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Android 之 audiotrack

news 2025/7/19 7:49:05

一、成员

`mReleased`

mReleased 是 AudioTrack 中的一个关键状态变量，类型为 Modulo<uint32_t>（用于处理环形缓冲区的位置回绕）。它记录了 客户端已释放给音频服务器处理的音频帧数量，在流式传输（非静态缓冲区）模式下尤为重要。以下是其核心作用及变化点：

1. 初始化

构造函数：mReleased 初始化为 0。
```
mReleased = 0; // 初始无帧释放
```

2. 写入数据时更新

write() 方法：
当应用通过 write() 写入音频数据时，每次成功写入后调用 releaseBuffer()，增加 mReleased：

3. 播放控制时的重置

stop()：
停止播放时，若非 offloaded 模式，重置 mReleased = 0（清空进度）：

if (!isOffloaded_l()) {mState = STATE_STOPPED;mReleased = 0;  // 重置释放计数器
}

flush()：
清空缓冲区时，调用 flush_l() 重置状态：

void flush_l() {mState = STATE_FLUSHED;mReleased = 0;  // 释放帧数归零
}

4. 位置查询与同步

getPosition()：
通过 updateAndGetPosition_l() 计算服务端已消费的帧数时，会参考 mReleased：
```
Modulo<uint32_t> position = updateAndGetPosition_l(); // 依赖 mReleased
```
位置恢复（如轨道重建）：
在 restoreTrack_l() 中恢复播放位置时，会从之前的 mReleased 恢复：
```
if (mStaticProxy == 0) { // 流模式mPosition = mReleased; // 从释放位置恢复客户端位置
}
```

5. 状态跟踪与调试

日志输出：
stop() 时记录当前释放帧数（用于调试卡顿问题）：

ALOGD_IF(mSharedBuffer == nullptr,"%s(%d): called with %u frames delivered", __func__, mPortId, mReleased.value());

6.关键场景总结

操作	`mReleased` 变化	说明
初始化	设为 `0`	初始状态
成功写入数据 (`write()`)	增加写入帧数	表示数据已提交给服务端
停止 (`stop()`)	非 offloaded 模式时重置为 `0`	播放停止，进度清零
清空 (`flush()`)	重置为 `0`	缓冲区清空，丢弃所有数据
轨道恢复	从之前保存的值恢复	服务崩溃后恢复播放位置

7.重点

进度同步：
mReleased 是客户端与服务端之间的“数据移交点”，确保双方对已处理数据量达成一致。
流控基础：
结合 mFrameCount（缓冲区大小）和 mPosition（服务端消费位置），实现写入阻塞（避免溢出）。
状态恢复：
在音频服务重启或轨道重建时，通过 mReleased 恢复播放进度，保证连续性。

注：在静态缓冲区模式（mSharedBuffer != 0）下，mReleased 作用较弱，因为数据一次性加载，无需流式更新。

二、成员函数

`releaseBuffer()`

是 Android AudioTrack 中管理共享内存缓冲区的核心方法，主要用于更新客户端写入位置和通知服务端有新数据可读。

一、核心作用

更新环形缓冲区写指针
- 在 MODE_STREAM 模式下，AudioTrack 与 AudioFlinger 通过环形缓冲区传递数据。
- 当应用通过 write() 写入数据后，需调用 releaseBuffer() 更新缓冲区的写指针位置（mReleased 变量），标记已写入的数据范围。
触发服务端数据消费
- releaseBuffer() 内部通过 mProxy->releaseBuffer() 修改共享内存控制块（audio_track_cblk_t）的状态，通知 AudioFlinger 的 PlaybackThread 有新数据待读取。

二、内部工作流程

以下为 releaseBuffer() 的典型执行流程（以 Android 源码为例）：

void AudioTrack::releaseBuffer(const Buffer* audioBuffer) {// 1. 计算本次写入的帧数size_t stepCount = audioBuffer->size / mFrameSize;  // 2. 封装缓冲区信息Proxy::Buffer buffer;buffer.mFrameCount = stepCount;buffer.mRaw = audioBuffer->raw;// 3. 通过代理更新共享内存控制块mProxy->releaseBuffer(&buffer);
}

帧数计算
stepCount = size / mFrameSize 确定本次写入的音频帧数量（mFrameSize 由采样位宽和声道数决定）[citation:4][citation:6]。
代理操作
- mProxy 是 AudioTrackClientProxy（流模式）或 StaticAudioTrackClientProxy（静态模式）的实例。
- 调用其 releaseBuffer() 会更新共享内存中的 u.mStreaming.mRear 指针（环形缓冲区的写位置），并清除 UNDERRUN 标志[citation:8]。
服务端唤醒
若 AudioFlinger 的播放线程因缓冲区无数据而阻塞，写指针更新会触发其唤醒并读取新数据[citation:2][citation:5]。

三、关键参数解析

参数	作用
`audioBuffer->size`	本次写入的字节数，需为帧大小的整数倍（否则截断处理）[citation:6]。
`mFrameSize`	单帧大小（字节）= 采样位宽（如16bit=2字节） × 声道数（如双声道=2）[citation:6]。
`mProxy`	代理对象，封装了共享内存操作（如指针更新、状态同步）[citation:8]。

四、使用场景与注意事项

流模式（MODE_STREAM）

必须与 obtainBuffer() 配对使用：

AudioTrack::Buffer buffer;
obtainBuffer(&buffer, ...);  // 获取可写空间
memcpy(buffer.i8, data, size); // 填充数据
releaseBuffer(&buffer);       // 提交数据

未调用 releaseBuffer() 会导致服务端无法读取新数据，引发播放卡顿或中断。

静态模式（MODE_STATIC）
- 数据一次性写入，无需多次调用 `releaseBuffer()。
- 仅在初始化时通过 write() 提交全部数据，后续直接 play() 即可。
线程安全
- 共享内存控制块通过原子操作和内存屏障保证多线程安全，无需额外锁。
- 若跨线程调用，需确保 AudioTrack 状态一致（如不在 stop() 后调用。

五、与 `obtainBuffer()` 的关系

数据流协作

obtainBuffer() 获取可写空间，返回 Buffer 结构体（含起始地址和最大容量）。
releaseBuffer() 提交实际写入量（若写入量小于申请量，会调整剩余空间。

环形缓冲区管理
共享内存控制块（audio_track_cblk_t）通过以下字段协调读写：
- mFront：服务端读位置（由 AudioFlinger 更新）。
- mRear：客户端写位置（由 releaseBuffer() 更新）。
- mUnderrun：标志位，缓冲区无数据时置位。