Android Camera2架構及原理分析
前面幾篇主要分析的是android Camera API1.0的架構以及初始化流程，而google在android5.0(Lollipop)開始對Camera的架構進行了調整，為了適應HAL3，新新增實現了CameraDeviceClient，而Camera API1.0已經被deprecated(即可能在更新的版本里會不支援此API).
接下來，我將會分如下幾篇文章來分析Camera2
android6.0原始碼分析之Camera API2.0簡介
android6.0原始碼分析之Camera2 HAL分析
android6.0原始碼分析之Camera API2.0下的初始化流程分析
android6.0原始碼分析之Camera API2.0下的Preview(預覽)流程分析
android6.0原始碼分析之Camera API2.0下的Capture流程分析
android6.0原始碼分析之Camera API2.0下的video流程分析
Camera API2.0的應用
1、Camera API2.0的架構圖
Camera API2.0下的Camera架構與API1.0有所區別，下面將給出Camera API2.0以及Camera HAL3.2+下的Camera的總體架構圖：
由圖可知，Java層要想與C++層的CameraService層進行通訊，都是通過Java層的IPC Binder進位制進行的，主要包括ICameraService.aidl以及ICameraDeviceUser.aidl兩個介面來實現，其會在Java層維護一個CameraDeviceImpl即Camera裝置的代理，而CameraService以及CameraDeviceImpl的初始化會在此文的第二，第三節進行分析。而Java層對Camera的具體操作的操作流程大致為，Java層通過Device代理髮送一個CaptureRequest，而C++層進行相應的處理，再呼叫相應的回撥來通知Java相應的處理結果，並將相應的Capture資料儲存在Surface Buffer裡，這樣Java層在回撥函式中可以對資料進行相應的處理。而對於具體操作流程的分析，請參考文章開始時的Camera2相關文章的連線。
2、Java層的CameraService的實現和應用
從Camera API2開始，Camera的實現方式有所不同，最主要的區別是不再使用JNI來呼叫原生代碼，從而獲得本地CameraService，並實現其C/S模式的通訊，而是直接在Java層通過Java層的IPC Binder機制來獲取Java層的CameraService的代理物件，從而直接在Java層獲取本地的CameraService與Camera Device進行相應的通訊。
相應的程式碼及目錄：
ICameraService.aidl:frameworks/base/core/java/android/hardware
CameraService.cpp:frameworks/av/services/camera/libcameraservice
CameraManager.java:frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2
獲取CameraService的核心程式碼如下：
//CameraManager.java
prvate void connectCameraServiceLocked(){
if(mCameraService != null)return;
//獲取Binder
IBinder cameraServiceBinder = ServiceManager.getService(CAMERA_SERVICE_BINDER_NAME);
if(cameraServiceBinder == null){
return;
}
try{
cameraServiceBinder.linkToDeath(this,/*flags*/ 0);
}catch(RemoteException e){
return;
}
ICameraService cameraServiceRaw = ICameraService.Stub.asInterface(cameraServiceBinder);
//根據cameraServiceRaw 建立CameraService例項
ICameraService cameraService = CameraServiceDecorator.newInstance(cameraServiceRaw);
...
try{
//新增監聽
cameraService.addListener(this);
//賦值給mCameraService的全域性變數
mCameraService = cameraService;
}catch(CameraRuntimeException e){
...
}
}
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由程式碼可知，通過Java層的Binder從ServiceManager裡獲取了一個Java層的CameraService例項，在開啟Camera的流程中，會通過此CameraService(Native的CameraService)與Camera通訊，而其中的通訊通過ICameraDeviceUser來實現，接下來分析ICameraDeviceUser的實現。
3、ICameraDeviceUser.aidl的通訊實現
Java層與C++ CameraService層之間的通訊，通過封裝了一個CameraDeviceUser來實現，它只是在Java層使用了AIDL技術來實現Client，即在Java層維護了一個CameraDevice，這樣的好處是響應速度更快，因為這樣不需要通過每次進入Native層來完成通訊，而可以通過Java層的IPC Binder機制即可完成。即API2.0通過AIDL實現一個介面ICameraDeviceUser，從而在Java層維護一個Camera proxy，之後的通訊都是通過此代理CameraDeviceImpl來實現。
相關程式碼及目錄：
ICameraDeviceUser.aidl:frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2
ICameraDeviceUser.cpp:frameworks/av/camera/camera2
CameraDeviceImpl.java:frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2/impl
獲取Camera Device的Java層代理的核心程式碼如下：
//CameraManager.java
private CameraDevice openCameraDeviceUserAsync(...){
//初始化Camera Java層代理物件
CameraDevice device = null;
try{
synchronized(mLock){
//初始化ICameraDeviceUser
ICameraDeviceUser cameraUser = null;
//初始化具體的CameraDevice代理
android.hardware.camera2.impl.CameraDeviceImpl deviceImpl = new android.hardware.
camera2.impl.CameraDeviceImpl(cameraId,callback,handler,characteristics);
BinderHolder holder = new BinderHolder();
ICameraDeviceCallbacks callbacks = deviceImpl.getCallbacks();
...
try{
//如果支援HAL3.2+的devices
if(supportsCamera2ApiLocked(cameraId)){
//獲取CameraService
ICameraService cameraService = CameraManagerGlobal.get().getCameraService();
...
//連線裝置
cameraService.connectDevice(callbacks,id,mContextgetOpPackageName()
,USE_CALLING_UID,holder);
//通過Binder獲得開啟的Camera裝置返回的Camera代理
cameraUser = ICameraDeviceUser.Stub.asInterface(holder.getBinder());
}else{//否則用遺產API
cameraUser = CameraDeviceUserShim.connectBinderShim(callbacks,id);
}
}catch(...){
...
}
//包裝代理物件
deviceImpl.setRemoteDevice(cameraUser);
device = deviceImpl;
}
}catch(...){
...
}
返回Camera代理
return device;
}
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由程式碼可知，首先獲取CameraService，然後通過它來開啟Camera，而開啟成功後，C++層會返回一個Camera device代理物件，此處即為ICameraDeviceUser，所以在Java層對其進行相應的封裝，變成一個CameraDeviceImpl物件，此後，只要需要對Camera進行操作，都會呼叫CameraDeviceImpl物件的相關方法，並通過ICameraDeviceUser以及Java IPC Binder來與本地的Camera device進行通訊，至此，Camera API2.0的框架就分析結束了，具體的操作，如Camera的初始化，preview,capture等流程的分析，請看文章開始時，所列出的分析連結。
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前面幾篇主要分析的是android Camera API1.0的架構以及初始化流程，而google在android5.0(Lollipop)開始對Camera的架構進行了調整，為了適應HAL3，新新增實現了CameraDeviceClient，而Camera API1.0已經被deprecated(即可能在更新的版本里會不支援此API).
接下來，我將會分如下幾篇文章來分析Camera2
android6.0原始碼分析之Camera API2.0簡介
android6.0原始碼分析之Camera2 HAL分析
android6.0原始碼分析之Camera API2.0下的初始化流程分析
android6.0原始碼分析之Camera API2.0下的Preview(預覽)流程分析
android6.0原始碼分析之Camera API2.0下的Capture流程分析
android6.0原始碼分析之Camera API2.0下的video流程分析
Camera API2.0的應用
1、Camera API2.0的架構圖
Camera API2.0下的Camera架構與API1.0有所區別，下面將給出Camera API2.0以及Camera HAL3.2+下的Camera的總體架構圖：
由圖可知，Java層要想與C++層的CameraService層進行通訊，都是通過Java層的IPC Binder進位制進行的，主要包括ICameraService.aidl以及ICameraDeviceUser.aidl兩個介面來實現，其會在Java層維護一個CameraDeviceImpl即Camera裝置的代理，而CameraService以及CameraDeviceImpl的初始化會在此文的第二，第三節進行分析。而Java層對Camera的具體操作的操作流程大致為，Java層通過Device代理髮送一個CaptureRequest，而C++層進行相應的處理，再呼叫相應的回撥來通知Java相應的處理結果，並將相應的Capture資料儲存在Surface Buffer裡，這樣Java層在回撥函式中可以對資料進行相應的處理。而對於具體操作流程的分析，請參考文章開始時的Camera2相關文章的連線。
2、Java層的CameraService的實現和應用
從Camera API2開始，Camera的實現方式有所不同，最主要的區別是不再使用JNI來呼叫原生代碼，從而獲得本地CameraService，並實現其C/S模式的通訊，而是直接在Java層通過Java層的IPC Binder機制來獲取Java層的CameraService的代理物件，從而直接在Java層獲取本地的CameraService與Camera Device進行相應的通訊。
相應的程式碼及目錄：
ICameraService.aidl:frameworks/base/core/java/android/hardware
CameraService.cpp:frameworks/av/services/camera/libcameraservice
CameraManager.java:frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2
獲取CameraService的核心程式碼如下：
//CameraManager.java
prvate void connectCameraServiceLocked(){
if(mCameraService != null)return;
//獲取Binder
IBinder cameraServiceBinder = ServiceManager.getService(CAMERA_SERVICE_BINDER_NAME);
if(cameraServiceBinder == null){
return;
}
try{
cameraServiceBinder.linkToDeath(this,/*flags*/ 0);
}catch(RemoteException e){
return;
}
ICameraService cameraServiceRaw = ICameraService.Stub.asInterface(cameraServiceBinder);
//根據cameraServiceRaw 建立CameraService例項
ICameraService cameraService = CameraServiceDecorator.newInstance(cameraServiceRaw);
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//新增監聽
cameraService.addListener(this);
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mCameraService = cameraService;
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3、ICameraDeviceUser.aidl的通訊實現
Java層與C++ CameraService層之間的通訊，通過封裝了一個CameraDeviceUser來實現，它只是在Java層使用了AIDL技術來實現Client，即在Java層維護了一個CameraDevice，這樣的好處是響應速度更快，因為這樣不需要通過每次進入Native層來完成通訊，而可以通過Java層的IPC Binder機制即可完成。即API2.0通過AIDL實現一個介面ICameraDeviceUser，從而在Java層維護一個Camera proxy，之後的通訊都是通過此代理CameraDeviceImpl來實現。
相關程式碼及目錄：
ICameraDeviceUser.aidl:frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2
ICameraDeviceUser.cpp:frameworks/av/camera/camera2
CameraDeviceImpl.java:frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2/impl
獲取Camera Device的Java層代理的核心程式碼如下：
//CameraManager.java
private CameraDevice openCameraDeviceUserAsync(...){
//初始化Camera Java層代理物件
CameraDevice device = null;
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synchronized(mLock){
//初始化ICameraDeviceUser
ICameraDeviceUser cameraUser = null;
//初始化具體的CameraDevice代理
android.hardware.camera2.impl.CameraDeviceImpl deviceImpl = new android.hardware.
camera2.impl.CameraDeviceImpl(cameraId,callback,handler,characteristics);
BinderHolder holder = new BinderHolder();
ICameraDeviceCallbacks callbacks = deviceImpl.getCallbacks();
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try{
//如果支援HAL3.2+的devices
if(supportsCamera2ApiLocked(cameraId)){
//獲取CameraService
ICameraService cameraService = CameraManagerGlobal.get().getCameraService();
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//連線裝置
cameraService.connectDevice(callbacks,id,mContextgetOpPackageName()
,USE_CALLING_UID,holder);
//通過Binder獲得開啟的Camera裝置返回的Camera代理
cameraUser = ICameraDeviceUser.Stub.asInterface(holder.getBinder());
}else{//否則用遺產API
cameraUser = CameraDeviceUserShim.connectBinderShim(callbacks,id);
}
}catch(...){
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//包裝代理物件
deviceImpl.setRemoteDevice(cameraUser);
device = deviceImpl;
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返回Camera代理
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