[时间：2016-09] [状态：Open]
[关键词：android，nuplayer，开源播放器，播放框架，nuplayerdriver]
0 NuPlayer简介
Android2.3时引入流媒体框架，而流媒体框架的核心是NuPlayer。在之前的版本中一般认为Local Playback就用Stagefrightplayer+Awesomeplayer，流媒体用NuPlayer。Android4.0之后HttpLive和RTSP协议开始使用NuPlayer播放器，Android5.0（L版本）之后本地播放也开始使用NuPlayer播放器。 Android7.0(N版本)则完全去掉了Awesomeplayer。
通俗点说，NuPlayer是AOSP中提供的多媒体播放框架，能够支持本地文件、HTTP（HLS）、RTSP等协议的播放，通常支持H.264、H.265/HEVC、AAC编码格式，支持MP4、MPEG-TS封装。
在实现上NuPlayer和Awesomeplayer不同，NuPlayer基于StagefrightPlayer的基础类构建，利用了更底层的ALooper/AHandler机制来异步地处理请求，ALooper列队消息请求，AHandler中去处理，所以有更少的Mutex/Lock在NuPlayer中。Awesomeplayer中利用了omxcodec而NuPlayer中利用了Acodec。
1 NuPlayer框架
下图是NuPlayer整体框架图
或者下图
Android层的多媒体框架，有多层实现，甚至有跨进程的调用。这里重点关注NuPlayerDriver之后的实现和相关逻辑。至于上层的调用逻辑，建议参考其他资料。
各部分功能如下：
- NuPlayer::Source：解析模块（parser，功能类似FFmpeg的avformat）。其接口与MediaExtractor和MediaSource组合的接口差不多，同时提供了用于快速定位的seekTo接口。
- NuPlayer::Decoder：解码模块（decoder，功能类似FFmpeg的avcodec），封装了用于AVC、AAC解码的接口，通过ACodec实现解码（包含OMX硬解码和软解码）。
- NuPlayer::Render：渲染模块（render，功能类似声卡驱动和显卡驱动），主要用于音视频渲染和同步，与NativeWindow有关。
2 多媒体文件如何通过NuPlayer播放的
在AOSP中，通常将一个多媒体文件或者URL称为DataSource。通常多媒体文件中包含至少一个音频流、视频流或者字幕流，NuPlayer将这三种统称为Track，细分下也有AudioTrack、VideoTrack、SubtitleTrack。将一个多媒体文件解析之后就可以通过解码器还原为原始数据，然后渲染了。具体流程参考下图：
DataSource有两个概念：
- 上图中的DataSourceInput（DataSource）指的是单纯的原始数据（容器格式，没有经过demuxer处理）。
- 在后文中setDataSource中DataSource指的是从数据输入到demux输出的一个过程（即图中最外层的DataSource）。
VideoTrack与AudioTrack指的是Extractor（即demux）的两个通道，从这里输出的分别就是单纯的解复用后的Video和Audio流。再经过Decoder后输出的就是音、视频的输出了：
- VideoRenderer + Surface即视频的输出；
- AudioSink即音频的输出；
至于Android应用层如何调用MediaPlayer，建议参考我之前的文章MediaPlayer Interface&State。
3 我个人对于AOSP的源码分析的方法
鉴于AOSP是一个操作系统，整体比较复杂，从实际出发，可以关注于某个点。比如我这里主要关注NuPlayer的框架，其内部实现逻辑。那么最终就落实到如何从一个类中提取出需要的框架及知识点。那么一个类的对外接口部分通常包括：
- 构造函数和析构函数
- 必须调用的接口
- 可选的调用接口
在多媒体播放中，通过关注的点有：
- 如何实现解复用，得到音频、视频、字幕等数据
- 如何实现解码
- 如何实现音视频同步
- 如何渲染视频
- 如何播放音频
- 如何实现快速定位
4 NuPlayer接口实现分析（NuPlayerDriver）
NuPlayer框架中最顶层的类是NuPlayerDriver，继承自MediaPlayerInterface，主要提供一个状态转换机制，作为NuPlayer类的Wrapper。NuPlayerDriver类中最重要的成员是以下几个：
State mState播放器状体标志sp<ALooper> mLooper内部消息驱动机制sp<NuPlayer> mPlayer真正完成播放器的类
先说明下我参考的是Android 7的源码，NuPlayerDriver.cpp (目录：./frameworks/av/media/libmediaplayerservice/nuplayer/)
4.1 构造函数&析构函数
从代码中可以看到，构造函数中最主要的作用是创建ALooper和NuPlayer实例，并将它们关联起来。
mLooper = (new ALooper);
mLooper->start(
false, /* runOnCallingThread */
true, /* canCallJava */
PRIORITY_AUDIO);
mPlayer = new NuPlayer(pid);
mLooper->registerHandler(mPlayer);
mPlayer->setDriver(this);
析构函数主要就是销毁创建的ALooper和NuPlayer，由于是智能指针，直接调用stop即可。
mLooper->stop();
4.2 SetDataSource
这个接口实现很简单，检查当前的播放状态，然后直接调用NuPlayer::setDataSourceAsync函数。
status_t NuPlayerDriver::setDataSource(int fd, int64_t offset, int64_t length) {
ALOGV("setDataSource(%p) file(%d)", this, fd);
Mutex::Autolock autoLock(mLock);
if (mState != STATE_IDLE) {
return INVALID_OPERATION;
}
mState = STATE_SET_DATASOURCE_PENDING;
mPlayer->setDataSourceAsync(fd, offset, length);
while (mState == STATE_SET_DATASOURCE_PENDING) {
mCondition.wait(mLock);
}
return mAsyncResult;
}
最后等待该函数返回，并调用NuPlayerDriver::notifySetDataSourceCompleted接口，改变播放器状态。
4.3 setVideoSurfaceTexture
这个接口的实现思路跟SetDataSource，不过调用的是NuPlayer::setVideoSurfaceTextureAsync，该请求处理完之后调用NuPlayerDriver::notifySetSurfaceComplete接口。
4.4 prepare/prepareAsync
这两个接口基本功能是一致的，只是第二个是异步的调用过程。第一个通过prepare_l接口实现，二者最终均调用NuPlayer::prepareAsync，请求处理完成之后调用NuPlayerDriver::notifyPrepareCompleted接口。不过这里面有大量的关于播放状态判断的代码。比如prepareAsync中代码
ALOGV("prepareAsync(%p)", this);
Mutex::Autolock autoLock(mLock);
switch (mState) {
case STATE_UNPREPARED:
mState = STATE_PREPARING;
mIsAsyncPrepare = true;
mPlayer->prepareAsync();
return OK;
case STATE_STOPPED:
// this is really just paused. handle as seek to start
mAtEOS = false;
mState = STATE_STOPPED_AND_PREPARING;
mIsAsyncPrepare = true;
mPlayer->seekToAsync(0, true /* needNotify */);
return OK;
default:
return INVALID_OPERATION;
};
4.5 start/stop
这两个函数作为开始播放和停止播放的接口，主要涉及到播放器内部状态的切换和判断。最终功能实现通过调用NuPlayer::start和NuPlayer::pause接口。
下面是start函数实现代码（start_l），主要需要判断不同状态下的调用逻辑：
switch (mState) {
case STATE_UNPREPARED:
{
status_t err = prepare_l();
if (err != OK) {
return err;
}
CHECK_EQ(mState, STATE_PREPARED);
// fall through
}
case STATE_PAUSED:
case STATE_STOPPED_AND_PREPARED:
case STATE_PREPARED:
{
mPlayer->start();
// fall through
}
case STATE_RUNNING:
{
if (mAtEOS) {
mPlayer->seekToAsync(0);
mAtEOS = false;
mPositionUs = -1;
}
break;
}
default:
return INVALID_OPERATION;
}
mState = STATE_RUNNING;
stop接口实现则相对简单，主要是判断什么状态下可以调用stop接口，并上报MEDIA_STOPPED状态。代码如下：
switch (mState) {
case STATE_RUNNING:
mPlayer->pause();
// fall through
case STATE_PAUSED:
mState = STATE_STOPPED;
notifyListener_l(MEDIA_STOPPED);
break;
case STATE_PREPARED:
case STATE_STOPPED:
case STATE_STOPPED_AND_PREPARING:
case STATE_STOPPED_AND_PREPARED:
mState = STATE_STOPPED;
break;
default:
return INVALID_OPERATION;
}
4.6 pause / reset
pause用于实现暂停，其实现比较简单，直接调用NuPlayer::puase实现，代码如下：
switch (mState) {
case STATE_PAUSED:
case STATE_PREPARED:
return OK;
case STATE_RUNNING:
mState = STATE_PAUSED;
notifyListener_l(MEDIA_PAUSED);
mPlayer->pause();
break;
default:
return INVALID_OPERATION;
}
reset重置播放器,这是一个同步调用的接口。最终实现通过调用NuPlayer::resetAsync接口，然后调用NuPlayerDriver::notifyResetComplete通知。
4.7 isPlaying / getDuration / getCurrentPosition
这几个接口主要用于获取播放器的状态。
isPlaying直接通过播放器状态判断，其实现如下：
bool NuPlayerDriver::isPlaying() {
return mState == STATE_RUNNING && !mAtEOS;
}
getDuration的实现也相对简单，代码如下。不过具体获取的mDurationUs需要通过NuPlayer上报或者定期查询更新下。
status_t NuPlayerDriver::getDuration(int *msec) {
Mutex::Autolock autoLock(mLock);
if (mDurationUs < 0) {
return UNKNOWN_ERROR;
}
*msec = (mDurationUs + 500ll) / 1000;
return OK;
}
getCurrentPosition则是通过调用NuPlayer::getCurrentPosition获取。
4.8 getMetadata
这个接口主要是判断播放器的属性，比如是否支持暂停、seek、向前seek、向后seek等。
5 后续细节分析
本文主要分析了NuPlayerDriver的接口实现，接下来分析的部分包括：
- ALooper机制
- NuPlayer
- NuPlayer::Decoder
- NuPlayer::Source
- NuPlayer::Render
- ACodec
总结下来，NuPlayerDriver主要是接口层的一个衔接，并记录了播放器内部的状态数据，以保证其符合Android MediaPlayer状态调用逻辑。代码相对简单。