Android Camera2架構及原理分析

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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，爲了適應HAL3，新添加實現了CameraDeviceClient，而Camera API1.0已經被deprecated(即可能在更新的版本里會不支持此API).

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接下來，我將會分如下幾篇文章來分析Camera2
android6.0源碼分析之Camera API2.0簡介
android6.0源碼分析之Camera2 HAL分析
android6.0源碼分析之Camera API2.0下的初始化流程分析
android6.0源碼分析之Camera API2.0下的Preview(預覽)流程分析
android6.0源碼分析之Camera API2.0下的Capture流程分析
android6.0源碼分析之Camera API2.0下的video流程分析
Camera API2.0的應用

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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層進行通信，都是通過Java層的IPC Binder進制進行的，主要包括ICameraService.aidl以及ICameraDeviceUser.aidl兩個接口來實現，其會在Java層維護一個CameraDeviceImpl即Camera設備的代理，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爲，Java層通過Device代理髮送一個CaptureRequest，而C++層進行相應的處理，再調用相應的回調來通知Java相應的處理結果，並將相應的Capture數據保存在Surface Buffer裏，這樣Java層在回調函數中可以對數據進行相應的處理。而對於具體操作流程的分析，請參考文章開始時的Camera2相關文章的連接。

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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來調用本地代碼，從而獲得本地CameraService，並實現其C/S模式的通信，而是直接在Java層通過Java層的IPC Binder機制來獲取Java層的CameraService的代理對象，從而直接在Java層獲取本地的CameraService與Camera Device進行相應的通信。
相應的代碼及目錄：
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的核心代碼如下：

//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 創建CameraService實例
    ICameraService cameraService = CameraServiceDecorator.newInstance(cameraServiceRaw);
    ...
    try{
        //添加監聽
        cameraService.addListener(this);
        //賦值給mCameraService的全局變量
        mCameraService = cameraService;
    }catch(CameraRuntimeException e){
        ...
    }
}

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由代碼可知，通過Java層的Binder從ServiceManager裏獲取了一個Java層的CameraService實例，在打開Camera的流程中，會通過此CameraService(Native的CameraService)與Camera通信，而其中的通信通過ICameraDeviceUser來實現，接下來分析ICameraDeviceUser的實現。

3、ICameraDeviceUser.aidl的通信實現

Java層與C++ CameraService層之間的通信，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，因爲這樣不需要通過每次進入Native層來完成通信，而可以通過Java層的IPC Binder機制即可完成。即API2.0通過AIDL實現一個接口ICameraDeviceUser，從而在Java層維護一個Camera proxy，之後的通信都是通過此代理CameraDeviceImpl來實現。

相關代碼及目錄：
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層代理的核心代碼如下：

//CameraManager.java
private CameraDevice openCameraDeviceUserAsync(...){
    //初始化Camera Java層代理對象
    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{
                //如果支持HAL3.2+的devices
                if(supportsCamera2ApiLocked(cameraId)){
                    //獲取CameraService
                    ICameraService cameraService = CameraManagerGlobal.get().getCameraService();
                    ...
                    //連接設備
                    cameraService.connectDevice(callbacks,id,mContextgetOpPackageName()
                        ,USE_CALLING_UID,holder);
                    //通過Binder獲得打開的Camera設備返回的Camera代理
                    cameraUser = ICameraDeviceUser.Stub.asInterface(holder.getBinder());
                }else{//否則用遺產API
                    cameraUser = CameraDeviceUserShim.connectBinderShim(callbacks,id);
                }
            }catch(...){
                ...
            }
            //包裝代理對象
            deviceImpl.setRemoteDevice(cameraUser);
            device = deviceImpl;
        }
    }catch(...){
        ...
    }
    返回Camera代理
    return device;
}

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由代碼可知，首先獲取CameraService，然後通過它來開啓Camera，而開啓成功後，C++層會返回一個Camera device代理對象，此處即爲ICameraDeviceUser，所以在Java層對其進行相應的封裝，變成一個CameraDeviceImpl對象，此後，只要需要對Camera進行操作，都會調用CameraDeviceImpl對象的相關方法，並通過ICameraDeviceUser以及Java IPC Binder來與本地的Camera device進行通信，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，所列出的分析鏈接。

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