本文主要介绍Android MediaPlayer的架构,主要由OpenCore 里的PV Player来实现的。


1.概述

Android的MediaPlayer包含了Audio和Video的播放功能,Music和Video两个应用程序都是调用MediaPlayer实现的。


代码主要分布在以下的目录中:

JAVA程序的路径:

packages/apps/Music/src/com/android/music/


JAVA类的路径:

frameworks/base/media/java/android/media/MediaPlayer.java


JAVA本地调用部分(JNI):

frameworks/base/media/jni/android_media_MediaPlayer.cpp

编译为 libmedia_jni.so


头文件:

frameworks/base/include/media/


多媒体库:

frameworks/base/media/libmedia/

编译为 libmedia.so


多媒体服务:

frameworks/base/media/libmediaplayerservice/

编译为 libmediaplayerservice.so


具体实现:

external/opencore/

编译为 libopencoreplayer.so


libopencoreplayer.so是主要的实现部分,其他的库基本上都是在其上建立的封装和为建立进程间通讯的机制。


2.框架


 

在各个库中,libmedia.so位于核心的位置,它对上层的提供的接口主要是MediaPlayer类,libmedia_jni.so通过调用MediaPlayer类提供对JAVA的接口,并且实现了android.media.MediaPlayer类。

libmediaplayerservice.so是Media的服务器,它通过继承libmedia.so的类实现服务器的功能,而libmedia.so中的另外一部分内容则通过进程间通讯和libmediaplayerservice.so进行通讯。libmediaplayerservice.so的真正功能通过调用PV Player来完成。
MediaPlayer部分的头文件在frameworks/base/include/media/目录中,这个目录是和libmedia.so库源文件的目录frameworks/base/media/libmedia/相对应的。主要的头文件有以下几个:
IMediaPlayer.h
IMediaPlayerClient.h
IMediaPlayerService.h
mediaplayer.h
MediaPlayerInterface.h

mediaplayer.h提供了对上层的接口,而其他的几个头文件都是提供一些接口类(即包含了纯虚函数的类),这些接口类必须被实现类继承才能够使用。

整个MediaPlayer库和调用的关系如下图所示:

 

 

 

运行的时候,大致可以分成Client和Server两个部分,分别在两个进程中运行,使用Binder机制实现IPC通讯。从框架结构上来看,IMediaPlayerService.h、IMediaPlayerClient.h和MediaPlayer.h三个类定义了MeidaPlayer的接口和架构,MediaPlayerService.cpp和mediaplayer.cpp两个文件用于MeidaPlayer架构的实现,MeidaPlayer的具体功能在PVPlayer(库libopencoreplayer.so)中的实现。

2.1 IMediaPlayerClient.h   
描述一个MediaPlayer客户端的接口

class IMediaPlayerClient: public IInterface
{
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(MediaPlayerClient);
    virtual void notify(int msg, int ext1, int ext2) = 0;
};

class BnMediaPlayerClient: public BnInterface<IMediaPlayerClient>
{
public:
    virtual status_t  onTransact( uint32_t code,
                                  const Parcel& data,
                                  Parcel* reply,
                                  uint32_t flags = 0);
};


在定义中,IMediaPlayerClient类继承IInterface,并定义了一个MediaPlayer客户端的接口,BnMediaPlayerClient继承了BnInterface<IMediaPlayerClient>,这是为基于Android的基础类Binder机制实现在进程通讯而构建的。事实上,根据BnInterface类模版的定义,BnInterface<IMediaPlayerClient>类相当于双继承了BnInterface和ImediaPlayerClient,这是Android一种常用的定义方式。

2.2 mediaplayer.h
对外的接口类,它最主要是定义了一个MediaPlayer类:

class MediaPlayer : public BnMediaPlayerClient
{
public:
    MediaPlayer();
    ~MediaPlayer();
    void onFirstRef();
    void disconnect();
    status_t    setDataSource(const char *url);
    status_t    setDataSource(int fd, int64_t offset, int64_t length);
    status_t    setVideoSurface(const sp<Surface>& surface);
    status_t    setListener(const sp<MediaPlayerListener>& listener);
    status_t    prepare();
    status_t    prepareAsync();
    status_t    start();
    status_t    stop();
    status_t    pause();
    bool        isPlaying();
    status_t    getVideoWidth(int *w);
    status_t    getVideoHeight(int *h);
    status_t    seekTo(int msec);
    status_t    getCurrentPosition(int *msec);
    status_t    getDuration(int *msec);
    status_t    reset();
    status_t    setAudioStreamType(int type);
    status_t    setLooping(int loop);
    status_t    setVolume(float leftVolume, float rightVolume);
    void    notify(int msg, int ext1, int ext2);
    static    sp<IMemory>    decode(const char* url, uint32_t *pSampleRate, int* pNumChannels);
    static    sp<IMemory>    decode(int fd, int64_t offset, int64_t length, uint32_t *pSampleRate, int* pNumChannels);
//……
}



从接口中可以看出MediaPlayer类刚好实现了一个MediaPlayer的基本操作,例如播放(start)、停止(stop)、暂停(pause)等。

另外的一个类DeathNotifier在MediaPlayer类中定义,它继承了IBinder类中的DeathRecipient类:

class DeathNotifier: public IBinder:: DeathRecipient
{
public:
    DeathNotifier() {}
    virtual ~DeathNotifier();
    virtual void binderDied(const wp<IBinder>& who);
};


事实上,MediaPlayer类正是间接地继承了IBinder,而MediaPlayer:: DeathNotifier类继承了IBinder:: DeathRecipient,这都是为了实现进程间通讯而构建的。

2.3 IMediaPlayer.h
主要的的内容是一个实现MediaPlayer功能的接口:

class IMediaPlayer: public IInterface
{
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(MediaPlayer);
    virtual void    disconnect() = 0;
    virtual status_t    setVideoSurface(const sp<ISurface>& surface) = 0;
    virtual status_t    prepareAsync() = 0;
    virtual status_t    start() = 0;
    virtual status_t    stop() = 0;
    virtual status_t    pause() = 0;
    virtual status_t    isPlaying(bool* state) = 0;
    virtual status_t    getVideoSize(int* w, int* h) = 0;
    virtual status_t    seekTo(int msec) = 0;
    virtual status_t    getCurrentPosition(int* msec) = 0;
    virtual status_t    getDuration(int* msec) = 0;
    virtual status_t    reset() = 0;
    virtual status_t    setAudioStreamType(int type) = 0;
    virtual status_t    setLooping(int loop) = 0;
    virtual status_t    setVolume(float leftVolume, float rightVolume) = 0;
};

class BnMediaPlayer: public BnInterface<IMediaPlayer>
{
public:
    virtual status_t    onTransact( uint32_t code,
                                    const Parcel& data,   
                                    Parcel* reply,
                                    uint32_t flags = 0);
};



在IMediaPlayer类中,主要定义MediaPlayer的功能接口,这个类必须被继承才能够使用。值得注意的是,这些接口和MediaPlayer类的接口有些类似,但是它们并没有直接的关系。事实上,在MediaPlayer类的各种实现中,一般都会通过调用IMediaPlayer类的实现类来完成。


2.4 头文件IMediaPlayerService.h
描述一个MediaPlayer的服务,定义方式如下所示:

class IMediaPlayerService: public IInterface
{
public:
    DECLARE_META_INTERFACE(MediaPlayerService);
    virtual sp<IMediaPlayer> create(pid_t pid, const sp<IMediaPlayerClient>& client, const char* url) = 0;
    virtual sp<IMediaPlayer> create(pid_t pid, const sp<IMediaPlayerClient>& client, int fd, int64_t offset, int64_t length) = 0;
    virtual sp<IMemory> decode(const char* url, uint32_t *pSampleRate, int* pNumChannels) = 0;
    virtual sp<IMemory> decode(int fd, int64_t offset, int64_t length, uint32_t *pSampleRate, int* pNumChannels) = 0;
};

class BnMediaPlayerService: public BnInterface<IMediaPlayerService>
{
public:
    virtual status_t    onTransact( uint32_t code,
                                    const Parcel& data,
                                    Parcel* reply,
                                    uint32_t flags = 0);
};



由于有纯虚函数,IMediaPlayerService 以及BnMediaPlayerService必须被继承实现才能够使用,在IMediaPlayerService定义的create和decode等接口,事实上是必须被继承者实现的内容。注意,create的返回值的类型是sp<IMediaPlayer>,这个IMediaPlayer正是提供实现功能的接口。

3 实现
3.1 App
在packages/apps/Music/src/com/android/music/里的MediaPlaybackService.java文件中,包含了对MediaPlayer的调用。

在MediaPlaybackService.java中包含对包的引用:
import android.media.MediaPlayer;

在MediaPlaybackService类的内部,定义了MultiPlayer类:

private class MultiPlayer {
    private MediaPlayer mMediaPlayer = new MediaPlayer();
}

MultiPlayer类中使用了MediaPlayer类,其中有一些对这个MediaPlayer的调用,调用的过程如下所示:
mMediaPlayer.reset();
mMediaPlayer.setDataSource(path);
mMediaPlayer.setAudioStreamType(AudioManager.STREAM_MUSIC);
reset,setDataSource和setAudioStreamType等接口就是通过JAVA本地调用(JNI)来实现的。



3.2 Jni
在frameworks/base/media/jni/android_media_MediaPlayer.cpp中实现,其中android_media_MediaPlayer_reset函数的实现如下所示:

static void android_media_MediaPlayer_reset(JNIEnv *env, jobject thiz)
{
    sp<MediaPlayer> mp = getMediaPlayer(env, thiz);
    if (mp == NULL ) {
        jniThrowException(env, "java/lang/IllegalStateException", NULL);
        return;
    }
    process_media_player_call( env, thiz, mp->reset(), NULL, NULL );
}


先获取一个MediaPlayer指针,通过对它的调用来实现实际的功能。

register_android_media_MediaPlayer用于将gMethods注册为的类"android/media/MediaPlayer",其实现如下所示。
static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env)
{
    jclass clazz;
    clazz = env->FindClass("android/media/MediaPlayer");
// ......
    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));
}

"android/media/MediaPlayer"对应JAVA的类android.media.MediaPlayer。



3.3 libmedia.so

frameworks/base/media/libmedia/mediaplayer.cpp文件实现mediaplayer.h提供的接口,其中一个重要的片段如下所示:
const sp<IMediaPlayerService>& MediaPlayer::getMediaPlayerService()
{
    Mutex::Autolock _l(mServiceLock);
    if (mMediaPlayerService.get() == 0) {
        sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
        sp<IBinder> binder;
    do {
        binder = sm->getService(String16("media.player"));
        if (binder != 0)
        break;
        LOGW("MediaPlayerService not published, waiting...");
        usleep(500000); // 0.5 s
        } while(true);
        if (mDeathNotifier == NULL) {
        mDeathNotifier = new DeathNotifier();
    }
        binder->linkToDeath(mDeathNotifier);
        mMediaPlayerService = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);
    }
    LOGE_IF(mMediaPlayerService==0, "no MediaPlayerService!?");
    return mMediaPlayerService;
}


其中最重要的一点是binder = sm->getService(String16("media.player"));这个调用用来得到一个名称为"media.player"的服务,这个调用返回值的类型为IBinder,根据实现将其转换成类型IMediaPlayerService使用。

一个具体的函数setDataSource如下所示:

status_t MediaPlayer::setDataSource(const char *url)
{
    LOGV("setDataSource(%s)", url);
    status_t err = UNKNOWN_ERROR;
    if (url != NULL) {
        const sp<IMediaPlayerService>& service(getMediaPlayerService());
        if (service != 0) {
            sp<IMediaPlayer> player(service->create(getpid(), this, url));
            err = setDataSource(player);
        }
    }
    return err;
}


在函数setDataSource函数中,调用getMediaPlayerService得到了一个IMediaPlayerService,又从IMediaPlayerService中得到了IMediaPlayer类型的指针,通过这个指针进行具体的操作。

其他一些函数的实现也与setDataSource类似。
libmedia.so中的其他一些文件与头文件的名称相同,它们是:
libs/media/IMediaPlayerClient.cpp
libs/media/IMediaPlayer.cpp
libs/media/IMediaPlayerService.cpp

为了实现Binder的具体功能,在这些类中还需要实现一个BpXXX的类,例如IMediaPlayerClient.cpp的实现如下所示:

class BpMediaPlayerClient: public BpInterface<IMediaPlayerClient>
{
public:
    BpMediaPlayerClient(const sp<IBinder>& impl)
    : BpInterface<IMediaPlayerClient>(impl){}
    virtual void notify(int msg, int ext1, int ext2)
    {
        Parcel data, reply;
        data.writeInterfaceToken(IMediaPlayerClient::getInterfaceDescriptor());
        data.writeInt32(msg);
        data.writeInt32(ext1);
        data.writeInt32(ext2);
        remote()->transact(NOTIFY, data, &reply, IBinder::FLAG_ONEWAY);
    }
};


还需要实现定义宏IMPLEMENT_META_INTERFACE,这个宏将被展开,生成几个函数:
IMPLEMENT_META_INTERFACE(MediaPlayerClient, "android.hardware.IMediaPlayerClient");

以上的实现都是基于Binder框架的实现方式,只需要按照模版实现即可。其中BpXXX的类为代理类(proxy),BnXXX的类为本地类(native)。代理类的transact函数和本地类的onTransact函数实现对应的通讯。

3.4 libmediaservice.so
frameworks/base/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.cpp 实现服务"media.player",MediaPlayerService继承于BnMediaPlayerService,又定义了类Client,

MediaPlayerService::Client继承了BnMediaPlayer

class MediaPlayerService : public BnMediaPlayerService
{
    class Client : public BnMediaPlayer
}



在MediaPlayerService中具有如下一个静态函数instantiate:

void MediaPlayerService::instantiate() {
    defaultServiceManager()->addService(
    String16("media.player"), new MediaPlayerService());
}


在instantiate函数中,调用IServiceManager的一个函数addService,向其中增加了一个名为"media.player"的服务。
这个名为"media.player"的服务和mediaplayer.cpp中调用getService中得到的使用一样名称。因此,在这里调用addService增加服务在mediaplayer.cpp中可以按照名

称"media.player"来使用。这就是使用Binder实现进程间通讯的(IPC)的作用,事实上这个MediaPlayerService类是在服务中运行的,而mediaplayer.cpp调用的功能在应用中运行,二者并不是一个进程。但是在mediaplayer.cpp却像一个进程的调用一样调用MediaPlayerService的功能。

在MediaPlayerService.cpp中的createPlayer函数如下所示:

static sp<MediaPlayerBase> createPlayer(player_type playerType, void* cookie,
    notify_callback_f notifyFunc)
{
    sp<MediaPlayerBase> p;
    switch (playerType) {
        case PV_PLAYER:
            LOGV(" create PVPlayer");
            p = new PVPlayer();
            break;
        case SONIVOX_PLAYER:
            LOGV(" create MidiFile");
            p = new MidiFile();
            break;
        case VORBIS_PLAYER:
            LOGV(" create VorbisPlayer");
            p = new VorbisPlayer();
            break;
    }
//……
    return p;
}


在这里根据playerType的类型建立不同的播放器:对于大多数情况,类型将是PV_PLAYER,这时会调用了new PVPlayer()建立一个PVPlayer,然后将其指针转换成MediaPlayerBase来使用;对于Mini文件的情况,类型为SONIVOX_PLAYER,将会建立一个MidiFile;对于Ogg Vorbis格式的情况,将会建立一个VorbisPlayer(OGG Vobis是一种音频压缩格式,与MP3等的音乐格式类似,它具有完全免费、开放和没有专利限制的特点。)

值得注意的是PVPlayer、MidiFile和VorbisPlayer三个类都是继承MediaPlayerInterface,而MediaPlayerInterface又是继承MediaPlayerBase,因此三者具有相同接口类型。只有创建的时候会调用各自的构造函数,在创建之后,将只通过MediaPlayerBase接口来MediaPlayerBase控制它们。

在frameworks/base/media/libmediaplayerservice目录中,MidiFile.cpp的实现MidiFile,VorbisPlayer.cpp实现VorbisPlayer

3.5 libopencoreplayer.so
PV Player在external/opencore/中实现,是一个基于OpenCore的Player的实现。具体实现的文件为playerdriver.cpp。其中实现了两个类:PlayerDriver和PVPlayer。PVPlayer通

过调用PlayerDriver的函数实现具体的功能。