audio结构体 audio_track_cblk_t
audio_track_cblk_t 是 Android 音频系统中实现 跨进程环形缓冲区（FIFO）同步 的核心数据结构，主要用于协调 AudioTrack（数据生产者）和 AudioFlinger（数据消费者）之间的音频数据传输。以下从结构体功能、成员变量、同步机制等角度进行详细解析：
一、核心功能
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环形缓冲区管理
audio_track_cblk_t作为共享内存控制块（Control Block），定义了环形缓冲区的读写位置、大小等元数据，支持AudioTrack和AudioFlinger跨进程同步数据。 -
跨进程同步
通过Mutex和Condition实现线程安全，确保生产者（应用层）和消费者（音频服务）对缓冲区的并发访问安全。 -
音频参数传递
包含采样率（sampleRate）、声道数（channels）、帧格式（format）等音频流配置参数，确保数据解析一致性。
二、关键成员变量
| 成员变量 | 作用 | 引用来源 |
|---|---|---|
user / userBase | 生产者（AudioTrack）的当前写偏移和基准位置，用于计算实际写入地址 | |
server / serverBase | 消费者（AudioFlinger）的当前读偏移和基准位置，用于计算实际读取地址 | |
frameCount | 环形缓冲区的总帧容量（以音频帧为单位），决定缓冲区大小 | |
buffers | 指向环形缓冲区数据区域的起始地址，位于共享内存中 audio_track_cblk_t 结构体之后 | |
mFutex | 快速用户态互斥体（Futex），用于实现轻量级线程同步 | |
mVolumeLR | 立体声左右声道增益参数（浮点型），用于混音时的音量控制 | |
mExtendedTimestampQueue | 扩展时间戳队列，记录高精度时间戳以支持音视频同步 |
三、同步机制与操作
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无锁环形缓冲区
使用原子操作（如user和server的更新）实现生产者和消费者的位置跟踪，避免传统锁带来的性能损耗。 -
阻塞与非阻塞模式
- 阻塞模式：当缓冲区满时，
AudioTrack的write()调用会阻塞等待可用空间。 - 非阻塞模式：通过
framesAvailable()检查可用空间，避免阻塞。
- 阻塞模式：当缓冲区满时，
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Futex 快速同步
mFutex变量用于实现轻量级等待/唤醒机制，减少内核态与用户态的切换开销。
四、应用场景
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音频流传输
- Stream模式：动态分配共享内存，
audio_track_cblk_t位于缓冲区头部，支持实时数据流传输。 - Static模式：预分配静态缓冲区，适用于短音频（如提示音）。
- Stream模式：动态分配共享内存，
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混音与重采样
AudioFlinger的MixerThread从环形缓冲区读取数据，结合mVolumeLR和mSampleRate进行混音和重采样后输出到 HAL 层。 -
时间戳同步
mExtendedTimestampQueue记录高精度时间戳，解决音频与视频/输入设备的时间偏差问题。
五、设计技巧
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跨进程共享内存
通过IMemory接口实现匿名共享内存的跨进程映射，AudioTrack和AudioFlinger共享同一块物理内存。 -
环形缓冲区优化
- 覆盖策略：缓冲区满时覆盖旧数据，避免死锁（适用于实时流）。
- 双基准偏移：通过
userBase和serverBase解决 32 位整数溢出问题，支持长时间播放。
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时间戳与速率分离
mPlaybackRateQueue独立管理播放速率参数，避免与主缓冲区操作冲突。