时，HWC设备会请求添加或移除显示器，这被称为热插拔。客户端请求虚拟显示器，其内容被渲染到离屏缓冲区而不是物理显示器上。

SurfaceFlinger 支持内部显示（内置于手机或平板电脑）、外部显示（例如通过HDMI连接的电视）以及一个或多个虚拟显示，使合成输出在系统中可用。虚拟显示可用于录制屏幕或将屏幕发送到网络上。为虚拟显示生成的帧被写入BufferQueue。

虚拟显示器可以与主显示器共享相同的图层集合（图层堆栈，the layer stack），也可以拥有自己的图层集合。虚拟显示器没有 VSYNC，因此内部显示器的 VSYNC 会触发所有显示器的合成。

在支持的 HWC 实现中，虚拟显示器可以与 OpenGL ES（GLES）、HWC 或 GLES 和 HWC 同时合成。在不支持的实现中，虚拟显示器始终使用 GLES 进行合成。

Android 系统录屏的原理可以简化为以下几个步骤：

录屏命令：用户使用 screenrecord 命令来开始录制屏幕，这将把屏幕内容保存为 .mp4 文件。
图像捕捉：系统利用一个组件，SurfaceFlinger，来捕捉屏幕上的图像。SurfaceFlinger 负责将不同应用和系统界面的图像合成为一个整体。
视频编码：捕捉到的图像数据传送给视频编码器。编码器的工作是将这些图像转换成视频格式。视频编码器由一个独立的系统进程（mediaserver）管理。
BufferQueue：为了高效地处理这些数据，系统使用了一个名为 BufferQueue 的技术。BufferQueue 是一种数据结构，用于在不同的系统组件之间高效地传输图像数据。
虚拟显示：screenrecord 通过 SurfaceFlinger 创建一个虚拟显示屏，这个虚拟屏幕复制了主显示屏的所有内容，并将输出发送到 mediaserver 进程。
数据传输与存储：应用程序在屏幕上绘制的内容被发送到 SurfaceFlinger，然后 SurfaceFlinger 将这些内容合并为一个完整的图像帧，并直接发送给 mediaserver 中的视频编码器。编码后的视频数据最终被写入文件中。

本文作者：Maeiee

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