services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.h

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007 The Android Open Source Project
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 #ifndef ANDROID_SURFACE_FLINGER_H
  18 #define ANDROID_SURFACE_FLINGER_H
  19
  20 #include <stdint.h>
  21 #include <sys/types.h>
  22
  23 #include <EGL/egl.h>
  24 #include <GLES/gl.h>        // needed for GLuint
  25
  26 #include <cutils/compiler.h>
  27
  28 #include <utils/Atomic.h>
  29 #include <utils/Errors.h>
  30 #include <utils/KeyedVector.h>
  31 #include <utils/RefBase.h>
  32 #include <utils/SortedVector.h>
  33 #include <utils/threads.h>
  34
  35 #include <binder/BinderService.h>
  36 #include <binder/IMemory.h>
  37
  38 #include <ui/PixelFormat.h>
  39
  40 #include <gui/ISurfaceComposer.h>
  41 #include <gui/ISurfaceComposerClient.h>
  42
  43 #include <hardware/hwcomposer_defs.h>
  44
  45 #include <private/gui/LayerState.h>
  46
  47 #include "Barrier.h"
  48 #include "DisplayDevice.h"
  49 #include "FrameTracker.h"
  50 #include "MessageQueue.h"
  51
  52 #include "DisplayHardware/HWComposer.h"
  53
  54 namespace android {
  55
  56 // ---------------------------------------------------------------------------
  57
  58 class Client;
  59 class DisplayEventConnection;
  60 class EventThread;
  61 class IGraphicBufferAlloc;
  62 class Layer;
  63 class LayerDim;
  64 class Surface;
  65 class RenderEngine;
  66
  67 // ---------------------------------------------------------------------------
  68
  69 enum {
  70     eTransactionNeeded        = 0x01,
  71     eTraversalNeeded          = 0x02,
  72     eDisplayTransactionNeeded = 0x04,
  73     eTransactionMask          = 0x07
  74 };
  75
  76 class SurfaceFlinger : public BinderService<SurfaceFlinger>,
  77                        public BnSurfaceComposer,
  78                        private IBinder::DeathRecipient,
  79                        private Thread,
  80                        private HWComposer::EventHandler
  81 {
  82 public:
  83     static char const* getServiceName() ANDROID_API {
  84         return "SurfaceFlinger";
  85     }
  86
  87     SurfaceFlinger() ANDROID_API;
  88
  89     enum {
  90         EVENT_VSYNC = HWC_EVENT_VSYNC
  91     };
  92
  93     // post an asynchronous message to the main thread
  94     status_t postMessageAsync(const sp<MessageBase>& msg, nsecs_t reltime = 0,
  95         uint32_t flags = 0);
  96
  97     // post a synchronous message to the main thread
  98     status_t postMessageSync(const sp<MessageBase>& msg, nsecs_t reltime = 0,
  99         uint32_t flags = 0);
 100
 101     // force full composition on all displays
 102     void repaintEverything();
 103
 104     // returns the default Display
 105     sp<const DisplayDevice> getDefaultDisplayDevice() const {
 106         return getDisplayDevice(mBuiltinDisplays[DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY]);
 107     }
 108
 109     // utility function to delete a texture on the main thread
 110     void deleteTextureAsync(GLuint texture);
 111
 112     // enable/disable h/w composer event
 113     // TODO: this should be made accessible only to EventThread
 114     void eventControl(int disp, int event, int enabled);
 115
 116     // called on the main thread by MessageQueue when an internal message
 117     // is received
 118     // TODO: this should be made accessible only to MessageQueue
 119     void onMessageReceived(int32_t what);
 120
 121     // for debugging only
 122     // TODO: this should be made accessible only to HWComposer
 123     const Vector< sp<Layer> >& getLayerSortedByZForHwcDisplay(int id);
 124
 125     RenderEngine& getRenderEngine() const {
 126         return *mRenderEngine;
 127     }
 128
 129 private:
 130     friend class Client;
 131     friend class DisplayEventConnection;
 132     friend class Layer;
 133     friend class SurfaceTextureLayer;
 134
 135     // This value is specified in number of frames.  Log frame stats at most
 136     // every half hour.
 137     enum { LOG_FRAME_STATS_PERIOD =  30*60*60 };
 138
 139     // We're reference counted, never destroy SurfaceFlinger directly
 140     virtual ~SurfaceFlinger();
 141
 142     /* ------------------------------------------------------------------------
 143      * Internal data structures
 144      */
 145
 146     class LayerVector : public SortedVector< sp<Layer> > {
 147     public:
 148         LayerVector();
 149         LayerVector(const LayerVector& rhs);
 150         virtual int do_compare(const void* lhs, const void* rhs) const;
 151     };
 152
 153     struct DisplayDeviceState {
 154         DisplayDeviceState();
 155         DisplayDeviceState(DisplayDevice::DisplayType type);
 156         bool isValid() const { return type >= 0; }
 157         bool isMainDisplay() const { return type == DisplayDevice::DISPLAY_PRIMARY; }
 158         bool isVirtualDisplay() const { return type >= DisplayDevice::DISPLAY_VIRTUAL; }
 159         DisplayDevice::DisplayType type;
 160         sp<IGraphicBufferProducer> surface;
 161         uint32_t layerStack;
 162         Rect viewport;
 163         Rect frame;
 164         uint8_t orientation;
 165         String8 displayName;
 166         bool isSecure;
 167     };
 168
 169     struct State {
 170         LayerVector layersSortedByZ;
 171         DefaultKeyedVector< wp<IBinder>, DisplayDeviceState> displays;
 172     };
 173
 174     /* ------------------------------------------------------------------------
 175      * IBinder interface
 176      */
 177     virtual status_t onTransact(uint32_t code, const Parcel& data,
 178         Parcel* reply, uint32_t flags);
 179     virtual status_t dump(int fd, const Vector<String16>& args);
 180
 181     /* ------------------------------------------------------------------------
 182      * ISurfaceComposer interface
 183      */
 184     virtual sp<ISurfaceComposerClient> createConnection();
 185     virtual sp<IGraphicBufferAlloc> createGraphicBufferAlloc();
 186     virtual sp<IBinder> createDisplay(const String8& displayName, bool secure);
 187     virtual sp<IBinder> getBuiltInDisplay(int32_t id);
 188     virtual void setTransactionState(const Vector<ComposerState>& state,
 189             const Vector<DisplayState>& displays, uint32_t flags);
 190     virtual void bootFinished();
 191     virtual bool authenticateSurfaceTexture(
 192         const sp<IGraphicBufferProducer>& bufferProducer) const;
 193     virtual sp<IDisplayEventConnection> createDisplayEventConnection();
 194     virtual status_t captureScreen(const sp<IBinder>& display,
 195             const sp<IGraphicBufferProducer>& producer,
 196             uint32_t reqWidth, uint32_t reqHeight,
 197             uint32_t minLayerZ, uint32_t maxLayerZ, bool isCpuConsumer);
 198     // called when screen needs to turn off
 199     virtual void blank(const sp<IBinder>& display);
 200     // called when screen is turning back on
 201     virtual void unblank(const sp<IBinder>& display);
 202     virtual status_t getDisplayInfo(const sp<IBinder>& display, DisplayInfo* info);
 203
 204     /* ------------------------------------------------------------------------
 205      * DeathRecipient interface
 206      */
 207     virtual void binderDied(const wp<IBinder>& who);
 208
 209     /* ------------------------------------------------------------------------
 210      * Thread interface
 211      */
 212     virtual bool threadLoop();
 213     virtual status_t readyToRun();
 214     virtual void onFirstRef();
 215
 216     /* ------------------------------------------------------------------------
 217      * HWComposer::EventHandler interface
 218      */
 219     virtual void onVSyncReceived(int type, nsecs_t timestamp);
 220     virtual void onHotplugReceived(int disp, bool connected);
 221
 222     /* ------------------------------------------------------------------------
 223      * Message handling
 224      */
 225     void waitForEvent();
 226     void signalTransaction();
 227     void signalLayerUpdate();
 228     void signalRefresh();
 229
 230     // called on the main thread in response to initializeDisplays()
 231     void onInitializeDisplays();
 232     // called on the main thread in response to blank()
 233     void onScreenReleased(const sp<const DisplayDevice>& hw);
 234     // called on the main thread in response to unblank()
 235     void onScreenAcquired(const sp<const DisplayDevice>& hw);
 236
 237     void handleMessageTransaction();
 238     void handleMessageInvalidate();
 239     void handleMessageRefresh();
 240
 241     void handleTransaction(uint32_t transactionFlags);
 242     void handleTransactionLocked(uint32_t transactionFlags);
 243
 244     /* handlePageFilp: this is were we latch a new buffer
 245      * if available and compute the dirty region.
 246      */
 247     void handlePageFlip();
 248
 249     /* ------------------------------------------------------------------------
 250      * Transactions
 251      */
 252     uint32_t getTransactionFlags(uint32_t flags);
 253     uint32_t peekTransactionFlags(uint32_t flags);
 254     uint32_t setTransactionFlags(uint32_t flags);
 255     void commitTransaction();
 256     uint32_t setClientStateLocked(const sp<Client>& client,
 257         const layer_state_t& s);
 258     uint32_t setDisplayStateLocked(const DisplayState& s);
 259
 260     /* ------------------------------------------------------------------------
 261      * Layer management
 262      */
 263     status_t createLayer(const String8& name, const sp<Client>& client,
 264             uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format, uint32_t flags,
 265             sp<IBinder>* handle, sp<IGraphicBufferProducer>* gbp);
 266
 267     status_t createNormalLayer(const sp<Client>& client, const String8& name,
 268             uint32_t w, uint32_t h, uint32_t flags, PixelFormat& format,
 269             sp<IBinder>* outHandle, sp<IGraphicBufferProducer>* outGbp,
 270             sp<Layer>* outLayer);
 271
 272     status_t createDimLayer(const sp<Client>& client, const String8& name,
 273             uint32_t w, uint32_t h, uint32_t flags, sp<IBinder>* outHandle,
 274             sp<IGraphicBufferProducer>* outGbp, sp<Layer>* outLayer);
 275
 276     // called in response to the window-manager calling
 277     // ISurfaceComposerClient::destroySurface()
 278     status_t onLayerRemoved(const sp<Client>& client, const sp<IBinder>& handle);
 279
 280     // called when all clients have released all their references to
 281     // this layer meaning it is entirely safe to destroy all
 282     // resources associated to this layer.
 283     status_t onLayerDestroyed(const wp<Layer>& layer);
 284
 285     // remove a layer from SurfaceFlinger immediately
 286     status_t removeLayer(const sp<Layer>& layer);
 287
 288     // add a layer to SurfaceFlinger
 289     void addClientLayer(const sp<Client>& client,
 290             const sp<IBinder>& handle,
 291             const sp<IGraphicBufferProducer>& gbc,
 292             const sp<Layer>& lbc);
 293
 294     /* ------------------------------------------------------------------------
 295      * Boot animation, on/off animations and screen capture
 296      */
 297
 298     void startBootAnim();
 299
 300     void renderScreenImplLocked(
 301             const sp<const DisplayDevice>& hw,
 302             uint32_t reqWidth, uint32_t reqHeight,
 303             uint32_t minLayerZ, uint32_t maxLayerZ,
 304             bool yswap);
 305
 306     status_t captureScreenImplLocked(
 307             const sp<const DisplayDevice>& hw,
 308             const sp<IGraphicBufferProducer>& producer,
 309             uint32_t reqWidth, uint32_t reqHeight,
 310             uint32_t minLayerZ, uint32_t maxLayerZ,
 311             bool useReadPixels);
 312
 313     /* ------------------------------------------------------------------------
 314      * EGL
 315      */
 316     static status_t selectConfigForAttribute(EGLDisplay dpy,
 317         EGLint const* attrs, EGLint attribute, EGLint value, EGLConfig* outConfig);
 318     static EGLConfig selectEGLConfig(EGLDisplay disp, EGLint visualId);
 319     size_t getMaxTextureSize() const;
 320     size_t getMaxViewportDims() const;
 321
 322     /* ------------------------------------------------------------------------
 323      * Display and layer stack management
 324      */
 325     // called when starting, or restarting after system_server death
 326     void initializeDisplays();
 327
 328     // Create an IBinder for a builtin display and add it to current state
 329     void createBuiltinDisplayLocked(DisplayDevice::DisplayType type);
 330
 331     // NOTE: can only be called from the main thread or with mStateLock held
 332     sp<const DisplayDevice> getDisplayDevice(const wp<IBinder>& dpy) const {
 333         return mDisplays.valueFor(dpy);
 334     }
 335
 336     // NOTE: can only be called from the main thread or with mStateLock held
 337     sp<DisplayDevice> getDisplayDevice(const wp<IBinder>& dpy) {
 338         return mDisplays.valueFor(dpy);
 339     }
 340
 341     // mark a region of a layer stack dirty. this updates the dirty
 342     // region of all screens presenting this layer stack.
 343     void invalidateLayerStack(uint32_t layerStack, const Region& dirty);
 344
 345     // allocate a h/w composer display id
 346     int32_t allocateHwcDisplayId(DisplayDevice::DisplayType type);
 347
 348     /* ------------------------------------------------------------------------
 349      * H/W composer
 350      */
 351
 352     HWComposer& getHwComposer() const { return *mHwc; }
 353
 354     /* ------------------------------------------------------------------------
 355      * Compositing
 356      */
 357     void invalidateHwcGeometry();
 358     static void computeVisibleRegions(
 359             const LayerVector& currentLayers, uint32_t layerStack,
 360             Region& dirtyRegion, Region& opaqueRegion);
 361
 362     void preComposition();
 363     void postComposition();
 364     void rebuildLayerStacks();
 365     void setUpHWComposer();
 366     void doComposition();
 367     void doDebugFlashRegions();
 368     void doDisplayComposition(const sp<const DisplayDevice>& hw,
 369             const Region& dirtyRegion);
 370     void doComposeSurfaces(const sp<const DisplayDevice>& hw,
 371             const Region& dirty);
 372
 373     void postFramebuffer();
 374     void drawWormhole(const sp<const DisplayDevice>& hw,
 375             const Region& region) const;
 376
 377     /* ------------------------------------------------------------------------
 378      * Display management
 379      */
 380
 381
 382     /* ------------------------------------------------------------------------
 383      * Debugging & dumpsys
 384      */
 385     void listLayersLocked(const Vector<String16>& args, size_t& index,
 386         String8& result) const;
 387     void dumpStatsLocked(const Vector<String16>& args, size_t& index,
 388         String8& result) const;
 389     void clearStatsLocked(const Vector<String16>& args, size_t& index,
 390         String8& result);
 391     void dumpAllLocked(const Vector<String16>& args, size_t& index,
 392         String8& result) const;
 393     bool startDdmConnection();
 394     static void appendSfConfigString(String8& result);
 395     void checkScreenshot(const sp<GraphicBuffer>& buf, void const* vaddr,
 396             const sp<const DisplayDevice>& hw,
 397             uint32_t minLayerZ, uint32_t maxLayerZ);
 398
 399     void logFrameStats();
 400
 401     /* ------------------------------------------------------------------------
 402      * Attributes
 403      */
 404
 405     // access must be protected by mStateLock
 406     mutable Mutex mStateLock;
 407     State mCurrentState;
 408     volatile int32_t mTransactionFlags;
 409     Condition mTransactionCV;
 410     bool mTransactionPending;
 411     bool mAnimTransactionPending;
 412     Vector< sp<Layer> > mLayersPendingRemoval;
 413     SortedVector< wp<IBinder> > mGraphicBufferProducerList;
 414
 415     // protected by mStateLock (but we could use another lock)
 416     bool mLayersRemoved;
 417
 418     // access must be protected by mInvalidateLock
 419     volatile int32_t mRepaintEverything;
 420
 421     // constant members (no synchronization needed for access)
 422     HWComposer* mHwc;
 423     RenderEngine* mRenderEngine;
 424     nsecs_t mBootTime;
 425     bool mGpuToCpuSupported;
 426     sp<EventThread> mEventThread;
 427     EGLContext mEGLContext;
 428     EGLConfig mEGLConfig;
 429     EGLDisplay mEGLDisplay;
 430     EGLint mEGLNativeVisualId;
 431     sp<IBinder> mBuiltinDisplays[DisplayDevice::NUM_DISPLAY_TYPES];
 432
 433     // Can only accessed from the main thread, these members
 434     // don't need synchronization
 435     State mDrawingState;
 436     bool mVisibleRegionsDirty;
 437     bool mHwWorkListDirty;
 438     bool mAnimCompositionPending;
 439
 440     // this may only be written from the main thread with mStateLock held
 441     // it may be read from other threads with mStateLock held
 442     DefaultKeyedVector< wp<IBinder>, sp<DisplayDevice> > mDisplays;
 443
 444     // don't use a lock for these, we don't care
 445     int mDebugRegion;
 446     int mDebugDDMS;
 447     int mDebugDisableHWC;
 448     int mDebugDisableTransformHint;
 449     volatile nsecs_t mDebugInSwapBuffers;
 450     nsecs_t mLastSwapBufferTime;
 451     volatile nsecs_t mDebugInTransaction;
 452     nsecs_t mLastTransactionTime;
 453     bool mBootFinished;
 454
 455     // these are thread safe
 456     mutable MessageQueue mEventQueue;
 457     mutable Barrier mReadyToRunBarrier;
 458     FrameTracker mAnimFrameTracker;
 459
 460     // protected by mDestroyedLayerLock;
 461     mutable Mutex mDestroyedLayerLock;
 462     Vector<Layer const *> mDestroyedLayers;
 463
 464     /* ------------------------------------------------------------------------
 465      * Feature prototyping
 466      */
 467
 468     sp<IBinder> mExtDisplayToken;
 469 };
 470
 471 // ---------------------------------------------------------------------------
 472 }; // namespace android
 473
 474 #endif // ANDROID_SURFACE_FLINGER_H