Buffer轮转

这篇文章收录在相机系列文章：相机基础知识大纲

下面是对Android 相机框架Buffer轮转相关知识的解读。

GraphicBuffer

GraphicBuffer是共享缓冲区，用来承载图片数据，在系统中，图像数据通过buffer形式在显示，相机应用，相机框架，Hal等多个模块间流转交互。

buffer的轮转状态

一个buffer在创建后，一般会经历Free->Dequeueed->Queued->Acquired->Free几个状态循环。
如下图所示

BufferQueue

BufferQueue创建时候会创建BufferQueueCore对象，它是核心缓冲区的管理者，用其作为构造入参创建出生产者BufferQueueProducer对象和消费者BufferQueueConsumer对象。也就是说BufferQueue创建过程其实是建立了一个producer>core<consumer的绑定关系。一般是在消费者进程调用createBufferQueue创建BufferQueueCore，并建立起绑定关系。
BufferQueue机制是安卓系统的核心内容，是生产者-消费者设计模式的极好实践。生产者和消费者通常在不同的进程，共享同一块buffer内存，减少数据拷贝。

生产者和消费者

生产者和消费者通常在不同的进程，BufferQueue采用了binder和共享内存机制，可以高效地在进程间传递图形数据。 BufferQueueProducer和BufferQueueConsumer分别实现了IGraphicBufferProducer和IGraphicBufferConsumer binder接口。

生产者BufferQueueProducer

IGraphicBufferProducer接口定义了dequeue Buffer,queueBuffer,requestBuffer等纯虚函数，生产者一般分为BpGraphicBufferProducer和BnIGraphicBufferProducer两个部分，这两部分都实现了IGraphicBufferProducer接口。Bp端通过binder接口调用到Bn端接口，Bn端和BufferQueueCore属于同一个进程。

BpGraphicBufferProducer可以通过connect向BufferQueueCore注册IProducerListener回调，这样当消费者归还消费后的GraphicBuffer可以通知生产者。

生产者通过调用dequeueBuffer获取可用的GraphicBuffer，生产填充数据后，再调用queueBuffer归还数据到BufferQueueCore。

消费者BufferQueueConsumer

IGraphicBufferConsumer接口定义了connect,acquireBuffer,releaseBuffer等纯虚函数，消费者分为BpGraphicBufferConsumer和BnIGraphicBufferConsumer两个部分，这两部分都实现了IGraphicBufferConsumer接口。

消费者调用connect向BufferQueueCore注册IConsumerListener，这样有新数据的时候就可以通过IConsumerListener的onFrameAvailable通知消费者。也就是说，当生产者queueBuffer到BufferQueue队列时，会通过onFrameAvailable回调来通知消费者，收到通知后，消费者通过调用acquireBuffer获取GraphicBuffer，使用完后再调用releaseBuffer归回数据到BufferQueueCore。

相机框架轮转

相机BufferQueue构建

SurfaceTexture在初始化函数SurfaceTexture_init中构建BufferQueue。

ImageReader在初始化函数ImageReader_init中构建BufferQueue。

SurfaceView 在BufferLayer初始化函数onFirstRef中构建BufferQueue。

相机框架buffer轮转

在java侧创建的Surface在native层有对应的一个Surface对象，相机应用将Surface作为入参创建会话，框架层会对应创建Stream数据流，一个Surface一般对应一路数据流，这个Surface对象作为生产者Bp端对象存储在Stream配置数据中。

下面是相机框架与BufferQueue的一个交互简图。