Camera2（api2）打开过程(一)

た入场券 2022-06-11 07:50 262阅读 0赞

C++层log的输出，如果不全，可以调整log的级别：

adb shell dumpsys media.camera -v 1 ，至少改成>=1。

Camera2 打开过程

public void onCreateTasks(Bundle state)@ CameraActivity.java{
    
           mFirstRunDialog = new FirstRunDialog(this,
    
                  getAndroidContext(),
    
                  mResolutionSetting,
    
                  mSettingsManager,
    
                  mOneCameraManager,
    
                  newFirstRunDialog.FirstRunDialogListener() {
    
               @Override
    
               public void onFirstRunStateReady() {
    
                    // Run normal resume tasks.
    
                    resume();
    
               }
    
    }

private void resume()@CameraActivity.java{
    
             mCurrentModule.resume();
    
    }

public void resume()@CaptureModule.java{
    
           if (texture != null) {
    
               initSurfaceTextureConsumer();
    
               guard.mark("initSurfaceTextureConsumer");
    
           }       
    
    }

private void initSurfaceTextureConsumer()@CaptureModule.java{
    
             reopenCamera();
    
    }

private void reopenCamera() @CaptureModule.java{
    
             openCameraAndStartPreview();
    
    }

在打开Camera设备，预览，拍照的过程中有几个比较重要的回调：

1、 OneCamera.OpenCallback @OneCamera.java

2、 CameraDevice. StateCallback@ CameraDevice.java

3、 CameraCaptureSession. StateCallback@ CameraCaptureSession.java

4、 CameraCaptureSession.CaptureCallback @ CameraCaptureSession.java

5、 OneCamera.CaptureReadyCallback@ OneCamera.java

这些回调的执行过程：

Step1，CameraManager调用openCamera后，会执行CameraDevice.StateCallback这个回调，重写其中的onOpened方法：

Camera2OneCameraOpenerImpl.java

mCameraManager.openCamera(cameraKey.getValue(), new CameraDevice.StateCallback() {
    public void onOpened(CameraDevice device) {
    OneCamera oneCamera = OneCameraCreator.create(
                                        device,
                                        characteristics,
                                        mFeatureConfig,
                                        captureSetting,
                                        mDisplayMetrics,
                                        mContext,
                                        mainThread,
                                        imageRotationCalculator,
                                        burstController,
                                        soundPlayer, fatalErrorHandler);
    
    openCallback.onCameraOpened(oneCamera);
    }
    }

其中 OneCameraCreator.create会创建一个Camera实例，具体调用那个OneCameraFactory来生成实例，依赖于camera支持的level，最终生成的camera实例都是GenericOneCameraImpl类型的。

Step2，在Step1的onOpened方法中，又会回调OpenCallback，执行其中重写的onCameraOpened方法。这里的openCallback变量是在CaptureModule.java中的openCameraAndStartPreview调用中传递过来的。

CaptureModule.java

mOneCameraOpener.open(cameraId,captureSetting, mCameraHandler, mainThread,
    
             imageRotationCalculator,mBurstController, mSoundPlayer,
    
             new OpenCallback() {
    
                       publicvoid onCameraOpened(@Nonnull final OneCamera camera) {
    
                                camera.startPreview(newSurface(getPreviewSurfaceTexture()),
    
                                         new CaptureReadyCallback() {
    
                                             public voidonReadyForCapture() {……}
    
                                        }
    
                      }
    
    }

在camera打开成功后，调用camera实例的startPreview开启预览。

Step3，在Step2的onCameraOpened中，会调用oneCameraImpl的startPreview方法，这个过程中会以异步的方式创建一个capture session，然后createCaptureSession中如果成功配置了输入输出流，又回调了CameraCaptureSession.StateCallback中的onConfigured方法，同时把创建的CameraCaptureSession对象传了过来。

OneCameraImpl.java

public void startPreview(SurfacepreviewSurface, CaptureReadyCallback listener) {
    
    mDevice.createCaptureSession(outputSurfaces,new CameraCaptureSession.StateCallback() {
    
             public void onConfigured(CameraCaptureSession session) {
    
                       boolean success =repeatingPreview(null);
    
                       listener.onReadyForCapture();
    
             }
    
    }

值得一提的是调用stateCallback的onConfigured方法，是在CallbackProxies$SessionStateCallbackProxy中利用类似委托的模式调用了CameraCaptureSession.StateCallback.class的onConfigured方法，并携带参数CameraCaptureSession session。

public static class SessionStateCallbackProxy
                extends CameraCaptureSession.StateCallback {
            public void onConfigured(CameraCaptureSession session) {
                mProxy.invoke("onConfigured", session);
            }
    }

Step4，在上一步的onConfigured中，通过repeatingPreview调用setRepeatingRequest开启预览，这个过程会提交一个拍照的request到captureSession中，如果开启预览成功，会调用listener.onReadyForCapture();这里的listener是CaptureReadyCallback类型的，是在CaptureModule.java中的openCameraAndStartPreview中传递的实例（camera.startPreview(...new CaptureReadyCallback())），表示做好了拍照的准备。

还会回调CameraCaptureSession.CaptureCallback，调用其中的方法：onCaptureCompleted，这个调用也是利用委托的模式，具体是通过frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2/impl/CallbackProxies$DeviceCaptureCallbackProxy.java实现。

CameraCaptureSession.CaptureCallback这个callback主要是对frame元数据的监听。

OneCameraImpl.java

private boolean repeatingPreview(Objecttag) {
    
    //向相机设备发起获取图像的请求。
    
             mCaptureSession.setRepeatingRequest(builder.build(),mCaptureCallback,
    
                       mCameraHandler);
    
    }

值得注意的这里回调了mCaptureCallback中的onCaptureCompleted，接着看这个函数的处理：

private finalCameraCaptureSession.CaptureCallback mCaptureCallback =
    
             newCameraCaptureSession.CaptureCallback() {
    
             publicvoid onCaptureCompleted(CameraCaptureSession session,
    
                       CaptureRequestrequest, TotalCaptureResult result) {
    
             if(mCaptureQueue.getFirst().setCaptureResult(result)
    
                       .isCaptureComplete()){
    
                       capture= mCaptureQueue.removeFirst();
    
             }
    
             OneCameraImpl.this.onCaptureCompleted(capture);
    
             }
    };

根据sCaptureImageFormat，这里会获取到RAW数据，或者jpeg数据，原数据以dng文件的形式保存。

oneCameraImpl.java

private void onCaptureCompleted(InFlightCapture capture) {
    
             if(sCaptureImageFormat == ImageFormat.RAW_SENSOR) {
    
                       FiledngFile = new File(RAW_DIRECTORY, capture.session.getTitle() +".dng");
    
                       writeDngBytesAndClose(capture.image,capture.totalCaptureResult,
    
                                mCharacteristics,dngFile);
    
             }else {
    
                       saveJpegPicture(imageBytes,capture.parameters, capture.session,
    
                                capture.totalCaptureResult);
    
             }

\----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

private void openCameraAndStartPreview() @CaptureModule.java{
    
             mOneCameraOpener.open(…);
    
    }

public void open(
    
               final CameraId cameraKey,
    
               final OneCameraCaptureSetting captureSetting,
    
               final Handler handler,
    
               final MainThread mainThread,
    
               final ImageRotationCalculator imageRotationCalculator,
    
               final BurstFacade burstController,
    
               final SoundPlayer soundPlayer,
    
               final OpenCallback openCallback,
    
               final FatalErrorHandler fatalErrorHandler)@Camera2OneCameraOpenerImpl.java{
    
     
    
             mCameraManager.openCamera(cameraKey.getValue(),new CameraDevice.StateCallback() {
    
                    @Override
    
                    public voidonDisconnected(CameraDevice device) {
    
                        if (isFirstCallback) {
    
                            isFirstCallback =false;
    
                            // If the camera isdisconnected before it is opened
    
                            // then we must callclose.
    
                            device.close();
    
                           openCallback.onCameraClosed();
    
                        }
    
                    }
    
     
    
                    @Override
    
                    public void onClosed(CameraDevicedevice) {
    
                        if (isFirstCallback) {
    
                            isFirstCallback =false;
    
                           openCallback.onCameraClosed();
    
                        }
    
                    }
    
     
    
                    @Override
    
                    public voidonOpened(CameraDevice device) {
    
                        if (isFirstCallback) {
    
                            isFirstCallback =false;
    
                            try {
    
                               CameraCharacteristics characteristics = mCameraManager
    
                                       .getCameraCharacteristics(device.getId());
    
                                // TODO: Setboolean based on whether HDR+ is
    
                                // enabled.
    
                                OneCamera oneCamera= OneCameraCreator.create(
    
                                        device,
    
                                       characteristics,
    
                                       mFeatureConfig,
    
                                       captureSetting,
    
                                        mDisplayMetrics,
    
                                        mContext,
    
                                        mainThread,
    
                                       imageRotationCalculator,
    
                                       burstController,
    
                                        soundPlayer, fatalErrorHandler);
    
     
    
                                if (oneCamera !=null) {
    
                                   openCallback.onCameraOpened(oneCamera);
    
                                } else {
    
                                    Log.d(TAG,"Could not construct a OneCamera object!");
    
                                   openCallback.onFailure();
    
                                }
    
                            } catch(CameraAccessException e) {
    
                            } catch(OneCameraAccessException e) {
    
                            }
    
                        }
    
                    }                
    
    }
    
    }

总结下几个回调接口的函数：

先说应用层的OneCamera.java中的：

OpenCallback，当一个Camera被打开或者打开失败时会调用其中的方法。具体实例是在CaptureModule中，通过mOneCameraOpener(Camera2OneCameraOpenerImpl)的open方法，传入了这个OpenCallback的回调。

public static interface OpenCallback {
    
    //camera成功打开时调用
    
             publicvoid onCameraOpened(@Nonnull OneCamera camera);
    
    //打开camera失败时调用。
    
             publicvoid onFailure();
    
    //在尝试打开camera时，如果camera被关闭或者断开连接了，会调用。
    
             publicvoid onCameraClosed();
    
    }

这个回调是在Camera成功打开的前提下，才会回调，具体实例在CaptureModule中，onCameraOpened回调被执行时，通过mCamera(OneCameraImpl.java)调用startPreview设置了CaptureReadyCallback，然后在CameraCaptureSession.StateCallback()的onConfigured回调被执行时，并且启动预览成功时，回调了其中的onReadyForCapture方法。

public static interfaceCaptureReadyCallback {
    
    //系统准备发出拍照请求时调用。
    
             publicvoid onReadyForCapture();
    
    //系统还没准备好发出拍照请求就出错了，比如camera配置失败等，这时会调用。
    
             publicvoid onSetupFailed();
    
    }

然后看下Framework层的两个回调接口，

CameraDevice.java

一个Camera实例必须提供CameraManager\#openCamera这个方法来打开camera设备，比如在Camera2OneCameraOpenerImpl.java的open方法中就调用了mCameraManager.openCamera方法。

这个回调是状态更新，包括设备完成启动相关的通知(这里说的完成启动是指允许调用createCaptureSession方法)，包括设备断开或者关闭，或者意想不到的设备错误。

public static abstract class StateCallback{
    
    //这个方法是必须要实现的，在设备完成打开时调用。
    
             publicabstract void onOpened(@NonNull CameraDevice camera);
    //在camera设备被关闭时调用，后面如果再尝试调用cameradevice的任何方法都会抛出异常，IllegalStateException
    
             publicvoid onClosed(@NonNull CameraDevice camera)
    
    //这个方法必须要实现，当camera设备不再可用时调用。如果打开camera失败，调用onDisconnected，就不在调用onOpened了。在disconnected之后，再调用camera设备的其他方法都会抛出CameraAccessException，断开连接的原因有：安全策略或权限的改变，物理层的断开或移除了cameradevice，被更高优先级的cameraclient所需要。
    
             publicabstract void onDisconnected(@NonNull CameraDevice camera);
    
    //这个方法必须实现，当cameradevice遇到严重错误时会调用。
    
             publicabstract void onError(@NonNull CameraDevice camera, @ErrorCode int error);
    
    }

CameraCaptureSession.java

通过提供一组目标output Surfaces作为CameraDevice\#createCaptureSession的参数，可以创建一个createCaptureSession；或者提供一个(android.hardware.camera2.params.InputConfiguration)和一组目标outputsurfaces作为CameraDevice\#createReprocessableCaptureSession的参数，可以创建一个可重复处理的capture session，一旦创建，这个session就是active的，直到有一个新的session被这个camera device创建，或者camera device被关闭了。

所有的capture sessions都可以用来capturing images，但是只有reprocessable capture sessions可以在同一个session上重复的处理imagescaptured。

创建一个session是一个很昂贵的操作，可能需要几百毫秒，因为需要配置camera device的internal pipelines，还要分配内存缓冲区以便发送images到指定的目标。所以这个创建的完成是异步的，createCaptureSession和createReprocessableCaptureSession会发送一个ready-to-use CaptureSessionde回调给它的监听者，这个调用是在CameraCaptureSession.StateCallback的onConfigured回调中处理的，它的监听者就是CaptureReadyCallback，如果配置失败，就会回调CameraCaptureSession.StateCallback\#的onConfigureFailed。这个过程的实例：CaptureModule中，通过mCamera(OneCameraImpl)调用startview，同时设置了CaptureReadyCallback回调，并重写了其onReadyForCapture方法，在startview的过程中会通过调用CameraDevice的createCaptureSession创建一个capturesession，同时设置了CameraCaptureSession.StateCallback的回调，并重写其onConfigured，这样在session配置成功后，就会回调onConfigured，进而在onConfigured中回调CaptureReadyCallback的onReadyForCapture方法。

任何在session ready之前提交的capture requests都会入队，一旦session变为ready就开始capture，万一session没有配置成功，onConfigureFailed会被调用，同时所有入队的capture requests会被丢弃。

如果camera device创建了一个新的session，那么前一个session会关闭，相关的回调onClosed被调用，如果session被关闭了，再去调用它的方法就会抛出IllegalStateException。

StateCallback 接收cameracapture session的状态更新。

public static abstract class StateCallback{
    
    //当camera device完成了自身的配置，session可以开始处理capturerequests时，这个方法会被调用。
    
    如果已经有capture requests已经在这个session上排队，一旦这个回调被调用就开始处理，在这个调用callback后，会去调用onActive。
    
    如果还没有capture requests提交，在这个调用后，这个session会去调用onReady。
    
             publicabstract void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession session);
    
    //如果session不能做为requested被配置，回调这个方法，可能的情况有：一组请求的outputs包含了不支持的大小，或者一次请求有太多的outputs。
    
             publicabstract void onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession session);
    
    }

CaptureCallback 跟踪CaptureRequest提交到到cameraDevice的进度。

public static abstract class CaptureCallback {
    
    //当cameradevice已经开始为请求捕获输出图像，在图像曝光的起点，或者当camerdevice已经开始为请求处理输入图像时，这个方法被调用。
    
    对于一个正常的拍照请求，这个方法恰好是在开始捕获第一帧时被调用，所以最接近的时间是播放快门音，或者触发拍照UI的标识。
    
             publicvoid onCaptureStarted(@NonNull CameraCaptureSession session,
    
                       @NonNullCaptureRequest request, long timestamp, long frameNumber)
    
    //当图像拍摄执行了部分进度，来自图像拍摄的一些结果数据（不是全部）是可用的，这时调用onCaptureProgressed，
    
    其中的参数partialResult包含了完整结果字段的一些子集，在每次拍摄时，这个方法可能调用多次，给出的结果字段最多只会出现在一次的部分捕获中。最后，onCaptureCompleted调用时，result会包含所有字段（特别指出的是，所有字段的联合体是由所有的部分结果组合成的总的结果）
    
             publicvoid onCaptureProgressed(@NonNull CameraCaptureSession session,
    
                       @NonNullCaptureRequest request, @NonNull CaptureResult partialResult)
    
    //当图片capture全部完成，并且所有的结果metadata数据可用时，调用这个方法
    
             publicvoid onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session,
    
                       @NonNullCaptureRequest request, @NonNull TotalCaptureResult result)
    
    }

下面进入到Camera Framework层，CameraManager.java。

通常情况下，如果一个前端的Activity运行在你的应用进程，你的进程有机会得到一个较高的优先级，当调用openCamera方法访问camera时是会成功的，即使这个camera设备正被另外的一个camera Client使用。任何低优先级的应用是可能失去对camera的控制的，然后收到回调：android.hardware.camera2.CameraDevice.StateCallback\#onDisconnected。

一旦camera成功打开，CameraDevice.StateCallback\#onOpened这个回调随着新打开的设备会被调用，camera设备通过调用CameraDevice\#createCaptureSession和CameraDevice\#createCaptureRequest准备操作。

因为Camera设备的打开是异步的，任何异步的操作完成返回后，Camera实例会对他们排队，直到camera启动完成，启动完成会有回调：CameraDevice.StateCallback\#onOpened onOpened，然后，那些pending的操作就会被顺序的执行。

如果camera在初始化时断开了，CameraDevice.StateCallback\#onDisconnected会被调用，CameraDevice.StateCallback\#onOpened会被跳过。

如果打开camera失败，会有CameraDevice.StateCallback\#onError这个回调，后面再对这个camera设备的调用都会抛出异常：CameraAccessException。

Framework/base/core/java/android/hardware/camera2/CameraManager.java
    
       public void openCamera(@NonNull String cameraId,
    
               @NonNull final CameraDevice.StateCallback callback, @Nullable Handler handler)
    
               throws CameraAccessException@ CameraManager.java {
    
             openCameraForUid(cameraId,callback, handler, USE_CALLING_UID);
    
    }

public void openCameraForUid(@NonNullString cameraId,
    
               @NonNull final CameraDevice.StateCallback callback, @Nullable Handlerhandler,
    
               int clientUid)
    
               throws CameraAccessException@ CameraManager.java {
    
             openCameraDeviceUserAsync(cameraId,callback, handler, clientUid);
    
    }

下面的代码进入到CameraService中，所以我们先看CameraService的启动：

CameraServer有自己的.rc文件：framework/av/camera/cameraserver/cameraserver.rc，

service cameraserver/system/bin/cameraserver
    
       class main
    
       user cameraserver
    
       group audio camera input drmrpc
    
       ioprio rt 4
    
    writepid /dev/cpuset/camera-daemon/tasks /dev/stune/top-app/tasks

所以CameraService是通过cameraserver.rc启动的，它自己是一个单独的进程，这是android7.0的版本，在之前的版本可能是在mediaServer中启动的。

frameworks/av/camera/cameraserver/Main\_cameraserver.cpp

main_cameraserver.cpp{
    
       sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    
       sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
    
    ALOGI("ServiceManager:%p", sm.get());
    
    //这句调用会启动cameraService
    
    CameraService::instantiate();
    
    //这2句调用，使进程进入到类似Binder_loop的循环。
    
       ProcessState::self()->startThreadPool();
    
       IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    
    }

instantiate()调用是CameraService的父类BinderService中的方法。从CameraService.h可以看到这个继承关系。

CameraService.h{
    
             classCameraService :
    
                       publicBinderService<CameraService>,
    
    }

BinderService是一个模板类，这里的SERVICE就是CameraService，接下来完成CameraService的注册，具体是在publish方法中，调用了sm->addService()，其中的参数SERVICE::getServiceName()调用的CameraService.h中的：

// Implementation of BinderService<T>

static char const* getServiceName() {return "media.camera"; }
    
    CameraService对应的服务名是media.camera。
    
     
    
    template<typename SERVICE>
    
    BinderService.h{
    
             staticvoid instantiate() { publish(); }
    
    static status_tpublish(bool allowIsolated = false) {
    
           sp<IServiceManager> sm(defaultServiceManager());
    
           return sm->addService(
    
                   String16(SERVICE::getServiceName()),
    
                    new SERVICE(), allowIsolated);
    
        }       
    
    }

下面就开始获取CameraService的句柄，调用CameraService中的connectDevice函数。

private CameraDevice openCameraDeviceUserAsync(String cameraId,
    
               CameraDevice.StateCallback callback, Handler handler, final int uid)
    
               throws CameraAccessException@ CameraManager.java {
    
    }

续：[camera2（api2）的打开预览过程][camera2_api2]

[camera2_api2]: http://blog.csdn.net/lin20044140410/article/details/77440164