1.JankTracker的初始化流程

上一篇博客详细分析了GraphicsStatsService的工作流程，还遗留了一个问题就是各种卡顿类型的信息具体是怎么统计的。在回答这个问题之前我们先来看另外一个疑问：

上一篇博客中说过，JankTracker是在initThreadLocal()中被初始化的：

void RenderThread::initThreadLocals() {    nsecs_t frameIntervalNanos = static_cast
    
     (1000000000 / mDisplayInfo.fps);    mTimeLord.setFrameInterval(frameIntervalNanos);    initializeDisplayEventReceiver();    mEglManager = new EglManager(*this);    mRenderState = new RenderState(*this);    mJankTracker = new JankTracker(frameIntervalNanos);}

这个函数定义在文件frameworks/base/libs/hwui/renderthread/RenderThread.cpp中。

那么这initThreadLocal()怎么被调用的呢？让我们从硬件渲染的初始化流程开始说起。

根据老罗的博客，Activity组件在创建的过程中，也就是在其生命周期函数onCreate的调用过程中，一般会通过调用另外一个成员函数 setContentView创建和初始化关联的窗口视图，最后通过调用ViewRoot类的成员函数setView完成这一过程。到了Android 4.0之后，ViewRoot类的名字改成了ViewRootImpl，它们的作用仍然一样的。

Android应用程序UI硬件加速渲染环境的初始化过程是在ViewRootImpl类的成员函数setView开始，如下：

public final class ViewRootImpl implements ViewParent,        View.AttachInfo.Callbacks, HardwareRenderer.HardwareDrawCallbacks {    ......    public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {        synchronized (this) {            if (mView == null) {                mView = view;                ......                if (view instanceof RootViewSurfaceTaker) {                    mSurfaceHolderCallback =                            ((RootViewSurfaceTaker)view).willYouTakeTheSurface();                    if (mSurfaceHolderCallback != null) {                        mSurfaceHolder = new TakenSurfaceHolder();                        mSurfaceHolder.setFormat(PixelFormat.UNKNOWN);                    }                }                ......                // If the application owns the surface, don't enable hardware acceleration                if (mSurfaceHolder == null) {                    enableHardwareAcceleration(attrs);                }                ......            }        }    }    ......}

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java中。

参数view描述的是当前正在创建的Activity窗口的顶级视图。如果它实现了RootViewSurfaceTaker接口，并且通过该接口的成员函数willYouTakeTheSurface提供了一个SurfaceHolder.Callback2接口，那么就表明应用程序想自己接管对窗口的一切渲染操作。这样创建出来的Activity窗口就类似于一个SurfaceView一样，完全由应用程序自己来控制它的渲染。

基本上我们是不会将一个Activity窗口当作一个SurfaceView来使用的，因此在ViewRootImpl类的成员变量 mSurfaceHolder将保持为null值，这样就会导致ViewRootImpl类的成员函数 enableHardwareAcceleration被调用为判断是否需要为当前创建的Activity窗口启用硬件加速渲染。

private void enableHardwareAcceleration(WindowManager.LayoutParams attrs) {        mAttachInfo.mHardwareAccelerated = false;        mAttachInfo.mHardwareAccelerationRequested = false;        // Don't enable hardware acceleration when the application is in compatibility mode        if (mTranslator != null) return;        // Try to enable hardware acceleration if requested        final boolean hardwareAccelerated =                (attrs.flags & WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0;        if (hardwareAccelerated) {            if (!HardwareRenderer.isAvailable()) {                return;            }            // Persistent processes (including the system) should not do            // accelerated rendering on low-end devices.  In that case,            // sRendererDisabled will be set.  In addition, the system process            // itself should never do accelerated rendering.  In that case, both            // sRendererDisabled and sSystemRendererDisabled are set.  When            // sSystemRendererDisabled is set, PRIVATE_FLAG_FORCE_HARDWARE_ACCELERATED            // can be used by code on the system process to escape that and enable            // HW accelerated drawing.  (This is basically for the lock screen.)            final boolean fakeHwAccelerated = (attrs.privateFlags &                    WindowManager.LayoutParams.PRIVATE_FLAG_FAKE_HARDWARE_ACCELERATED) != 0;            final boolean forceHwAccelerated = (attrs.privateFlags &                    WindowManager.LayoutParams.PRIVATE_FLAG_FORCE_HARDWARE_ACCELERATED) != 0;            if (fakeHwAccelerated) {                // This is exclusively for the preview windows the window manager                // shows for launching applications, so they will look more like                // the app being launched.                mAttachInfo.mHardwareAccelerationRequested = true;            } else if (!HardwareRenderer.sRendererDisabled                    || (HardwareRenderer.sSystemRendererDisabled && forceHwAccelerated)) {                if (mAttachInfo.mHardwareRenderer != null) {                    mAttachInfo.mHardwareRenderer.destroy();                }                final boolean translucent = attrs.format != PixelFormat.OPAQUE;                mAttachInfo.mHardwareRenderer = HardwareRenderer.create(mContext, translucent);                if (mAttachInfo.mHardwareRenderer != null) {                    mAttachInfo.mHardwareRenderer.setName(attrs.getTitle().toString());                    mAttachInfo.mHardwareAccelerated =                            mAttachInfo.mHardwareAccelerationRequested = true;                }            }        }    }

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java中。

这里面的大部分操作都是在处理是否开始硬件加速。虽然硬件加速渲染是个好东西，但是也不是每一个需要绘制UI的进程都必需的。这样做是考虑到两个因素。第一个因素是并不是所有的Canvas API都可以被GPU支持。如果应用程序使用到了这些不被GPU支持的API，那么就需要禁用硬件加速渲染。第二个因素是支持硬件加速渲染的代价是增加了内存开销。例如，只是硬件加速渲染环境初始化这一操作，就要花掉8M的内存。所以有的进程就不适合开启硬件加速，主要是Persistent进程和System进程，详细看老罗博客。

上述代码中重点的是这句：

mAttachInfo.mHardwareRenderer = HardwareRenderer.create(mContext, translucent);

如果当前创建的窗口支持硬件加速渲染，那么就会调用HardwareRenderer类的静态成员函数create创建一个 HardwareRenderer对象，并且保存在与该窗口关联的一个AttachInfo对象的成员变量mHardwareRenderer 中。这个HardwareRenderer对象以后将负责执行窗口硬件加速渲染的相关操作。

那么这个HardwareRenderer是何方神圣呢？让我们继续往下看。

public abstract class HardwareRenderer {    ......    static HardwareRenderer create(Context context, boolean translucent) {        HardwareRenderer renderer = null;        if (GLES20Canvas.isAvailable()) {            renderer = new ThreadedRenderer(context, translucent);        }        return renderer;    }    ......}

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/HardwareRenderer.java。

可以看到，如果当前设备支持GLES2.0，才能开启硬件加速，通过ThreadedRenderer来完成这个加速任务。这个类继承于HardwareRenderer。这意思着Android硬件加速目前只支持GLES？

接下来我们就继续分析ThreadedRenderer对象的创建过程，如下所示：

public class ThreadedRenderer extends HardwareRenderer {    ......    private long mNativeProxy;    ......    private RenderNode mRootNode;    ......    ThreadedRenderer(Context context, boolean translucent) {        ......        long rootNodePtr = nCreateRootRenderNode();        mRootNode = RenderNode.adopt(rootNodePtr);        ......        mNativeProxy = nCreateProxy(translucent, rootNodePtr);        AtlasInitializer.sInstance.init(context, mNativeProxy);        ......    }    ......}

可以看到，ThreadedRenderer在构造函数中主要干了三件事，新建了一个RootRenderNode，一个ThreadProxy和调用AtlasInitializer进行资源集的初始化。

这里我们先看看第二个，因为这玩意儿上一篇博客我们好像看过。很明显这是一个JNI调用，Native层对应的实现是：

static jlong android_view_ThreadedRenderer_createProxy(JNIEnv* env, jobject clazz,        jboolean translucent, jlong rootRenderNodePtr) {    RootRenderNode* rootRenderNode = reinterpret_cast
    
     (rootRenderNodePtr);    ContextFactoryImpl factory(rootRenderNode);    return (jlong) new RenderProxy(translucent, rootRenderNode, &factory);}

这个函数定义在文件frameworks/base/core/jni/android_view_ThreadedRenderer.cpp中。

这里利用了上面生成的rootRenderNode来生成了一个RenderProxy，看来这个rootRenderNode还是挺重要的，以后有机会再看吧，先看看RenderProxy的构造函数：

RenderProxy::RenderProxy(bool translucent, RenderNode* rootRenderNode, 　　　　　IContextFactory* contextFactory)        : mRenderThread(RenderThread::getInstance())        , mContext(0) {    SETUP_TASK(createContext);    args->translucent = translucent;    args->rootRenderNode = rootRenderNode;    args->thread = &mRenderThread;    args->contextFactory = contextFactory;    mContext = (CanvasContext*) postAndWait(task);    mDrawFrameTask.setContext(&mRenderThread, mContext);}

这个函数定义在文件frameworks/base/libs/hwui/renderthread/RenderProxy.cpp中。

RenderProxy类有三个重要的成员变量mRenderThread、mContext和mDrawFrameTask，它们的类型分别为 RenderThread、CanvasContext和DrawFrameTask。其中，mRenderThread描述的就是Render Thread，mContext描述的是一个画布上下文，mDrawFrameTask描述的是一个用来执行渲染任务的Task。接下来我们先重点分析RenderThread的初始化过程。

从构造函数中可以看出，mRenderThread的默认值是RenderThread::getInstance()，这个应该是个单例模式，也就是说在一个Android应用程序进程中，只有一个Render Thread存在。

继续看RenderThread的构造过程：

RenderThread::RenderThread() : Thread(true), Singleton
    
     ()        ...... {    mFrameCallbackTask = new DispatchFrameCallbacks(this);    mLooper = new Looper(false);    run("RenderThread");}

这个函数定义在文件frameworks/base/libs/hwui/renderthread/RenderThread.cpp中。

这里同样也干了三件事情，新建了一个DispatchFrameCallbacks，一个Looper和调用了run函数。

DispatchFrameCallbacks对象，用来描述一个帧绘制任务。下面描述RenderThread的运行模型时，我们再详细分析。RenderThread类的成员变量mLooper指向一个Looper对象，RenderThread通过它来创建一个消息驱动运行模型，类似于Main Thread的消息驱动运行模型。

RenderThread类是从Thread类继承下来的，当我们调用它的成员函数run的时候，就会创建一个新的线程。这个新的线程的入口点函数为RenderThread类的成员函数threadLoop，它的实现如下所示：

bool RenderThread::threadLoop() {    .......    initThreadLocals();    int timeoutMillis = -1;    for (;;) {        int result = mLooper->pollOnce(timeoutMillis);        ......        nsecs_t nextWakeup;        // Process our queue, if we have anything        while (RenderTask* task = nextTask(&nextWakeup)) {            task->run();            // task may have deleted itself, do not reference it again        }        if (nextWakeup == LLONG_MAX) {            timeoutMillis = -1;        } else {            nsecs_t timeoutNanos = nextWakeup - systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);            timeoutMillis = nanoseconds_to_milliseconds(timeoutNanos);            if (timeoutMillis < 0) {                timeoutMillis = 0;            }        }        if (mPendingRegistrationFrameCallbacks.size() && !mFrameCallbackTaskPending) {            drainDisplayEventQueue(true);            mFrameCallbacks.insert(                    mPendingRegistrationFrameCallbacks.begin(), 　　　　　　　　　　　　　mPendingRegistrationFrameCallbacks.end());            mPendingRegistrationFrameCallbacks.clear();            requestVsync();        }    }    return false;}

这个函数定义在文件frameworks/base/libs/hwui/renderthread/RenderThread.cpp中。

在这里终于看了我们索要找的initThreadLocals()！很激动有木有～也就是说在硬件初始化渲染的时候，即当一个窗口视图初始化的时候，其对应的JankTracker就已经被建立起来了，等到窗口视图真正渲染的时候，用来统计渲染信息。

2.渲染统计信息的收集过程

接上一篇博客，要弄懂渲染信息的收集过程，我们就得知道JankTracker::addFrame是在哪里被调用的。首先让我们回头去看看这个函数：

void JankTracker::addFrame(const FrameInfo& frame) {    mData->totalFrameCount++;    using namespace FrameInfoIndex;    // Fast-path for jank-free frames    int64_t totalDuration = frame[kFrameCompleted] - frame[kIntendedVsync];    uint32_t framebucket = frameCountIndexForFrameTime(            totalDuration,  (sizeof(mData->frameCounts) / sizeof(mData->frameCounts[0])) );    //keep the fast path as fast as possible    if (CC_LIKELY(totalDuration < mFrameInterval)) {        mData->frameCounts[framebucket]++;        return;    }    //exempt this frame, so drop it    if (frame[kFlags] & EXEMPT_FRAMES_FLAGS) {        return;    }    mData->frameCounts[framebucket]++;    mData->jankFrameCount++;    for (int i = 0; i < NUM_BUCKETS; i++) {        int64_t delta = frame[COMPARISONS[i].end] - frame[COMPARISONS[i].start];        if (delta >= mThresholds[i] && delta < IGNORE_EXCEEDING) {            mData->jankTypeCounts[i]++;        }    }}

我们可以发现，这个函数有一个重要的参数FrameInfo类型的frame！这好像还是个数组。统计信息就是直接从它身上取出来的。赶紧地，我们去看看这个类：

class FrameInfo {public:    void importUiThreadInfo(int64_t* info);    void markSyncStart() {        mFrameInfo[FrameInfoIndex::kSyncStart] = systemTime(CLOCK_MONOTONIC);    }    void markIssueDrawCommandsStart() {        mFrameInfo[FrameInfoIndex::kIssueDrawCommandsStart] = systemTime(CLOCK_MONOTONIC);    }    void markSwapBuffers() {        mFrameInfo[FrameInfoIndex::kSwapBuffers] = systemTime(CLOCK_MONOTONIC);    }    void markFrameCompleted() {        mFrameInfo[FrameInfoIndex::kFrameCompleted] = systemTime(CLOCK_MONOTONIC);    }    int64_t operator[](FrameInfoIndexEnum index) const {        if (index == FrameInfoIndex::kNumIndexes) return 0;        return mFrameInfo[static_cast
    
     (index)];    }    int64_t operator[](int index) const {        if (index < 0 || index >= FrameInfoIndex::kNumIndexes) return 0;        return mFrameInfo[static_cast
     
      (index)];    }private:    int64_t mFrameInfo[FrameInfoIndex::kNumIndexes];};

这个类定义在frameworks/base/libs/hwui/FrameInfo.h文件中

可以看到，FrameInfo里面有很多markXXXStart的函数，这些函数的功能都是同样的，就是记录系统现在的时间放在mFrameInfo的不同位置中！很明显，这是在记录一个帧每一个渲染阶段的开始时间，以便后来做卡顿的统计。

同时在同一个文件中，还有另外一个类UiFrameInfoBuilder

class ANDROID_API UiFrameInfoBuilder {public:    UiFrameInfoBuilder(int64_t* buffer) : mBuffer(buffer) {        memset(mBuffer, 0, UI_THREAD_FRAME_INFO_SIZE * sizeof(int64_t));    }    UiFrameInfoBuilder& setVsync(nsecs_t vsyncTime, nsecs_t intendedVsync) {        mBuffer[FrameInfoIndex::kVsync] = vsyncTime;        mBuffer[FrameInfoIndex::kIntendedVsync] = intendedVsync;        return *this;    }    UiFrameInfoBuilder& addFlag(FrameInfoFlagsEnum flag) {        mBuffer[FrameInfoIndex::kFlags] |= static_cast
    
     (flag);        return *this;    }private:    int64_t* mBuffer;};

同样这里的setVsync函数记录了kVsync和kIntendedVsync的时间。因此，现在的问题就变成了这个函数和上面的那些markXXXStart函数是在什么时候被调用的？

通过搜索，我们可以发现，这些函数都是在同一个类中被调用的，那就是CanvasContext！主要涉及到两个函数：CanvasContext::prepareTree和CanvasContext::draw。下面我们看看这个三个函数，我们按时间的先后一个个看：

// Called by choreographer to do an RT-driven animationvoid CanvasContext::doFrame() {　　　...    int64_t frameInfo[UI_THREAD_FRAME_INFO_SIZE];    UiFrameInfoBuilder(frameInfo)        .addFlag(FrameInfoFlags::kRTAnimation)        .setVsync(mRenderThread.timeLord().computeFrameTimeNanos(),                mRenderThread.timeLord().latestVsync());    TreeInfo info(TreeInfo::MODE_RT_ONLY, mRenderThread.renderState());    prepareTree(info, frameInfo);    if (info.out.canDrawThisFrame) {        draw();    }}

这个doFrame函数定义在frameworks/base/libs/hwui/renderthread/CanvasContext.cpp中。

该函数首先新建了一个frameInfo数组来存放帧的各种渲染信息，大小是UI_THREAD_FRAME_INFO_SIZE，其实是９，具体的定义如下：

#define UI_THREAD_FRAME_INFO_SIZE 9HWUI_ENUM(FrameInfoIndex,    kFlags = 0,    kIntendedVsync,    kVsync,    kOldestInputEvent,    kNewestInputEvent,    kHandleInputStart,    kAnimationStart,    kPerformTraversalsStart,    kDrawStart,    // End of UI frame info    kSyncStart,    kIssueDrawCommandsStart,    kSwapBuffers,    kFrameCompleted,    // Must be the last value!    kNumIndexes);

这个枚举定义在frameworks/base/libs/hwui/FrameInfo.h中

这个９其实就是下面的HWUI_ENUM枚举类型前９个的意思，可以从注释中看到，这９个是UI帧的信息。

然后doFrame调用了UiFrameInfoBuilder来添加两个重要的时间，kVsync和kIntendedVsync，这两个是都是通过调用mRenderThread.timeLord()的相关函数来获得。再接着定义了一个TreeInfo类型的info，并和frameInfo传给了prepareTree。下面我们看看prepareTree。

void CanvasContext::prepareTree(TreeInfo& info, int64_t* uiFrameInfo) {    mRenderThread.removeFrameCallback(this);    mCurrentFrameInfo = &mFrames.next();    mCurrentFrameInfo->importUiThreadInfo(uiFrameInfo);    mCurrentFrameInfo->markSyncStart();    info.damageAccumulator = &mDamageAccumulator;    info.renderer = mCanvas;    if (mPrefetechedLayers.size() && info.mode == TreeInfo::MODE_FULL) {        info.canvasContext = this;    }    mAnimationContext->startFrame(info.mode);    mRootRenderNode->prepareTree(info);    mAnimationContext->runRemainingAnimations(info);    if (info.canvasContext) {        freePrefetechedLayers();    }    ...    int runningBehind = 0;    // TODO: This query is moderately expensive, investigate adding some sort    // of fast-path based off when we last called eglSwapBuffers() as well as    // last vsync time. Or something.    mNativeWindow->query(mNativeWindow.get(),            NATIVE_WINDOW_CONSUMER_RUNNING_BEHIND, &runningBehind);    info.out.canDrawThisFrame = !runningBehind;    if (info.out.hasAnimations || !info.out.canDrawThisFrame) {        if (!info.out.requiresUiRedraw) {            // If animationsNeedsRedraw is set don't bother posting for an RT anim            // as we will just end up fighting the UI thread.            mRenderThread.postFrameCallback(this);        }    }}

这个函数定义在frameworks/base/libs/hwui/renderthread/CanvasContext.cpp中，

这个函数首先调用mFrames.next()取出了一个mCurrentFrameInfo，然后通过importUiThreadInfo导入传过来的那个uiFrameInfo，然后调用markSyncStart()记录了SyncStart的时间点，表明Sync已经开始了，紧接着才开始进行真正的业务处理，例如处理一些相关的动画，和调用mRootRenderNode->prepareTree(info)来真正准备ViewTree，这应该是一个上传视图到GPU的过程。

prepareTree完成了以后，返回到frameInfo中，如果这个准备是成功的，下面就可以调用Draw函数马上开始绘制啦：

void CanvasContext::draw() {    ...    mCurrentFrameInfo->markIssueDrawCommandsStart();    SkRect dirty;    mDamageAccumulator.finish(&dirty);    EGLint width, height;    mEglManager.beginFrame(mEglSurface, &width, &height);    if (width != mCanvas->getViewportWidth() || height != mCanvas->getViewportHeight()) {        mCanvas->setViewport(width, height);        dirty.setEmpty();    } else if (!mBufferPreserved || mHaveNewSurface) {        dirty.setEmpty();    } else {        if (!dirty.isEmpty() && !dirty.intersect(0, 0, width, height)) {            ALOGW("Dirty " RECT_STRING " doesn't intersect with 0 0 %d %d ?",                    SK_RECT_ARGS(dirty), width, height);            dirty.setEmpty();        }        profiler().unionDirty(&dirty);    }    status_t status;    if (!dirty.isEmpty()) {        status = mCanvas->prepareDirty(dirty.fLeft, dirty.fTop,                dirty.fRight, dirty.fBottom, mOpaque);    } else {        status = mCanvas->prepare(mOpaque);    }    Rect outBounds;    status |= mCanvas->drawRenderNode(mRootRenderNode.get(), outBounds);    profiler().draw(mCanvas);    mCanvas->finish();    profiler().markPlaybackEnd();    // Even if we decided to cancel the frame, from the perspective of jank    // metrics the frame was swapped at this point    mCurrentFrameInfo->markSwapBuffers();    if (status & DrawGlInfo::kStatusDrew) {        swapBuffers();    } else {        mEglManager.cancelFrame();    }    // TODO: Use a fence for real completion?    mCurrentFrameInfo->markFrameCompleted();    mJankTracker.addFrame(*mCurrentFrameInfo);    mRenderThread.jankTracker().addFrame(*mCurrentFrameInfo);    profiler().finishFrame();}

这个函数定义在frameworks/base/libs/hwui/renderthread/CanvasContext.cpp中，

一进来，就调用了markIssueDrawCommandsStart()记录绘制命令开始的时间，然后做了一大堆的工作，都是在设置一个dirty和mCanvas，弄好了以后调用mCanvas->drawRenderNode、profiler().draw(mCanvas)，mCanvas->finish()标志着绘制工作的完成。

随后，调用markSwapBuffers()来记录开始交换缓冲区的时间，这是要开始显示了么？接着调用swapBuffers()来进行真正的缓冲交换工作，交换结束以后，这一个帧的绘制就全部完成了，调用markFrameCompleted()来记录绘制的结束时间，最后这些记录在mCurrentFrameInfo的帧信息添加到我们的mJankTracker中，这样，JankTracker就能统计渲染信息啦。

这样，大部分的时间节点的记录已经是清除的了，除了两个：kVsync和kIntendedVsync，前面说过，这两个函数是由mRenderThread.timeLord().computeFrameTimeNanos()和mRenderThread.timeLord(). latestVsync()取得的。

nsecs_t TimeLord::computeFrameTimeNanos() {    // Logic copied from Choreographer.java    nsecs_t now = systemTime(CLOCK_MONOTONIC);    nsecs_t jitterNanos = now - mFrameTimeNanos;    if (jitterNanos >= mFrameIntervalNanos) {        nsecs_t lastFrameOffset = jitterNanos % mFrameIntervalNanos;        mFrameTimeNanos = now - lastFrameOffset;    }    return mFrameTimeNanos;}

这个函数定义在frameworks/base/libs/hwui/renderthread/TimeLord.cpp

可以看到这个函数除了特殊情况下做了修正之外，是直接返回mFrameTimeNanos的。所以要看一下这个mFrameTimeNanos是怎么被赋值的。就在同一个文件中：

bool TimeLord::vsyncReceived(nsecs_t vsync) {    if (vsync > mFrameTimeNanos) {        mFrameTimeNanos = vsync;        return true;    }    return false;}

mFrameTimeNanos被初始化为0，所以当这个函数被调用的时候，vsync > mFrameTimeNanos成立，所以mFrameTimeNanos被赋值为vsync，从函数名我们可以知道mFrameTimeNanos记录的就是接收到vsync的时间，即kVsync的时间。

转载于:https://my.oschina.net/u/2360415/blog/1301720

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