Android recovery UI实现分析

浏览数：130 / 时间：2015年06月11日

Android recovery模式为何物？

关于这个问题, baidu上已经有无数的答案，不理解的朋友先补习一下。从纯技术角度来讲， recovery和android本质上是两个独立的rootfs, 只是recovery这个rootfs存在的意义就是为android这个rootfs服务，因此被解释为Android系统的一部分。

recovery作为一个简单的rootfs, 提供了非常有限的几个功能，只包含了几个简单的库，UI的显示采用的是直接刷framebuffer的形式，作为android framework及app层的码农，对这种形式相对陌生，特抽点时间梳理了一番。

首先，浏览一下reocvery的main函数代码中UI相关的语句

main(int argc, char **argv) {

    ......

    Device* device = make_device();        
    ui = device->GetUI();
    gCurrentUI = ui;

    ui->Init();
    ui->SetLocale(locale);
    ui->SetBackground(RecoveryUI::NONE);
    if (show_text) ui->ShowText(true);

    ......

    if (status != INSTALL_SUCCESS || ui->IsTextVisible()) {
        prompt_and_wait(device, status);
    }

    ......
}

1、首先新建了一个Device类的对象， Device类封装了一些操作，包括UI的操作

2、调用Device类的GetUI()返回一个DefaultUI对象，recovery中涉及到三个UI类，三个类之间为继承关系，分别为DefaultUI、

ScreenRecoveryUI、RecoveryUI

3、调用DefaultUI类的Init(), DefaultUI类没有Init()方法，因此将调用它的父类ScreenRecoveryUI的Init()

4、同理，调用ScreenRecoveryUI类的SetLocale()来标识几个比较特别的区域

5、同理，调用ScreenRecoveryUI类的SetBackground()设置初始状态的背景图

6、显示recovery的主界面，即一个选择菜单

void ScreenRecoveryUI::Init()
{
    gr_init();

    gr_font_size(&char_width, &char_height);

    text_col = text_row = 0;
    text_rows = gr_fb_height() / char_height;
    if (text_rows > kMaxRows) text_rows = kMaxRows;
    text_top = 1;

    text_cols = gr_fb_width() / char_width;
    if (text_cols > kMaxCols - 1) text_cols = kMaxCols - 1;

    LoadBitmap("icon_installing", &backgroundIcon[INSTALLING_UPDATE]);
    backgroundIcon[ERASING] = backgroundIcon[INSTALLING_UPDATE];
    LoadBitmap("icon_error", &backgroundIcon[ERROR]);
    backgroundIcon[NO_COMMAND] = backgroundIcon[ERROR];

    LoadBitmap("progress_empty", &progressBarEmpty);
    LoadBitmap("progress_fill", &progressBarFill);

    LoadLocalizedBitmap("installing_text", &backgroundText[INSTALLING_UPDATE]);
    LoadLocalizedBitmap("erasing_text", &backgroundText[ERASING]);
    LoadLocalizedBitmap("no_command_text", &backgroundText[NO_COMMAND]);
    LoadLocalizedBitmap("error_text", &backgroundText[ERROR]);

    int i;

    progressBarIndeterminate = (gr_surface*)malloc(indeterminate_frames *
                                                    sizeof(gr_surface));
    for (i = 0; i < indeterminate_frames; ++i) {
        char filename[40];
        // "indeterminate01.png", "indeterminate02.png", ...
        sprintf(filename, "indeterminate%02d", i+1);
        LoadBitmap(filename, progressBarIndeterminate+i);
    }

    if (installing_frames > 0) {
        installationOverlay = (gr_surface*)malloc(installing_frames *
                                                   sizeof(gr_surface));
        for (i = 0; i < installing_frames; ++i) {
            char filename[40];
            // "icon_installing_overlay01.png",
            // "icon_installing_overlay02.png", ...
            sprintf(filename, "icon_installing_overlay%02d", i+1);
            LoadBitmap(filename, installationOverlay+i);
        }
    } else {
        installationOverlay = NULL;
    }

    pthread_create(&progress_t, NULL, progress_thread, NULL);

    RecoveryUI::Init();
}

1、gr_init() 初始化图形设备，分配Pixelflinger库渲染的内存

2、gr_font_size() 将字体对应的surface长宽赋值给char_width和char_height

3、LoadBitmap() 将png生成surface, 每个png图片对应一个surface, 所有surface存放在一个数组中

4、LoadLocalizedBitmap() 将区域文字所在的图片中的text信息根据当前的locale提取出来，生成对应的surface, 所以

surface也存放在一个数组中

6、pthread_create(&progress_t, NULL, progress_thread, NULL) 创建一个线程，该线程的任务是一个死循环，在该循环中不停

地检测currentIcon以及progressBarType来决定是不是要更新进度条。

7、调用RecoveryUI的Init()，初始化输入事件处理。

void ScreenRecoveryUI::SetLocale(const char* locale) {
    if (locale) {
        char* lang = strdup(locale);
        for (char* p = lang; *p; ++p) {
            if (*p == '_') {
                *p = '\0';
                break;
            }
        }

        // A bit cheesy: keep an explicit list of supported languages
        // that are RTL.
        if (strcmp(lang, "ar") == 0 ||   // Arabic
            strcmp(lang, "fa") == 0 ||   // Persian (Farsi)
            strcmp(lang, "he") == 0 ||   // Hebrew (new language code)
            strcmp(lang, "iw") == 0 ||   // Hebrew (old language code)
            strcmp(lang, "ur") == 0) {   // Urdu
            rtl_locale = true;
        }
        free(lang);
    }
}

ScreenRecoveryUI类的SetLocale，该函数根据locale判断所用的字体是否属于阿拉伯语系，阿拉伯语的书写习惯是从右到左，如果是阿拉伯语系的话，就设置一个标志，后面根据这个标志决定从右到左显示文字或进度条。

SetLocale的参数locale赋值逻辑是这样的，先从command文件中读取, command文件中设置locale的命令如"--locale=zh_CN“，如果没有传入locale,初始化过程中会尝试从/cache/recovery/last_locale中读取locale, 如果该文件也没有，则locale不会被赋值，就默认用English.

void ScreenRecoveryUI::SetBackground(Icon icon)
{
    pthread_mutex_lock(&updateMutex);

    // Adjust the offset to account for the positioning of the
    // base image on the screen.
    if (backgroundIcon[icon] != NULL) {
        gr_surface bg = backgroundIcon[icon];
        gr_surface text = backgroundText[icon];
        overlay_offset_x = install_overlay_offset_x + (gr_fb_width() - gr_get_width(bg)) / 2;
        overlay_offset_y = install_overlay_offset_y +
            (gr_fb_height() - (gr_get_height(bg) + gr_get_height(text) + 40)) / 2;
    }

    currentIcon = icon;
    update_screen_locked();

    pthread_mutex_unlock(&updateMutex);
}

SetBackground函数比较简洁，关键部分在update_screen_locked，下面我们重点分析一下。

update_screen_locked和update_progress_locked是recovery的UI部分的关键函数，update_screen_locked用来更新背景, update_progress_locked用来更新进度条，因为显示的画面会一直在更新，所以这两个函数会在不同的地方被反复调用

void ScreenRecoveryUI::update_screen_locked()
{
    draw_screen_locked();
    gr_flip();
}

update_screen_locked包含两个操作，一是更新screen, 二是切换前后buffer。

void ScreenRecoveryUI::draw_screen_locked()
{
    draw_background_locked(currentIcon);
    draw_progress_locked();

    if (show_text) {
        SetColor(TEXT_FILL);
        gr_fill(0, 0, gr_fb_width(), gr_fb_height());

        int y = 0;
        int i = 0;
        if (show_menu) {
            SetColor(HEADER);

            for (; i < menu_top + menu_items; ++i) {
                if (i == menu_top) SetColor(MENU);

                if (i == menu_top + menu_sel) {
                    // draw the highlight bar
                    SetColor(MENU_SEL_BG);
                    gr_fill(0, y-2, gr_fb_width(), y+char_height+2);
                    // white text of selected item
                    SetColor(MENU_SEL_FG);
                    if (menu[i][0]) gr_text(4, y, menu[i], 1);
                    SetColor(MENU);
                } else {
                    if (menu[i][0]) gr_text(4, y, menu[i], i < menu_top);
                }
                y += char_height+4;
            }
            SetColor(MENU);
            y += 4;
            gr_fill(0, y, gr_fb_width(), y+2);
            y += 4;
            ++i;
        }

        SetColor(LOG);

        // display from the bottom up, until we hit the top of the
        // screen, the bottom of the menu, or we've displayed the
        // entire text buffer.
        int ty;
        int row = (text_top+text_rows-1) % text_rows;
        for (int ty = gr_fb_height() - char_height, count = 0;
             ty > y+2 && count < text_rows;
             ty -= char_height, ++count) {
            gr_text(4, ty, text[row], 0);
            --row;
            if (row < 0) row = text_rows-1;
        }
    }
}

draw_background_locked函数的实现代码中又出现了几个以gr_开头的函数，以gr_开头的函数来自minui库，minui库的代码在recovery源码下的minui目录下，minui提供的接口实现了图形的描绘以及固定大小的文字显示。

gr_color(unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b, unsigned char a); /* 设置字体颜色 */

gr_fill(int x, int y, int w, int h); /* 填充矩形区域,参数分别代表起始坐标、矩形区域大小 */

gr_blit(gr_surface source, int sx, int sy, int w, int h, int dx, int dy); /* 填充由source指定的图片 */

draw_background_locked函数先将整个渲染buffer填充为黑色，然后计算背景surface的长宽，文字surface的长宽，再结合fb的长宽计算出背景surface以及文字surface显示的坐标，有长宽和坐标就可以调用Pixelflinger的接口在渲染buffer上进行渲染。

void ScreenRecoveryUI::draw_progress_locked()
{
    if (currentIcon == ERROR) return;

    if (currentIcon == INSTALLING_UPDATE || currentIcon == ERASING) {
        draw_install_overlay_locked(installingFrame);
    }

    if (progressBarType != EMPTY) {
        int iconHeight = gr_get_height(backgroundIcon[INSTALLING_UPDATE]);
        int width = gr_get_width(progressBarEmpty);
        int height = gr_get_height(progressBarEmpty);

        int dx = (gr_fb_width() - width)/2;
        int dy = (3*gr_fb_height() + iconHeight - 2*height)/4;

        // Erase behind the progress bar (in case this was a progress-only update)
        gr_color(0, 0, 0, 255);
        gr_fill(dx, dy, width, height);

        if (progressBarType == DETERMINATE) {
            float p = progressScopeStart + progress * progressScopeSize;
            int pos = (int) (p * width);

            if (rtl_locale) {
                // Fill the progress bar from right to left.
                if (pos > 0) {
                    gr_blit(progressBarFill, width-pos, 0, pos, height, dx+width-pos, dy);
                }
                if (pos < width-1) {
                    gr_blit(progressBarEmpty, 0, 0, width-pos, height, dx, dy);
                }
            } else {
                // Fill the progress bar from left to right.
                if (pos > 0) {
                    gr_blit(progressBarFill, 0, 0, pos, height, dx, dy);
                }
                if (pos < width-1) {
                    gr_blit(progressBarEmpty, pos, 0, width-pos, height, dx+pos, dy);
                }
            }
        }

        if (progressBarType == INDETERMINATE) {
            static int frame = 0;
            gr_blit(progressBarIndeterminate[frame], 0, 0, width, height, dx, dy);
            // in RTL locales, we run the animation backwards, which
            // makes the spinner spin the other way.
            if (rtl_locale) {
                frame = (frame + indeterminate_frames - 1) % indeterminate_frames;
            } else {
                frame = (frame + 1) % indeterminate_frames;
            }
        }
    }
}

draw_progress_locked函数的原理与 update_screen_locked函数类似，最终是将进度条的surface输出到渲染buffer,

recovery中各个场景的画面，就是由背景、文字、进度条的重叠，不同的是所用的surface 以及surface的坐标。

recovery main函数中的UI代码基本上已经分析过了，最后一点主菜单的显示，就是通过上面介绍的这些接口将文字图片显示出来，因此就不再多讲。总的来说，recovery的UI显示部分难度不大，应用层调用minui库实现了图形的描绘以及固定大小的文字显示，minui库调用了Pixelflinger库来进行渲染。

附上minui部分接口的说明，供参考

int gr_init(void);             /* 初始化图形显示,主要是打开设备、分配内存、初始化一些参数 */  
void gr_exit(void);            /* 注销图形显示,关闭设备并释放内存 */  
  
int gr_fb_width(void);         /* 获取屏幕的宽度 */  
int gr_fb_height(void);        /* 获取屏幕的高度 */  
gr_pixel *gr_fb_data(void);    /* 获取显示数据缓存的地址 */  
void gr_flip(void);            /* 刷新显示内容 */  
void gr_fb_blank(bool blank);  /* 清屏 */  
  
void gr_color(unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b, unsigned char a);  /* 设置字体颜色 */  
void gr_fill(int x, int y, int w, int h);  /* 填充矩形区域,参数分别代表起始坐标、矩形区域大小 */  
int gr_text(int x, int y, const char *s);  /* 显示字符串 */  
int gr_measure(const char *s);             /* 获取字符串在默认字库中占用的像素长度 */  
void gr_font_size(int *x, int *y);         /* 获取当前字库一个字符所占的长宽 */  
  
void gr_blit(gr_surface source, int sx, int sy, int w, int h, int dx, int dy);  /* 填充由source指定的图片 */  
unsigned int gr_get_width(gr_surface surface);   /* 获取图片宽度 */  
unsigned int gr_get_height(gr_surface surface);  /* 获取图片高度 */  
/* 根据图片创建显示资源数据,name为图片在mk文件指定的相对路径 */  
int res_create_surface(const char* name, gr_surface* pSurface);  
void res_free_surface(gr_surface surface);       /* 释放资源数据 */

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