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Android 从Q开始实现对可变帧率（VRR：Variable Refresh Rate）的支持。本文以android Q 为基础介绍android VRR的实现， 与android S有部分差别，但大体流程相同。
帧率设置方式
android 提供了几种方式设置fps：activity 设置帧率， setting 设置帧率， app黑名单方式限制高帧率， surfaceflinger debug接口设置帧率， 另外也考虑到了低电等情况。
这几种方式优先级由高到低如下：?
1.如果用SurfaceFlinger debug接口设置了帧率， 那么后续其他设置方式都不会其作用。
2. 如果进入低电量模式， 系统帧率范围为0-60fps， 后面的帧率设置不起作用。
3. 如果settings中设置了帧率， 那么settings中的帧率限定了系统fps的最大和最小值。
4. app设置自身的帧率， 该帧率如果超出setting 帧率设置区间范围， 不起作用。
5. 高帧率黑名单，该名单包含了不能跑在高帧率的package name, 在4没有设置的情况下， 会检测app是否在黑名单中，如果4中设置app 帧率， 则不再查看黑名单。
帧率设置API
app 设置帧率:
activity可根据自身特点， 设定适合自己的帧率， 该帧率设定的影响范围为本activity在主屏幕作为focus app显示期间。?
api:?
Display.Mode.getRefreshRate();
WindowManager.LayoutParams.preferredDisplayModeId (android Q )
WindowManager.LayoutParams.preferredMinDisplayRefreshRate(android S新增)
WindowManager.LayoutParams.preferredMaxDisplayRefreshRate(android S新增)
Activity示例代码:
public class MainActivity extends AppCompatActivity {?
//读取系统支持的Display.mode：
private Display.Mode[] getDisplayModes() {
Display primaryDisplay = getDisplay();
Display.Mode[] modes = primaryDisplay.getSupportedModes();
return modes;//返回该display支持的所有mode的数组， activity可从中选择自己需要的mode.
}
//app 设置帧率示例代码：
private void setMode(Activity activity, Display.Mode mode) {
Window window = activity.getWindow();
WindowManager.LayoutParams params = window.getAttributes();
params.preferredDisplayModeId = mode.getModeId();
window.setAttributes(params); //通过该函数通知wms layout变化。
}
}
相关流程如下：?
params.preferredDisplayModeId = mode.getModeId(); -->
? ? window.setAttributes(params); -->
? ? ? ? getWindowManager().updateViewLayout(decor, params);
relayoutWindow
? ? performSurfacePlacementNoTrace // RootWindowContainer
? ? ? ? applySurfaceChangesTransaction //RootWindowContainer.java
? ? ? ? ? ? applySurfaceChangesTransaction //DisplayContent.java?
? ? ? ? ? ? ? ? setDisplayProperties? //
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? setDisplayPropertiesInternal ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? mDisplayModeDirector.getAppRequestObserver().setAppRequestedMode ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? setAppRequestedMode(int displayId, int modeId) (int displayId 3 , int modeId? 1)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? setAppRequestedModeLocked? //设置display相应参数
? setAllowedDisplayConfigs //SurfaceControl.java? ?SurfaceControl设置相应的display config 到surfaceflinger
? at com.android.server.display.LogicalDisplay.configureDisplayLocked(LogicalDisplay.java:359)
? at com.android.server.display.DisplayManagerService.configureDisplayLocked(DisplayManagerService.java:1406)
? at com.android.server.display.DisplayManagerService.performTraversalLocked(DisplayManagerService.java:1209)
? at com.android.server.display.DisplayManagerService.performTraversalInternal(DisplayManagerService.java:520)
? - locked <0x50e3> (a com.android.server.display.DisplayManagerService$SyncRoot)
? at com.android.server.display.DisplayManagerService$LocalService.performTraversal(DisplayManagerService.java:2462)
? at com.android.server.wm.RootWindowContainer.applySurfaceChangesTransaction(RootWindowContainer.java:838)
? at com.android.server.wm.RootWindowContainer.performSurfacePlacementNoTrace(RootWindowContainer.java:610)
? at com.android.server.wm.RootWindowContainer.performSurfacePlacement(RootWindowContainer.java:567)
? at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacementLoop(WindowSurfacePlacer.java:159)
? at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacement(WindowSurfacePlacer.java:105)
? at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacement(WindowSurfacePlacer.java:95)
? ??
- 再下一个surface flinger?vsync:
surfaceflinger::handleMessageInvalidate?handleMessage具体设置到hwc
app帧率黑白名单
? ? ? ?特殊app, 是否可以跑在系统帧率下的问题， 可以通过黑白名单解决。 目前系统支持黑名单， 白名单需要framework作特别定制。
黑名单方式
目前android 中支持帧率黑名单设置， 即不能以高帧率跑的app名单， 名单中的app 跑在最低帧率， 其他app跑在默认帧率。? 两种方式可以创建该名单。?创建黑名单方式如下:
- 通过system resource: 添加item 在core/res/res/values/config.xml 文件的config_highRefreshRateBlacklist?下，?示例：
????<string-array name="config_highRefreshRateBlacklist">
? ? ? ? <item>"com.xxx.xxxxxxxxx"</item>? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????
? ? </string-array>? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
2. 添加相应名单到settings.config， 其中属性名为namespace+"/"+ name形式，值为包名list,?包名以逗号分割?，见附后示例。
其中：
namespace ：DeviceConfig.NAMESPACE_DISPLAY_MANAGER。
name：?DisplayManager.DeviceConfig.KEY_HIGH_REFRESH_RATE_BLACKLIST。
写该属性需要有权限：?Manifest.permission.WRITE_DEVICE_CONFIG
代码示例如下：
Settings.Config.putString(contentResolver, namespece+"/"+?name,??"com.xxx.xxxxx", true);
该settings数据存储位置：?/data/system/user/0/settings_config.xml， 示例内容：
??<?xml version='1.0' encoding='UTF-8' standalone='yes' ?>
<settings version="183">
? <setting id="22" name="display_manager/high_refresh_rate_blacklist" value="com.xxx.xxxxxxx,?com.ssss.sssssssss" package="android" defaultValue="" defaultSysSet="true" />
?</settings>
无论是app自己请求帧率还是设立黑名单的方式， 在WMS都会通过调用RefreshRatePolicy.getPreferredModeId()函数获取到上面两种的设置。 在WMS刷新屏幕时，对于每个display, 按照Z order 从上向下的顺序， 依次调用RefreshRatePolicy.getPreferredModeId，去获取该窗口适合的display mode id (preferredModeID), getPreferredModeId首先检查app自身是否有要求的fps（即app api中介绍的设置params.preferredDisplayModeId), 如果有， preferredModeID 按app 自身要求给出， 如果没有再继续检查黑名单中是否有该app, 如果有的话， 按设定的系统最低帧率作为preferredModeID， 否则认为该window对于FPS没有特殊要求。 如果该display中多个窗口需要考虑preferredModeID, 则这些窗口中以Z order中最上层的window作为当前display的FPS， 然后按照app 设置帧率中提到的流程“WMS 调用（流程1.）“ 向displaymanagerservide 设置display mode ID .
例如display 0 上有以下窗口， z order 顺序上到下， 则最终按80设置该窗口的app 帧率：
-
- Window A? ?// 无特殊FPS 要求
- Window B? ?// app 设置FPS 80
- Window C?//黑名单设置FPS60
调用getPreferredModeId()的流程如下（由底向上）：
at com.android.server.wm.RefreshRatePolicy.getPreferredModeId(RefreshRatePolicy.java:70)
at com.android.server.wm.DisplayContent.lambda$new$8$DisplayContent(DisplayContent.java:821)
at com.android.server.wm.-$$Lambda$DisplayContent$qxt4izS31fb0LF2uo_OF9DMa7gc.accept(lambda:-1)
at com.android.server.wm.WindowContainer$ForAllWindowsConsumerWrapper.apply(WindowContainer.java:1172)
at com.android.server.wm.WindowContainer$ForAllWindowsConsumerWrapper.apply(WindowContainer.java:1162)
at com.android.server.wm.WindowState.applyInOrderWithImeWindows(WindowState.java:4269)
at com.android.server.wm.WindowState.forAllWindows(WindowState.java:4168)
at com.android.server.wm.WindowContainer.forAllWindows(WindowContainer.java:871)
at com.android.server.wm.WindowContainer.forAllWindows(WindowContainer.java:871)
at com.android.server.wm.DisplayContent.forAllWindows(DisplayContent.java:2153)
at com.android.server.wm.WindowContainer.forAllWindows(WindowContainer.java:888)
at com.android.server.wm.DisplayContent.applySurfaceChangesTransaction(DisplayContent.java:3765)
at com.android.server.wm.RootWindowContainer.applySurfaceChangesTransaction(RootWindowContainer.java:833)
at com.android.server.wm.RootWindowContainer.performSurfacePlacementNoTrace(RootWindowContainer.java:610)
at com.android.server.wm.RootWindowContainer.performSurfacePlacement(RootWindowContainer.java:567)
at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacementLoop(WindowSurfacePlacer.java:159)
at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacement(WindowSurfacePlacer.java:105)
at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacement(WindowSurfacePlacer.java:95)
at com.android.server.wm.WindowSurfacePlacer.lambda$new$0$WindowSurfacePlacer(WindowSurfacePlacer.java:62)
- locked <0x5186> (a com.android.server.wm.WindowManagerGlobalLock)
at com.android.server.wm.-$$Lambda$WindowSurfacePlacer$4Hbamt-LFcbu8AoZBoOZN_LveKQ.run(lambda:-1)
at android.os.Handler.handleCallback(Handler.java:883)
at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:100)
at android.os.Looper.loop(Looper.java:214)
at android.os.HandlerThread.run(HandlerThread.java:67)
at com.android.server.ServiceThread.run(ServiceThread.java:44)
白名单方式
指明哪些app可以跑在最高帧率， 其他app默认为最低帧率。?该种方式可以使用以上类似方式设定。接口需要定义，建议为以下：
- 通过system resource:?resource name:?config_highRefreshRateWhitelist。?
- 添加相应名单到settings.config:?
namespace 同黑名单：DeviceConfig.NAMESPACE_DISPLAY_MANAGER。
name：?DisplayManager.DeviceConfig.KEY_HIGH_REFRESH_RATE_WHITELIST ="high_refresh_rate_whitelist";
settings中设置帧率
settings 中设定帧率为全局帧率，限定了系统的最高帧率和最低帧率，?系统默认在该帧率区间运行， app请求的帧率不能突破settings限定。 修改如下setting值，会修改系统的fps, DisplayModeDirector.java?中主动监听下面settings值的变化，然后通过surfacecontrol 设置到surfaceflinger， 相应流程后面介绍。?
low?power?mode 的帧率范围为（0-60fps), 具有最高优先级。优先级由高到低： low?power?mode->settings -> app request.
private final?Uri?mPeakRefreshRateSetting?=
Settings.System.getUriFor(Settings.System.PEAK_REFRESH_RATE);
private final?Uri?mMinRefreshRateSetting?=
Settings.System.getUriFor(Settings.System.MIN_REFRESH_RATE);
private final?Uri?mLowPowerModeSetting?=
Settings.Global.getUriFor(Settings.Global.LOW_POWER_MODE);//low?power?mode
private?final?Uri?mMatchContentFrameRateSetting?=
Settings.Secure.getUriFor(Settings.Secure.MATCH_CONTENT_FRAME_RATE);?// android S 新增测试api, 暂不做说明。?
adb命令修改settings帧率
adb shell settings put system peak_refresh_rate 90
通过SurfaceFlinger transacation 1035设定fps
使用该方法后， surfaceflinger 认为进入了debug mode, 不在接受上述两种方法设定的fps
adb :?adb shell service call SurfaceFlinger 1035 i32 X?//X 为surfaceflinger中displaymode ID, 通常为Display.Mode.getModeId 减1.? X 设为负值， 可以解除debug mode
帧率切换frameworks层实现
从上面的API 介绍中可以看到， 无论从APP、黑名单、还是Settings,? 最后的设置都会调用到DisplayManagerService ，这一段的实现和代码逻辑可以参看Android 10 (Android Q)中的屏幕刷新率(display refresh rate)切换方法和策略_刷新率_方法_display_Android - 1024问
FPS 默认值设定
启动设备时， 硬件以最高帧率初始化， 后续在displaymanagerservice ready 之后, 该逻辑见SettingsObserver.updateRefreshRateSettingLocked@ frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayModeDirector.java
a.?如果settings中Settings.System.PEAK_REFRESH_RATE 和 Settings.System.MIN_REFRESH_RATE（FPS 最高值， 最低值）， 则以该区间设置FPS。 如果settings中没有设置最高值peak_refresh_rate，则以系统默认值作为最高值。?
b.?系统默认值, 首先从资源文件中读取默认FPS,? 该资源ID：config_defaultPeakRefreshRate@values/config.xml。 如果Settings.Config 中设置了“
DeviceConfig.NAMESPACE_DISPLAY_MANAGER/DisplayManager.DeviceConfig.KEY_PEAK_REFRESH_RATE_DEFAULT”， 则以该值作为系统默认值。
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