chromium for android Browser进程结构分析

java层与页面显示有关的类
1.ContentView.java
功能：ContentViewCore.java的封装类，继承自Android的FrameLayout控件，
提供了类似于Android WebView.java的接口。是android版chrome应用程序可以直接使用的类。
2.ContentViewCore.java
功能：native层WebContent在java端的封装类。包含管理ContentView生命周期所需要的主要功能。
3.ContentViewRenderView.java
功能：封装了SurfaceView.java,继承自Android的FrameLayout控件，
ContentView使用ContentViewRenderView来渲染自身内容。是android版chrome应用程序可以直接使用的类。
ContentViewRenderView.java中包含的SurfaceView在ContentViewRenderView的构造函数中
通过addView操作成为ContentViewRenderView的子View.从而加入到android的view系统中。
ContentViewRenderView.java的native层ContentViewRenderView
ContentViewRenderView继承Compositor::Client.
ContentViewCore.java的native层ContentViewCoreImpl
ContentViewCoreImpl继承ContentViewCore,NotificationObserver.

上述类之间的关系如下：

ContentViewCoreImpl直接调用content/browser/web_contents模块的功能，
content/browser/web_contents模块直接调用content/browser/renderer_host/模块的功能。
web_contents和renderer_host模块中的内容构成了Brower进程的主要结构.(参见)

ContentViewRenderView继承了Compositor::Client，所以ContentViewRenderView是Browser
进程中Compositor(android平台定义在compositor_impl_android.cc中)的客户端。
负责创建Compositor,为Compositor设置Surface，调用Compositor的合成动作等。
Compositor是位于Browser进程中的合成器，负责将render进程合成好的texture合成到on-screen surface的back buffer上。
这篇博客中我们只关注Browser进程中与页面渲染相关的结构。
以ContentViewCoreImpl为起点，可以理清Browser进程中web_contents模块和renderer_host模块的关系以及两者各自的内部结构。
以ContentViewRenderView为起点，可以理清Browser进程中Compositor模块的工作机制，
后面的内容分两个部分：
一.ContentViewCoreImpl引出的web_contents模块，renderer_host模块的内部结构，以及两者之间的联系。
二.ContentViewRenderView引出的Compositor模块的内部结构。(android平台的compositor定义在compositor_impl_android.cc中)。
下面我们分别介绍这两部分。
先分析第一部分。
一.ContentViewCoreImpl引出的web_contents模块，renderer_host模块的内部结构，以及两者之间的联系。
ContentViewCoreImpl包含两个重要的成员变量WebContentsImpl* web_contents_和scoped_refptr<cc::Layer> root_layer_。
WebContentsImpl是web_contents模块的核心类。
cc::Layer是需要合成的Layer的基类。.
下面我们看ContentViewCoreImpl中包含的WebContentsImpl* web_contents_是怎么创建的。
java层的ContentViewUtil类提供了一个接口可以创建native层WebContents.
ContentViewUtil.createNativeWebContents();
这个调用通过jni调用到native层的CreateNativeWebContents()(定义在content_view_util.cc中).
CreateNativeWebContents()调用content::WebContents::Create(),
content::WebContents::Create()的实现在web_contents_impl.cc中，具体创建的是WebContents的实现类WebContentsImpl。
所以java层ContentViewUtil.createNativeWebContents()接口创建了一个native层WebContentsImpl实例。
在java层的chrome应用程序中，这个实例通过ContentView.newInstance()传递给java层ContentView的构造函数。
java层ContentView的构造函数中创建了ContentViewCore的实例，并调用ContentViewCore.initialize(),
将native层的WebContentsImpl实例传递给了java层的ContentViewCore.
ContentViewCore::initialize(){
mNativeContentViewCore = nativeInit(mHardwareAccelerated,
nativeWebContents, viewAndroidNativePointer, windowNativePointer);
}
nativeInit()实际调用的是content_view_core_impl.cc中的Init()函数。
Init()函数中以native层WebContentsImpl实例为参数创建了ContentViewCoreImpl实例。
所以ContentViewCoreImpl中包含的WebContentsImpl* web_contents_实际指向的就是java层
ContentViewUtil.createNativeWebContents()创建的native层WebContentsImpl实例。
ContentViewCoreImpl的构造函数初始化列表中调用cc::Layer::Create()初始化了scoped_refptr<cc::Layer> root_layer_。
所以ContentViewCoreImpl中的root_layer_指向的是cc::Layer的实例。

下面我们看WebContentsImpl的内部结构。
我们看WebContentsImpl中包含的三个成员变量：
scoped_ptr<WebContentsViewPort> view_；
RenderViewHostDelegateView* render_view_host_delegate_view_;
RenderViewHostManager render_manager_；
view_和render_view_host_delegate_view_实际指向的都是WebContentsViewAndroid的实例。
WebContentsViewAndroid继承了WebContentsViewPort和RenderViewHostDelegateView。
WebContentsImpl::Init()函数创建了WebContentsViewAndroid实例，对view_和render_view_host_delegate_view_赋值。
WebContentsImpl::Init(){
view_.reset(CreateWebContentsView(
this, delegate, &render_view_host_delegate_view_));
}
android平台的CreateWebContentsView()定义在web_contents_view_android.cc中，
创建的是WebContentsViewAndroid实例。
WebContentsViewAndroid包含指向WebContentsImpl和ContentViewCoreImpl的指针变量。
其中，WebContentsImpl指针变量是WebContentsImpl::Init()函数创建WebContentsViewAndroid实例时将自身作为参数传入的。
ContentViewCoreImpl指针变量是ContentViewCoreImpl的构造函数调用ContentViewCoreImpl::InitWebContents()时将自身
作为参数通过调用<WebContentsViewAndroid::SetContentViewCore()传入的。
ContentViewCoreImpl::InitWebContents(){
static_cast<WebContentsViewAndroid*>(web_contents_->GetView())->
SetContentViewCore(this);
}
WebContentsImpl的构造函数初始化列表中创建了RenderViewHostManager实例。
RenderViewHostManager类为WebContentsImpl管理RenderViewHosts。是WebContentsImpl调用renderer_host模块的桥梁。
RenderViewHostManager类中包含renderer_host模块的核心类RenderViewHostImpl* render_view_host_。
RenderViewHostImpl继承了RenderWidgetHostImpl.
RenderWidgetHost包含一个重要的成员变量RenderWidgetHostViewPort* view_。
RenderWidgetHostView接口代表RenderWidgetHost的View部分，
RenderWidgetHost以及与它相关联的RenderProcessHost维护Model部分，即子renderer进程。
RenderWidgetHostView负责从周围环境接收事件，并将事件传递给RenderWidgetHost。
当RenderWidgetHost的内容发生变化时，RenderWidgetHostView负责实际显示这些内容。
RenderWidgetHostView 类层次结构:
RenderWidgetHostView - 公共接口.
RenderWidgetHostViewPort - 专门针对content/ 和 ports的私有接口.
RenderWidgetHostViewBase - 各平台通用的实现.
RenderWidgetHostViewWin, ... - 平台相关的实现。
RenderWidgetHostView的android平台实现类是RenderWidgetHostViewAndroid。
RenderWidgetHostViewAndroid包含的与网页合成相关的成员变量：
ContentViewCoreImpl* content_view_core_;
scoped_refptr<cc::TextureLayer> texture_layer_;
scoped_refptr<cc::Layer> layer_；
texture_layer_是包含render 进程产生的目标texture的layer,也是最终要合成到on-screen surface上的texture.
先看ContentViewCoreImpl* content_view_core_的具体指向。
前面讲过WebContentsViewAndroid包含指向ContentViewCoreImpl的指针变量，这个指针变量是通过如下调用传入的：
ContentViewCoreImpl::InitWebContents(){
static_cast<WebContentsViewAndroid*>(web_contents_->GetView())->
SetContentViewCore(this);
}
接着看WebContentsViewAndroid::SetContentViewCore()
{
RenderWidgetHostViewAndroid* rwhv = static_cast<RenderWidgetHostViewAndroid*>(
web_contents_->GetRenderWidgetHostView());
if (rwhv)
rwhv->SetContentViewCore(content_view_core_);
}
RenderWidgetHostViewAndroid::SetContentViewCore()将传入的ContentViewCoreImpl*指针变量保存在自己的成员变量ContentViewCoreImpl* content_view_core_中。
RenderWidgetHostViewAndroid的构造函数中调用cc::TextureLayer::Create()创建了TextureLayer的实例，并保存到成员变量scoped_refptr<cc::TextureLayer> texture_layer_中。
TextureLayer是Layer的具体子类，成员变量scoped_refptr<cc::Layer> layer_与scoped_refptr<cc::TextureLayer> texture_layer_指向同一实例。
RenderWidgetHostViewAndroid用到了ImageTransportFactoryAndroid的具体实现类（DirectGLImageTransportFactory或CmdBufferImageTransportFactory）来管理texture和合成同步。
ImageTransportFactoryAndroid的具体实现类CmdBufferImageTransportFactory封装了WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl。
CmdBufferImageTransportFactory::CmdBufferImageTransportFactory()的构造函数中创建了WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl的实例，surface_id参数为0，代表offscreen.负责管理render进程产生的含有网页内容的目标texture.
WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl是与GPU进程通信的类。
下面这个关系的建立发生在Browser进程中合成器：
RenderWidgetHostViewAndroid的scoped_refptr<cc::TextureLayer> texture_layer_是ContentViewCoreImpl的成员变量scoped_refptr<cc::Layer> root_layer_的子Layer.
这个关系的建立在RenderWidgetHostViewAndroid::SetContentViewCore()函数中。
RenderWidgetHostViewAndroid::SetContentViewCore()调用AttachLayers()。
RenderWidgetHostViewAndroid::AttachLayers()调用ContentViewCoreImpl::AttachLayer().
ContentViewCoreImpl::AttachLayer(){
root_layer_->AddChild(layer);
}
这样，RenderWidgetHostViewAndroid的scoped_refptr<cc::TextureLayer> texture_layer_就关联到了ContentViewCoreImpl的成员变量scoped_refptr<cc::Layer> root_layer_为根节点的cc::Layer树上。
上述类之间的关系如下图：

这里与网页合成密切相关的类是RenderWidgetHostViewAndroid，以及以ContentViewCoreImpl的成员变量scoped_refptr<cc::Layer> root_layer_为根节点的cc::Layer树结构。
这两个类会在分析Browser进程的Compositor工作原理时用到。
接下来分析第二部分

二.ContentViewRenderView引出的Compositor模块的内部结构(android平台的compositor定义在compositor_impl_android.cc中)。
ContentViewRenderView包含一个重要的成员变量 scoped_ptr<content::Compositor> compositor_。
先看这个成员变量的初始化过程：
java层ContentViewRenderView包含的SurfaceView调用
mSurfaceView.getHolder().addCallback(mSurfaceCallback)添加了一组回调接口。
其中surfaceCreated()回调接口的实现调用了ContentViewRenderView的native方法nativeSurfaceCreated(),并将SurfaceView对应的Surface传递给了native层的ContentViewRenderView::SurfaceCreated().
android的Surface类对应一块被屏幕合成器管理的raw buffer.
native层的ContentViewRenderView::SurfaceCreated()调用
ContentViewRenderView::InitCompositor(){
if (!compositor_)
compositor_.reset(Compositor::Create(this));
}
android平台的Compositor::Create()实现在compositor_impl_android.cc中。
Compositor::Create()创建了CompositorImpl的实例。
ContentViewRenderView::SurfaceCreated()在调用InitCompositor()创建了CompositorImpl后，
接着调用compositor_->SetSurface(jsurface)将android系统中的Surface类实例传递给CompositorImpl。
CompositorImpl包含以下成员变量：
ANativeWindow* window_;
int surface_id_；
scoped_refptr<cc::Layer> root_layer_;
scoped_ptr<cc::LayerTreeHost> host_;
先看ANativeWindow* window_的具体指向以及surface_id_的含义。
前面讲过ContentViewRenderView::SurfaceCreated()会调用compositor_->SetSurface(jsurface)将android系统中的Surface类实例传递给CompositorImpl。
CompositorImpl::SetSurface(){
window = ANativeWindow_fromSurface(env, surface);
if (surface)
window = ANativeWindow_fromSurface(env, surface);
if (window) {
SetWindowSurface(window);
......
}
}
即CompositorImpl::SetSurface()通过android系统中的Surface类实例得到ANativeWindow，并将这个ANativeWindow传递给SetWindowSurface()函数。
CompositorImpl::SetWindowSurface()将传递进来的ANativeWindow实例保存在自己的成员变量ANativeWindow* window_中，
CompositorImpl::SetWindowSurface()调用
surface_id_ = tracker->AddSurfaceForNativeWidget(window);
注册ANativeWindow到GpuSurfaceTracker，同时将GpuSurfaceTracker中产生的标识该ANativeWindow的surface_id保存到surface_id_中。
先看GpuSurfaceTracker的用途和结构。
GpuSurfaceTracker负责管理暴露给GPU进程使用的rendering surfaces.每个rendering surface都要在GpuSurfaceTracker中注册，并获得一个ID.
所有发给GPU进程的调用和从GPU进程发出的调用(除了CreateViewCommandBuffer)都通过rendering surface的ID来标识这个rendering surface.
GpuSurfaceTracker是线程安全的。
GpuSurfaceTracker通过一个内部结构SurfaceInfo来记录rendering surface的信息.每个rendering surface都由一个唯一的surface_id来标识。
surface_id和rendering surface组成一个键值对存储在map结构SurfaceMap中。
注册到GpuSurfaceTracker中的rendering surface分为两种：
一种由render进程控制GPU进程使用，渲染网页内容的各个层需要用到的rendering surface,这种surface对应的SurfaceInfo要包含如下信息：
renderer_id：使用该rendering surface的render进程ID;
renderer_widget_id:使用该rendering surface的render进程对应的Browser进程中的RenderWidgetHost的route id。
这种rendering surface我们在介绍render进程的内部结构时再详细介绍。
另一种rendering surface就是这里介绍的,由本地窗口系统提供的一块raw buffer(android平台由ANativeWindow标识)，
由Browser进程的合成器注册并控制使用，是render进程产生的texture的最终合成目的地。
这种surface对应的SurfaceInfo要包含gfx::AcceleratedWidget信息，gfx::AcceleratedWidget是本地窗口系统提供给合成器的，用来绘制像素的rendering surface.
android平台是ANativeWindow实例。
不需要render_id和render_widget_id信息，所以都置为0.
所以CompositorImpl中的ANativeWindow* window_代表android平台的窗口系统管理的一块raw buffer,是browser进程的合成器控制gpu进程使用的rendering surface,是网页内容最终合成的目的地；
CompositorImpl中的int surface_id_用来唯一标识ANativeWindow* window_。
CompositorImpl::CreateOutputSurface()中将surface_id_作为参数创建了WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl的实例，
并以WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl的实例为参数创建了cc::OutputSurface的实例，这个cc::OutputSurface的实例最终被传给了GLRenderer.
RenderWidgetHostViewAndroid用到了ImageTransportFactoryAndroid的具体实现类CmdBufferImageTransportFactory。

CmdBufferImageTransportFactory()负责管理消耗render进程产生的目标texture.
接下来看scoped_refptr<cc::Layer> root_layer_的具体指向。
java层ContentViewRenderView::setCurrentContentView()
通过JNI调用到native层ContentViewRenderView::SetCurrentContentView()，调用
CompositorImpl::SetRootLayer(),同时将ContentViewCoreImpl::GetLayer()作为参数传入。
CompositorImpl::SetRootLayer(){
root_layer_->RemoveAllChildren();
root_layer_->AddChild(root_layer);
}
所以我们知道了，第一部分中分析的ContentViewCoreImpl的成员变量scoped_refptr<cc::Layer> root_layer_为根节点的cc::Layer树传递到了CompositorImpl中，
变成了以CompositorImpl中的root_layer_为根节点。
CompositorImpl::root_layer_包含ContentViewCoreImpl::root_layer_,
ContentViewCoreImpl::root_layer_包含RenderWidgetHostViewAndroid::texture_layer_.
这三个cc::Layer组成了以CompositorImpl::root_layer_为根节点的Layer tree.
接下来看scoped_ptr<cc::LayerTreeHost> host_的具体创建。
CompositorImpl::SetWindowSurface()调用CompositorImpl::SetVisible().
CompositorImpl::SetVisible()调用 cc::LayerTreeHost::Create()创建了LayerTreeHost.
Compositor::InitializeWithFlags()通过DIRECT_CONTEXT_ON_DRAW_THREAD标识，决定是否将合成动作放在单独的线程中。
接下来看LayerTreeHost的结构。
scoped_ptr<Proxy> proxy_；
scoped_refptr<Layer> root_layer_;
scoped_ptr<PrioritizedResourceManager> contents_texture_manager_;
scoped_ptr<PrioritizedResource> surface_memory_placeholder_;
先看proxy_的初始化过程。
CompositorImpl::SetVisible()调用 cc::LayerTreeHost::Create()创建了LayerTreeHost，并传入一个impl_thread作为参数。
如果Compositor::InitializeWithFlags()中判断合成动作不放在单独的线程中，则传入cc::LayerTreeHost::Create()的impl_thread为null.
cc::LayerTreeHost::Create()在创建LayerTreeHost实例后，调用LayerTreeHost::Initialize()同时将CompositorImpl中的impl_thread作为参数传入。
LayerTreeHost::Initialize()根据传入的impl_thread是否为null，来决定创建SingleThreadProxy还是ThreadProxy。
先看DIRECT_CONTEXT_ON_DRAW_THREAD 标志没有设置时的情形，此时LayerTreeHost创建的是SingleThreadProxy实例。
所以scoped_ptr<Proxy> proxy_指向的是SingleThreadProxy实例。
接着看scoped_refptr<Layer> root_layer_的具体指向。
CompositorImpl::SetVisible()再调用cc::LayerTreeHost::Create()创建完LayerTreeHost后，调用
LayerTreeHost::setRootLayer()将CompositorImpl的root_layer_传给LayerTreeHost.
LayerTreeHost::SetRootLayer()将CompositorImpl的root_layer_保存在自己的root_layer_中。
所以以CompositorImpl中的root_layer_为根节点的Layer树，传到了LayerTreeHost中，以LayerTreeHost::root_layer_为根节点。
接着看scoped_ptr<PrioritizedResourceManager> contents_texture_manager_和
scoped_ptr<PrioritizedResource> surface_memory_placeholder_的创建过程。
SingleThreadProxy::OnOutputSurfaceInitializeAttempted()调用
LayerTreeHost::OnCreateAndInitializeOutputSurfaceAttempted(){
contents_texture_manager_ = PrioritizedResourceManager::Create(proxy_.get());
surface_memory_placeholder_ = contents_texture_manager_->CreateTexture(gfx::Size(), GL_RGBA);
}
PrioritizedResourceManager是管理PrioritizedResource的类，每个PrioritizedResource都会通过PrioritizedResourceManager::RegisterTexture()
注册给PrioritizedResourceManager。
PrioritizedResourceManager维护一个base::hash_set<PrioritizedResource*>TextureSet结构，所有注册给PrioritizedResourceManager的PrioritizedResource
都存储在TextureSet结构中。
PrioritizedResource有一个重要的内部结构Backing.Backing继承自Resource。Resource由ResourceProvider负责创建。Resource中含有一个重要变量ResourceProvider::ResourceId id_。
SingleThreadProxy有两个重要的成员变量：
scoped_ptr<OutputSurface> first_output_surface_;
scoped_ptr<LayerTreeHostImpl> layer_tree_host_impl_;
LayerTreeHost::InitializeProxy()先调用CreateOutputSurface().
LayerTreeHost::CreateOutputSurface()调用
CompositorImpl::CreateOutputSurface()创建OutputSurface实例。
LayerTreeHost::InitializeProxy()接着调用proxy_->Start(output_surface.Pass())将新创建的OutputSurface实例传递给SingleThreadProxy.
前面讲过，
CompositorImpl::CreateOutputSurface()中将surface_id_作为参数创建了WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl的实例，
并以WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl的实例为参数创建了cc::OutputSurface的实例。
SingleThreadProxy::CreateAndInitializeOutputSurface()调用LayerTreeHostImpl::InitializeRenderer()将CompositorImpl::CreateOutputSurface()创建的OutputSurface传递给了GLRenderer.
SingleThreadProxy::Start()调用
LayerTreeHost::CreateLayerTreeHostImpl()
生成LayerTreeHostImpl实例保存在成员变量scoped_ptr<LayerTreeHostImpl> layer_tree_host_impl_中。
LayerTreeHostImpl包含如下成员变量：
scoped_ptr<ResourceProvider> resource_provider_;
scoped_ptr<TileManager> tile_manager_;
scoped_ptr<Renderer> renderer_;
scoped_ptr<LayerTreeImpl> active_tree_;
LayerTreeHostImpl::InitializeRenderer()中调用ResourceProvider::Create()创建了ResourceProvider,同时将CompositorImpl::CreateOutputSurface()创建的OutputSurface传递给了ResourceProvider.
CompositorImpl::SetVisible()将cc::LayerTreeSettings::impl_side_painting = false;所以
LayerTreeHostImpl::InitializeRenderer()没有走下面的分支：
tile_manager_ = TileManager::Create();
所以Browser进程中的LayerTreeHostImpl中包含的scoped_ptr<TileManager> tile_manager_为null.
LayerTreeHostImpl::InitializeRenderer()中调用GLRenderer::Create()创建了GLRenderer,同时将CompositorImpl::CreateOutputSurface()创建的OutputSurface，已经刚刚创建的ResourceProvider传递给
GLRenderer.GLRenderer继承自DirectRenderer，DirectRenderer包含指向ResourceProvider的指针变量。
LayerTreeHostImpl的构造函数中调用LayerTreeImpl::create()创建了LayerTreeImpl实例并保存在active_tree_中。
active_tree_的实际赋值发生在LayerTreeHost::FinishCommitOnImplThread()函数中：
{
.........
else{ contents_texture_manager_->ReduceMemory(host_impl->resource_provider());
sync_tree = host_impl->active_tree();
}

if (needs_full_tree_sync_)
sync_tree->SetRootLayer(TreeSynchronizer::SynchronizeTrees(
root_layer(), sync_tree->DetachLayerTree(), sync_tree));
{
TRACE_EVENT0("cc", "LayerTreeHost::PushProperties");
TreeSynchronizer::PushProperties(root_layer(), sync_tree->root_layer());
}
.........
}
上述代码将LayerTreeHost的Layer树转变为LayerTreeHostImpl的LayerImpl树。

第二部分涉及的类图如下：

第二部分总结：
1.LayerTreeHost的成员变量scoped_refptr<Layer> root_layer_包含RenderWidgetHostViewAndroid的scoped_refptr<cc::TextureLayer> texture_layer_.
RenderWidgetHostViewAndroid是TextureLayer的Client端。
2.LayerTreeHostImpl的成员变量scoped_ptr<LayerTreeImpl> active_tree_包含LayerImpl成员变量root_layer_，这里实际是TextureLayerImpl,由1中提到的
RenderWidgetHostViewAndroid的scoped_refptr<cc::TextureLayer> texture_layer_创建的。
3.LayerTreeHost与LayerTreeHostImpl是一一对应的关系，LayerTreeHost运行在主线程中，LayerTreeHostImpl运行在主线程的封装线程中，这两个类通过SingleThreadProxy联系起来。
LayerTreeHost的成员变量scoped_refptr<Layer> root_layer_与LayerTreeHostImpl的active_tree_的成员变量root_layer_是一一对应的关系。
LayerTreeHostImpl的active_tree_是由LayerTreeHost的成员变量scoped_refptr<Layer> root_layer_创建出来的。
4.SingleThreadProxy继承自Proxy,Proxy是抽象类，负责将compositor的主线程命令代理给compositor的具体实现类。这点会在render进程结构分析中详细说明。
5.LayerTreeHostImpl包含的GLRenderer负责与GPU进程通信，控制具体的合成过程。
GLRenderer,(DirectRenderer包含的)ResourceProvider(包含OutputSurface)，都会通过OutputSurface中包含的WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl与GPU进程通信。
6.前面讲过OutputSurface中包含的WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl在创建时需要surface_id作为参数，这个surface_id是GPU进程使用的，由本地窗口系统提供的一块raw buffer,
在android平台是AnativeWindow.
7.browser进程需要与GPU进程通信，所以browser进程会创建GPUChannelHost的实例。在讲GPU进程结构时会详细说明。

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