Android音频系列(09)-AudioPolicyManager代码解析
目录
1. 简述
2 类结构说明
3. 初始化流程
4. 设备连接管理
5. 输出路由策略
1） 获取输出 (getOutputForAttr)
2） Engine 选设备逻辑 (getDevicesForStrategyInt)
6. 输入路由策略
1） getInputForAttr
2） getDeviceForInputSource
7. 动态策略与 Mix
8. 总结
深入剖析 Android AudioPolicyManager (后面简称APM) 及其策略引擎 (Engine) 的内部运作机制、核心数据结构与关键流程。
本文基于 Android 源码，重点关注设备管理、路由策略选择及其与 Engine 的交互。
1. 简述
AudioPolicyManager (APM) 是 Android 音频系统的策略中心：
- 设备管理：维护系统所有可用输入输出设备的状态。
- 策略路由：决定特定音频流（Stream）或属性（Attributes）应路由到哪个设备。
- 资源控制：管理音频输入输出并发、音量计算。
Engine 是 APM 的策略决策模块（Strategy Decision Module）：
- 定义产品策略 (Product Strategy)：将 Audio Attributes 映射到 Strategy。
- 设备选择算法：根据当前 Use Case（如通话、媒体、铃声）和强制配置（Force Use），为每个 Strategy 计算最佳输出设备。
这种分离设计使得 APM 框架可以保持通用，而具体的路由策略（如插入蓝牙耳机等等）可以通过替换 Engine 实现或配置。
2 类结构说明
APM 管理着由于音频策略配置文件audio_policy_configuration.xml解析出的对象模型。
图1 APM与Engine简单图
如图1，APM与Engine是一种策略模式，更详细的关系如图2所示。
图2 APM与Engine
HwModule: 对应 HAL 模块（如 primary、 a2dp、usb）。包含其支持的 IOProfile。
IOProfile: 描述了 HAL 能提供的输入输出能力（采样率、格式、通道、支持的设备）。它是静态配置的。
SwAudioOutputDescriptor: 描述了一个实际打开的输出流（Stream）。它关联到一个具体的 IOProfile 和当前路由的 DeviceDescriptor。
DeviceDescriptor: 运行时设备对象，包含地址、类型、能力等。
3. 初始化流程
初始化阶段，APM 会加载 XML 配置文件，构建 HwModule 和 IOProfile 及其支持的 DeviceDescriptor 集合。
1）Factory 创建: AudioPolicyService 调用 createAudioPolicyManager。
2） Config 解析: APM 构造函数中解析 audio_policy_configuration.xml，填充 mHwModules。
3）Engine 初始化: Engine 加载自己的策略配置（如有），建立 Attributes 到 Strategy 的映射表。
4）打开 Output: APM 遍历 HwModule，预先打开那些 Attached（非动态）的 Output Profile（如 Speaker/Earpiece 对应的 Output）。
4. 设备连接管理
当设备插入（如有线耳机、蓝牙耳机）时，流程如图3所示：
图3
checkOutputsForDevice 逻辑如下：
当新设备连接时，APM 会检查所有活动输出，询问 Engine：“这个 Output 现在应该去哪个设备？”
如果 Engine 返回的新设备就是刚连接的设备（或者包含它），APM 就会执行路由切换（Tear down patch > Create new patch）。
5. 输出路由策略
这是 APM 最核心的部分：App 请求播放 -> 决定使用哪个 Output -> 路由到哪个 Device。
1） 获取输出 (getOutputForAttr)
当 App 创建 AudioTrack 时， AudioTrack调用AudioFlinger::createTrack， 然后会调用getOutputForAttr函数：
status_t AudioFlinger::createTrack(const media::CreateTrackRequest& _input,
media::CreateTrackResponse& _output)
{
……
// Aptiv Audio
lStatus = AudioSystem::getOutputForAttr(&localAttr, &output.outputId, sessionId,
&streamType,adjAttributionSource, &input.config, input.flags,
&output.selectedDeviceId, &portId, &secondaryOutputs);
……
}
后续流程如图4所示：
图4 getOutputForAttr流程
2） Engine 选设备逻辑 (getDevicesForStrategyInt)
在 Engine.cpp 中，getDevicesForStrategyInt 是决策核心。以下是 STRATEGY_MEDIA 为例简单说明下：
- 强制配置检查: getForceUse(FOR_MEDIA)。如果是 FORCE_SPEAKER，直接选 Speaker。
- 外部设备优先: 检查 A2DP, Wired Headset, USB Device。getLastRemovableMediaDevices() 会返回最后连接的外部设备。
- 默认设备: 如果没有外部设备，退回默认（Speaker 或 Earpiece）。
- 特殊规则:
STRATEGY_PHONE (通话)：优先蓝牙 SCO，然后 Earpiece。
STRATEGY_SONIFICATION (铃声)：同时从 Speaker 和 Headset 出声（Dual Routing）。
6. 输入路由策略
输入路由即决定录音来源选择哪个麦克风或输入设备。
1） getInputForAttr
图5 getInputForAttr流程
2） getDeviceForInputSource
Engine::getDeviceForInputSource 处理输入源映射：
VOICE_COMMUNICATION: 如果在通话中，可能强制使用与输出设备匹配的输入（如蓝牙耳机麦克风）。
DEFAULT/MIC: 优先蓝牙 A2DP/SCO（如果支持），其次有线耳机麦克风，最后是内置 Mic。
7. 动态策略与 Mix
除了传统的基于 Stream Type 的策略，Android 还支持 Dynamic Policy (Audio Mix)，常用于：
车机系统（Car Audio）：将特定 uid 的导航声音路由到特定 BUS 设备。
投屏/录屏：捕获特定内容的音频。
相关类：AudioPolicyMix。Engine 在计算设备时，会优先检查是否有 AudioPolicyMix 匹配当前 Attributes，如果有，则强制路由到对应的 Mix 输出，绕过默认策略。
8. 总结
Android 音频策略框架是一个分层清晰的系统：
1） 静态配置层 (HwModule/IOProfile)：定义硬件能力底座。
2） 动态状态层 (DeviceDescriptor/SwAudioOutputDescriptor)：维护运行时状态。
3） 策略决策层 (Engine)：getDevicesForStrategyInt 是“大脑”，根据优先级规则输出目标设备。
4） 执行层 (APM)：根据 Engine 的决策，操作 AudioPolicyClient 完成物理连接。
理解 Engine 的 getDevicesForStrategyInt 和 APM 的 setDeviceConnectionState 是掌握 Android 音频路由切换的关键。
更多的内容，敬请关注，待分解。
