引言

    AudioFlinger是Android音頻系統的兩大服務之一，另一個服務是AudioPolicyService，這兩大服務都在系統啟動時有MediaSever加載，加載的代碼位於：frameworks\base\media\mediaserver\main_mediaserver.cpp。AudioPolicyService的相關內容請參考另一編文章：《Android Audio System 之三： AudioPolicyService 和 AudioPolicyManager 》

http://www.fengfly.com/plus/view-192719-1.html

    本文主要介紹AudioFlinger，AudioFlinger向下訪問AudioHardware，實現輸出音頻數據，控制音頻參數。同時，AudioFlinger向上通過IAudioFinger接口提供服務。所以，AudioFlinger在Android的音頻系統框架中起著承上啟下的作用，地位相當重要。AudioFlinger的相關代碼主要在：frameworks\base\libs\audioflinger，也有部分相關的代碼在frameworks\base\media\libmedia裡。

AudioFlinger的類結構

下面的圖示描述了AudioFlinger類的內部結構和關系：

                                                             圖一   AudioFlinger的類結構

不知道各位是否和我一樣，第一次看到AudioFlinger類的定義的時候都很郁悶--這個類實在是龐大和臃腫，可是當你理清他的關系以後，你會覺得相當合理。下面我們一一展開討論。

• IAudioFlinger接口

    這是AudioFlinger向外提供服務的接口，例如openOutput，openInput，createTrack，openRecord等等，應用程序或者其他service通過ServiceManager可以獲得該接口。該接口通過繼承BnAudioFlinger得到。

• ThreadBase

    在AudioFlinger中，Android為每一個放音/錄音設備均創建一個處理線程，負責音頻數據的I/O和合成，ThreadBase是這些線程的基類，所有的播放和錄音線程都派生自ThreadBase

• TrackBase

    應用程序每創建一個音軌（AudioTrack/AudioRecord），在AudioFlinger中都會創建一個對應的Track實例，TrackBase就是這些Track的基類，他的派生類有：

•  
  • PlaybackTread::Track    // 用於普通播放，對應於應用層的AudioTrack
  • PlaybackThread::OutputTrack    // 用於多重設備輸出，當藍牙播放開啟時使用
  • RecordThread::RecordTrack    // 用於錄音，對應於應用層的AudioRecord

• 播放

    默認的播放線程是MixerThread，它由AudioPolicyManager創建，在AudioPolicyManager的構造函數中，有以下代碼：

 

mHardwareOutput = mpClientInterface->openOutput(&outputDesc->mDevice,  
                                    &outputDesc->mSamplingRate,  
                                    &outputDesc->mFormat,  
                                    &outputDesc->mChannels,  
                                    &outputDesc->mLatency,  
                                    outputDesc->mFlags); 

 

 

最終會進入AudioFlinger的openOut函數：

 

......  
thread = new MixerThread(this, output, ++mNextThreadId);  
......  
mPlaybackThreads.add(mNextThreadId, thread);  
......  
return mNextThreadId; 

 

 

可以看到，創建好的線程會把該線程和它的Id保存在AudioFlinger的成員變量mPlaybackThreads中，mPlaybackThreads是一個Vector，AudioFlinger創建的線程都會保存在裡面，最後，openOutput返回該線程的Id，該Id也就是所謂的audio_io_handle_t，AudioFlinger的調用者這能看到這個audio_io_handle_t，當需要訪問時傳入該audio_io_handle_t，AudioFlinger會通過mPlaybackThreads，得到該線程的指針。

    要播放聲音，應用程序首先要通過IAudioFlinger接口，調用createTrack()，關於createTrack的流程，可以參看我的另一篇文章：

   http://www.fengfly.com/plus/view-192718-1.html

          createTrack會調用PlaybackThread類的createTrack_l函數：

 

track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format,  
                channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus); 

 

 

再跟入createTrack_l函數中，可以看到創建了PlaybackThread::Track類，然後加入播放線程的track列表mTracks中。

 

track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format,  
                channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus);  
......  
mTracks.add(track); 

 

 

在createTrack的最後，創建了TrackHandle類並返回，TrackHandle繼承了IAudioTrack接口，以後，createTrack的調用者可以通過IAudioTrack接口與AudioFlinger中對應的Track實例交互。

 

trackHandle = new TrackHandle(track);  
......  
return trackHandle; 

 

 

 最後，在系統運行時，AudioFlinger中的線程和Track的結構大致如下圖所示：它會擁有多個工作線程，每個線程擁有多個Track。

                                          圖二     AudioFlinger的線程結構

播放線程實際上是MixerThread的一個實例，MixerThread的threadLoop()中，會把該線程中的各個Track進行混合，必要時還要進行ReSample(重采樣)的動作，轉換為統一的采樣率（44.1K），然後通過音頻系統的AudioHardware層輸出音頻數據。

• 錄音

     錄音的流程和放音差不多，只不過數據流動的方向相反，錄音線程變成RecordThread，Track變成了RecordTrack，openRecord返回RecordHandle，詳細的暫且不表。

• DuplicatingThread

    AudioFlinger中有一個特殊的線程類：DuplicatingThread，從圖一可以知道，它是MixerThread的子類。當系統中有兩個設備要同時輸出時，DuplicatingThread將被創建，通過IAudioFlinger的openDuplicateOutput方法創建DuplicatingThread。

 

int AudioFlinger::openDuplicateOutput(int output1, int output2)  
{  
    Mutex::Autolock _l(mLock);  
    MixerThread *thread1 = checkMixerThread_l(output1);  
    MixerThread *thread2 = checkMixerThread_l(output2);  
    ......  
    DuplicatingThread *thread = new DuplicatingThread(this, thread1, ++mNextThreadId);  
    thread->addOutputTrack(thread2);  
    mPlaybackThreads.add(mNextThreadId, thread);  
    return mNextThreadId;  
} 

 

 

    創建 DuplicatingThread時，傳入2個需要同時輸出的目標線程Id，openDuplicateOutput先從mPlaybackThreads中根據Id取得相應輸出線程的實例，然後為每個線程創建一個虛擬的AudioTrack----OutputTrack，然後把這個虛擬的AudioTrack加入到目標線程的mTracks列表中，DuplicatingThread在它的threadLoop()中，把Mixer好的數據同時寫入兩個虛擬的OutputTrack中，因為這兩個OutputTrack已經加入到目標線程的mTracks列表，所以，兩個目標線程會同時輸出DuplicatingThread的聲音。

    實際上，創建DuplicatingThread的工作是有AudioPolicyService中的AudioPolicyManager裡發起的。主要是當藍牙耳機和本機輸出都開啟時，AudioPolicyManager會做出以下動作：

• 首先打開（或創建）藍牙輸出線程A2dpOutput
• 以HardwareOutput和A2dpOutput作為參數，調用openDuplicateOutput，創建DuplicatingThread
• 把屬於STRATEGY_MEDIA類型的Track移到A2dpOutput中
• 把屬於STRATEGY_DTMF類型的Track移到A2dpOutput中
• 把屬於STRATEGY_SONIFICATION類型的Track移到DuplicateOutput中

結果是，音樂和DTMF只會在藍牙耳機中輸出，而按鍵音和鈴聲等提示音會同時在本機和藍牙耳機中輸出。

                                                                           圖三  本機播放時的Thread和Track

                                                                        圖四   藍牙播放時的Thread和Track