Android14音频子系统 - 系统框架概述

perface

1、参考资料来源于各个系统版本，注意分辨差异，代码部分尽量以高版本作为例子

2、音频子系统作为最复杂的子系统之一；

3、只能作为参考（很多内容都是基于笔者的知识水平的一个补充，重点和技巧记录），细节要去看完整教程；

4、由于Android版本多，文章中存在大量引用资料，这些资料不一定是准确，持续更正中

2、系统程序分析方法
1）加入log，并跟着log一步步分析 -logcat；
2）利用ChatGPT提供基础概念解析 & 代码解析 & 设计原理；

3、目标
1）提供查阅代码的线索、思路；
2）能够根据日志进行快读的代码分析；
3）区分代码层次，为定制系统提供思路；
4）站在前人的肩膀上进一步探究；

4、action
务必根据本文提供的线索 去看源代码，所有的细节都在代码里面，所有的资料也只不过是代码的抽象映射

代码里面庞大的数据结构和错综复杂的关系，只有投入其中才能真正体会，理清所有细节需要花费大量时间，学习时先把握重点（框架和主要流程，细节等到需要时再去深究）

5、带着疑问去了解
1、音频系统的数据如何处理，编解码需要了解认识？
2、结合当前的调试和对Android系统的了解，以音频系统作为实践；
1）编译结构如何？
2）各种结构体如何梳理？
3）如何处理实际问题？
4）将各个新的知识点一一记录！

1、术语概念

1、
音频格式三要素：rate(48khz)、channel(5.1)、bit(8/16bit)
设备种类：蓝牙、喇叭、带麦克风耳机、耳机等等
厂商一般都封装音频驱动，不开放！2、
retention  保留接口
glitch 故障
benchmark : 基准测试程序

2、多种多样的框架图

网络上存在各式各样的音频子系统框架图，实在让人眼花缭乱，但从不同的框架图可以多维度地考察音频子系统的本质，有更立体的印象，因为每个不同的框架图都站在不同的角度去描述。

1）粗略框图

左边是传统linux视图，右图Android将User这一层再细分成4层（目的是实现向上提供便利，向下保持兼容）

2）从层级的角度来看音频框架

1、关键点说明

*从hal里面可以看出，适用于Android8以下

1、framework层的MediaPlayer/MediaPlayerService内部实现依赖 AudioTrack(播放)、AudioRecorder(录音)，这些类的设计都是framework为便利上层应用开发所设计的，以AudioTrack/AudioRecorder为主线进行分析即可

2、Native层的AudioFlinger管理着系统中的输入输出音频流，并承担着音频数据的混合，通过读写Audio硬件实现音频数据的输入输出功能；AudioPolicyService是Audio系统的策略控制中心，掌管系统中声音设备的选择和切换、音量控制等。AudioFlinger和AudioPolicyService是系统层最重要的逻辑实现。

3、音频系统的HAL层，相较于其它子系统，需要考虑更多

1）对接Tinyalsa（早期是ALSA-lib）；

2）音频设备存在很大的差异；

3）由于Android更新相当频繁，需要设计统一的接口（audio_hw_device、audio_stream_out、audio_stream_in）；

3、tinyalsa是linux开源库，目的是方便开发者操作Audio driver

4、Tinyalsa->Audio driver ->Audio devices 为 linux簇系统（Android属于其一）统一的音频通路；

2、Android的硬件抽象层

1）不同Android版本上硬件抽象层形式有所不同（系统迭代的结果，现存的资料鱼龙混杂，确实让人难以区分）

1、hal库（Android8以下）；2、hidl（Android8-Android10）；3、aidl（Android10以上）

2）以厂商提供的hal库为例

是各个平台开发过程中主要关注和独立完成的部分，框架类的由Android google团队来维护和迭代

厂商提供的HAL库：audio.a2dp.default.so、audio.primary.default.so、audio.usb.default.so

，分别驱动蓝牙a2dp设备、主音频系统、usb音频设备，对应的配置文件有两个版本，分别：

1）低版本(<Android 7.0)的audio_policy.conf

2）高版本的(>Android 7.0)audio_policy_configuration.xml

3）从类的角度来看音频框架

层级调用关系

后续分析对应层级时再体现细节

4）从文件分布上来看音频框架

5）从进程的角度来看音频框架

参考Android13

1、AndroidSystem.java\AudioManager.java打包在Framework.jar中

2、APP进程用到的AudioTrack.java同样打包在Framework.jar中

3、AudioService用于管理音频设备路由策略，即java层对AudioPolicyService封装

6）notes

1、java层很少算法操作，大多数都是逻辑（if-else）处理，封装native的操作，方便上层调用；

2、调用/回调 的含义：比如java->cpp、cpp->java (接口名一般为 callback、notify)；

3、Android系统更新十分频繁！

4、了解完架构之后，应进一步分析每个层级的内容 以及 层级之间的通讯；

3、代码目录

所在层次	名称	代码路径
Application	应用(调用系统库，实现用户逻辑)	实现android中对应的类及方法MediaPlayer、MediaRecorder、AudioTrack、AudioRecorder
framework	android (此部分链接到应用)	Framework.jar //代码引用语句：import android.media.* android/frameworks/base/media/java/android/media
	service (系统服务)	Framework java服务 android/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java android/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/audio
	JNI(过渡到native)	Android层的JNI，Audio的JNI是其中的一个部分 android/frameworks/base/core/jni //libandroid_runtime.so
	NDK	android/frameworks/av/media 一、libaudioclient, JNI层通过此lib远程访问native层的audioflinger/audiopolicyservice接口 android\frameworks\av\media\audioserver android\frameworks\av\media\libaudioclient 二、audioserver进程 android/frameworks/av/services/audioflinger //libaudioflinger.so android/frameworks/av/services/audiopolicy/service //libaudiopolicyservice.so
	hal	1.hal库 android\hardware\libhardware 2.旧的hal库 android\hardware\libhardware_legacy
	tinyalsa	android\external\tinyalsa
kernel	ALSA	android\kernel\fusion\4.19\sound*

建议根据以上路径建立一个代码工程，没有任何资料比代码更有参考意义