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背景介绍
请先读本段！请先读本段！请先读本段！
本文是在OpenFDE上实现linux窗口和Android窗口融合的一种方案预研和设想，因为方案有些复杂，这段文字作为一个前情提要，描述一下背景知识，不然直接开始容易让人懵逼。
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Termux 是一个 Android 终端应用程序和 Linux 环境。直观的来看，Termux 是运行在 Android 上的 terminal，不需要root，运行于内部存储（不在SD卡上），目录位于本应用的file目录，配置了相应的环境变量，包安装命令是pkg install xxx，实际是一个封装APT的脚本。
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环境变量配置：
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安装库路径：/data/data/com.termux/files/usr/lib
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当你使用termux作为终端来安装和运行程序时，应该是从代码仓库编译https://github.com/termux/termux-packages ，并发布到apt源的程序。
Termux-packages该项目包含用于构建 Termux Android 应用程序包的脚本和补丁。简单对比了一下补丁文件，项目构建的方式主要是将linux的编译选项改为Android，如果原本项目就支持Android编译，即可以最简单的直接编译出程序，否则就要先安装在Android上本来不存在的依赖。
Termux-X11 是一个成熟的 X 服务器。它是使用 Android NDK 构建的，并针对与 Termux 一起使用进行了优化。
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| 代码块 |
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export DISPLAY=:0 firefox wps ... //启动合成器、窗口管理器 xfwm4 i3 |
效果图：
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Termux-x11原理浅析
从以上的执行过程来看，启动x11 server（即termux-x11）的方式是在termux终端运行termux-x11 :0命令。
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| 代码块 |
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public class CmdEntryPoint extends ICmdEntryInterface.Stub {
public static final String ACTION_START = "com.termux.x11.CmdEntryPoint.ACTION_START";
public static final int PORT = 7892;
public static final byte[] MAGIC = "0xDEADBEEF".getBytes();
private static final Handler handler;
public static Context ctx;
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笔者理解Termux-x11有两条运行线：
termux-->app_process-->com.termux.x11.CmdEntryPoint-->startserver
termux-x11-->SurfaceView-->com.termux.x11.ICmdEntryInterface.windowChanged-->xserver
两条线的最后代码都是在termux-x11，并且两条线不互相干扰，server启动后不置入SurfaceView，不显示图像，server也可以正常在后台运行。
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简单描述这个问题：将termux、termux-x11安装启动xserver的过程，做到用户无感知，交互正常，不需要pkg安装，也不需要命令行操作。
（？笔者认为的关键是，解决环境变量，库依赖的问题）
可能的最终形态：
改成普通安卓service或者系统安卓service，运行在后台；
提供一个融合应用的入口，类似VNC的《Fusion Linux Application》,用户启动后再拉起server，列出X程序，点击X程序再启动linux端的连接。
怎么使用Compositor实现窗口融合？
合成器扩展Compositor，又叫混成器，一句话形容，是用来将不同的X程序的显示内容合成成最终图像的扩展模块。既然是窗口管理程序，使用的肯定也是X协议的窗口管理协议，ICCCM/EWMH，参见 https://tronche.com/gui/x/icccm/ 。他的主要函数是从窗口获取图像，可以用来实现各种窗口特效。
使用Compositor扩展后，xserver服务端和compositor端都有相应的回调函数拿到想要的窗口的图像。
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Compositor源码说明
[Composite extension protocol specification] https://cgit.freedesktop.org/xorg/proto/compositeproto/tree/compositeproto.txt
[合成器扩展功能练习] http://www.talisman.org/~erlkonig/misc/x11-composite-tutorial/
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| 代码块 | ||
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#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <libpng16/png.h>
#include <X11/X.h>
#include <X11/Xlib.h>
#include <X11/Xutil.h>
#include <X11/extensions/Xcomposite.h>
#include <X11/extensions/Xrender.h>
//Compile hint: gcc -shared -O3 -lX11 -fPIC -Wl,-soname,prtscn -o prtscn.so prtscn.c
typedef int bool;
#define true 1
#define false 0
const int DEBUG = 0;
void getScreen2(const int, const int, const int, const int, const XID,
unsigned char *);
void write_png_for_image(XImage *image, XID xid, int width, int height,
char *filename);
typedef int (*handler)(Display *, XErrorEvent *);
XID getWindows(Display *display, Window parent, Window window, XID xid,
int depth);
int main() {
Display *display = XOpenDisplay("10.31.91.87:5");
Window root = DefaultRootWindow(display);
uint nwindows;
Window root_return, parent_return, *windows;
Atom a = XInternAtom(display, "_NET_CLIENT_LIST", true);
Atom actualType;
int format;
unsigned long numItems, bytesAfter;
unsigned char *data = 0;
int status = XGetWindowProperty(display, root, a, 0L, (~0L),
false,
AnyPropertyType, &actualType, &format, &numItems, &bytesAfter, &data);
char* window_name_return;
if (status >= Success && numItems) {
long *array = (long*) data;
for (long k = 0; k < numItems; k++) {
Window window = (Window) array[k];
//not finding chrome window name
printf("window found was %d \n", window);
if (XFetchName(display, window, &window_name_return)) {
printf("found window name for %d : %s \n", window,
window_name_return);
}
//XMapWindow(display, parent);
XMapWindow(display, window);
XWindowAttributes attr;
Status status = XGetWindowAttributes(display, window, &attr);
if (status == 0)
printf("Fail to get window attributes!\n");
unsigned char outdata[attr.width * attr.height * 3];
getScreen2(0, 0, attr.width, attr.height, window, outdata);
}
XFree(data);
}
return 0;
}
void getScreen2(const int xx, const int yy, const int W, const int H,
const XID xid, /*out*/unsigned char * data) {
Display *display = XOpenDisplay("10.31.91.87:5");
Window root = DefaultRootWindow(display);
// turn on --sync to force error on correct method
//https://www.x.org/releases/X11R7.6/doc/man/man3/XSynchronize.3.xhtml
XSynchronize(display, True);
int counter = 1;
// select which xid to operate on, the winder or its parent
//XID xwid = fparent;
XID xwid = xid;
// Requests the X server to direct the hierarchy starting at window to off-screen storage
XCompositeRedirectWindow(display, xwid, CompositeRedirectAutomatic);
XWindowAttributes attr;
Status status = XGetWindowAttributes(display, xwid, &attr);
int width = attr.width;
int height = attr.height;
int depth = attr.depth;
Pixmap xc_pixmap = XCompositeNameWindowPixmap(display, xwid);
if (!xc_pixmap) {
printf("xc_pixmap not found\n");
}
//XWriteBitmapFile(display, "test1.xpm", pixmap, W, H, -1, -1);
XRenderPictFormat *format = XRenderFindVisualFormat(display, attr.visual);
XRenderPictureAttributes pa;
pa.subwindow_mode = IncludeInferiors;
Picture picture = XRenderCreatePicture(display, xwid, format,
CPSubwindowMode, &pa);
char buffer[50];
int n;
int file_counter = 1;
n = sprintf(buffer, "/tmp/%d_test%d.xpm", xid, file_counter++);
XWriteBitmapFile(display, buffer, xc_pixmap, W, H, -1, -1);
n = sprintf(buffer, "/tmp/%d_test%d.xpm", xid, file_counter++);
XWriteBitmapFile(display, buffer, xid, W, H, -1, -1);
XImage *image = XGetImage(display, xid, 0, 0, W, H, AllPlanes, ZPixmap);
if (!image) {
printf("XGetImage failed\n");
}
char filename[255];
int n2;
n2 = sprintf(filename, "/tmp/png_out/%d_test%d.png", xid, file_counter++);
printf("filename %s \n", filename);
write_png_for_image(image, xid, W, H, filename);
//XFree(image);
XDestroyImage(image);
XDestroyWindow(display, root);
XCloseDisplay(display);
}
void write_png_for_image(XImage *image, XID xid, int width, int height,
char *filename) {
int code = 0;
FILE *fp;
png_structp png_ptr;
png_infop png_info_ptr;
png_bytep png_row;
char buffer[50];
int n;
n = sprintf(buffer, filename, xid);
// Open file
fp = fopen(buffer, "wb");
if (fp == NULL) {
fprintf(stderr, "Could not open file for writing\n");
code = 1;
}
// Initialize write structure
png_ptr = png_create_write_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
if (png_ptr == NULL) {
fprintf(stderr, "Could not allocate write struct\n");
code = 1;
}
// Initialize info structure
png_info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
if (png_info_ptr == NULL) {
fprintf(stderr, "Could not allocate info struct\n");
code = 1;
}
// Setup Exception handling
if (setjmp(png_jmpbuf (png_ptr))) {
fprintf(stderr, "Error during png creation\n");
code = 1;
}
png_init_io(png_ptr, fp);
// Write header (8 bit colour depth)
png_set_IHDR(png_ptr, png_info_ptr, width, height, 8, PNG_COLOR_TYPE_RGB,
PNG_INTERLACE_NONE,
PNG_COMPRESSION_TYPE_BASE, PNG_FILTER_TYPE_BASE);
// Set title
char *title = "Screenshot";
if (title != NULL) {
png_text title_text;
title_text.compression = PNG_TEXT_COMPRESSION_NONE;
title_text.key = "Title";
title_text.text = title;
png_set_text(png_ptr, png_info_ptr, &title_text, 1);
}
png_write_info(png_ptr, png_info_ptr);
// Allocate memory for one row (3 bytes per pixel - RGB)
png_row = (png_bytep) malloc(3 * width * sizeof(png_byte));
unsigned long red_mask = image->red_mask;
unsigned long green_mask = image->green_mask;
unsigned long blue_mask = image->blue_mask;
// Write image data
//int xxx, yyy;
for (int y = 0; y < height; y++) {
for (int x = 0; x < width; x++) {
unsigned long pixel = XGetPixel(image, x, y);
unsigned char blue = pixel & blue_mask;
unsigned char green = (pixel & green_mask) >> 8;
unsigned char red = (pixel & red_mask) >> 16;
png_byte *ptr = &(png_row[x * 3]);
ptr[0] = red;
ptr[1] = green;
ptr[2] = blue;
}
png_write_row(png_ptr, png_row);
}
// End write
png_write_end(png_ptr, NULL);
// Free
fclose(fp);
if (png_info_ptr != NULL)
png_free_data(png_ptr, png_info_ptr, PNG_FREE_ALL, -1);
if (png_ptr != NULL)
png_destroy_write_struct(&png_ptr, (png_infopp) NULL);
if (png_row != NULL)
free(png_row);
} |
窗口融合原理
FDE上要实现的窗口融合效果是Linux的每个X程序跟安卓的每个应用显示效果一致，使自己的程序独有窗口。当我们能够将每个X程序的图像从xserver的合成器中分离出来的时候，方案的前置条件就成立了。当然具体实现还要从以下几个方面着手。
1. 显示重定向
显示重定向是最容易理解的，就是把X程序对应用窗口的显示内容转到另一个单独的buffer中，FDE再把这个buffer拿去安卓中做显示，即是output的处理。
...
| 代码块 |
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static void lorieTimerCallback(int fd, unused int r, void *arg) {
logh("lorieTimerCallback");
char dummy[8];
read(fd, dummy, 8);
if (renderer_should_redraw() && RegionNotEmpty(DamageRegion(pvfb->damage))) {
int redrawn = FALSE;
ScreenPtr pScreen = (ScreenPtr) arg;
loriePixmapUnlock(pScreen->GetScreenPixmap(pScreen));
redrawn = renderer_redraw(pvfb->env, pvfb->root.flip);
if (loriePixmapLock(pScreen->GetScreenPixmap(pScreen)) && redrawn)
DamageEmpty(pvfb->damage);
} else if (pvfb->cursorMoved)
renderer_redraw(pvfb->env, pvfb->root.flip);
pvfb->cursorMoved = FALSE;
} |
Action 2 : 重定向后buffer的生命周期管理或者说X程序生命周期的管理
可能要拿到以下确切数据，来构建安卓窗口：
connection建立过程，window创建过程，window的详细参数；
window分类，哪些需要新窗口显示，哪些在内部处理；
优化damage机制；
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2. 事件重定向
Compositor扩展并没有处理事件重定向，意思就是说他不重定向输入事件。他会将OverlayWindow 的所有输入直接传到下层窗口，相当于什么也没做。
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平移和缩放窗口，平移是在安卓窗口上的操作，对X程序的显示其实不产生影响，甚至可以不做处理，因为重定向之后，即使有堆叠也可以拿完全显示的X程序图像。缩放在安卓上几乎不需要太多改动，但是在xserver却要重绘，resize等操作，是一个需要把操作指令转换成xserver函数的工作。
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Action 3：事件重定向的坐标转换，窗口ConfigreNotify
缩放时处理Randr；
坐标系转换；
快捷键捕获；
文本输入移植ibus？；
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3. 安卓端实现
相较于Xserver的改动，安卓的实现简单，在VNC上的处理都可以直接移植，遗留有一个activity多栈未解决，也不是马上必须要解决的。
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关于output，所有的X程序的图像buffer都有两份，虽然合成器合成后的那个图像并不会做显示，但是也占用了内存，需要评估最终效果。
Action 4 ：需要在安卓端研究的工作：
复杂输入事件需要验证，比如组合事件是否能直接生效；
显示数据使用翻倍，内存有没有问题；
资源配置文件的完善（字体，字符，键盘布局文件等）；
DecorcaptionView跟X程序操作按钮的替换；
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...
窗口分离实验步骤
以上是原理方面的设想，当要做工程实现的时候，最好是在现有项目做一定的验证，而且只对关键部分做验证，显然显示重定向是决定方案是否可行的关键。但是之前要解决另一个问题，Android多SurfaceView渲染的问题。
Android多SurfaceView渲染
现在大部分安卓项目在使用opengl渲染的时候已经都学会自己配置EGL，而不是直接使用GlSurfaceView，好处是可以自己管理EGL环境，可以处理所有资源的申请和释放，不再跟view的生命周期绑定，不再使用原生的render，自己组织gl指令，满足各种特制化需求。
...
调试效果如下，这里的弹窗口是选项弹窗，未选特定窗口，不如看视频
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Action 5：探究另一种可能的实现方式：Xserver多screen
每个X程序独占一个screen，所有X程序的input，output不产生关系，唯一需要处理焦点切换。
未来需要做的事 ACTION
改造termux/termux-x11；
重定向后buffer的生命周期管理或者说X程序生命周期的管理；
事件重定向的坐标转换，窗口ConfigreNotify；
复杂输入事件需要验证，比如组合事件是否能直接生效；
探究另一种可能的实现方式：Xserver多screen。
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