0x00 前置信息

VLC是一個非常龐大的工程，我從它的架構及流程入手進行分析，涉及到一些很細的概念先擱置一邊，日后詳細分析。

0x01 源碼結構（Android Java相關的暫未分析）

# build-android-arm-linux-androideabi/：第三方庫。
# modules/：模塊代碼。
# modules/demux:      解復用模塊代碼。
# modules/codec:       解碼模塊相關代碼。
# modules/access：    訪問模塊相關代碼。
# 其他：未詳細分析。
# src/: VLC架構核心代碼。
# src/config/：           從命令行和配置文件加載配置，提供功能模塊的讀取和寫入配置。
# src/control/:            提供動作控制功能，如播放/暫停，音量管理，全屏，日志等。
# src/extras/:             平臺特殊性相關代碼。
# src/modules/:          模塊管理。
# src/network/:           提供網絡接口。
# src/posix/:               多線程相關。
# src/osd/:                 顯示屏幕上的操作。
# src/interface/ :         提供代碼中可以調用的接口中，如按鍵后硬件作出反應。
# src/playlist/:            管理播放功能，如停止，播放，下一首，隨機播放等。
# src/text/:                 字符集。
# src/input/:               輸入流相關代碼。
# src/video_output/ :   初始化視頻播放器，把從解碼器獲得的數據處理后播放。
# src/audio_output/ :   初始化音頻混合器，把從解碼器獲得的數據處理后播放。
# src/stream_output/:  輸出音頻流和視頻流到網絡。
# src/test/:                  libvlc測試模塊。
# src/misc/:                libvlc使用的其他部分功能，如線程系統，消息隊列，CPU的檢測，對象查找系統，或平臺的特定代碼。
# 其他：未詳細分析。

0x02 基礎概念

對于一個視頻的播放，播放器的執行步驟大致如下：

1. 讀取原始數據
2. 解復用
3. 解碼
4. 顯示

VLC在包含以上概念的基礎上，又抽象出幾個其他概念，先列出VLC中抽象出來的重要概念：

1. playlist: playlist表示播放列表，VLC在啟動后，即創建一個playlist thread，用戶輸入后，動態創建input。
2. input: input表示輸入，當用戶通過界面輸入一個文件或者流地址時，input thread 被動態創建，該線程的生命周期直到本次播放結束。
3. access: access表示訪問，是VLC抽象的一個層，該層向下直接使用文件或網絡IO接口，向上為stream層服務，提供IO接口。
4. stream: stream表示流，是VLC抽象的一個層，該層向下直接使用access層提供的IO接口，向上為demux層服務，提供IO接口。
5. demux: demux表示解復用，是視頻技術中的概念，該層向下直接使用stream層提供的IO接口，數據出來后送es_out。
6. es_out: es_out表示輸出，是VLC抽象的一個層，該層獲取demux后的數據，送decode解碼。
7. decode: decode表示解碼，是視頻技術中的概念，獲取es_out出來的數據(通過一個fifo交互)，解碼后送output。
8. output: output表示輸出，獲取從decode出來的數據，送readerer。
9. readerer: readerer表示顯示，獲取從output出來的數據(通過一個fifo交互)，然后顯示。

下圖顯示了這些抽象的概念的關系，其中藍色表示VLC抽象的概念。

0x04 架構綜述

VLC的整體框架是設計成一套module的管理機制，將功能分類并抽象成modules。

VLC main： player的main。初始化libVLC 并加載用戶界面。
libVLCcore：libvlc的核心，抽象出了一個libvlc_instance_t 對象，提供modules的裝載/卸載機制。
modules： modules提供具體的功能，比如上面的access，demux，decode就是以一個模塊的形式存在。
External libraries：外部開源庫。

模塊的加載方式：
首先模塊先將自身注冊到VLC中，代碼片段如：

vlc_module_begin()
...
vlc_module_end()

然后在需要加載模塊的時候，調用module_need接口，去找到合適的模塊。找到合適的模塊后，會執行注冊中設置的回調方法，諸如Open*名字的方法。
同樣自己可以實現模塊，只需要按照VLC模塊的標準即可。VLC中很多模塊就是通過外部的開源庫實現的。

vlc中模塊大致分類：

0x05 流程分析

首先，給出流程圖，參照該圖，再繼續下面的流程分析，綠色線表示打開VLC后的執行操作；黑色線表示用戶輸入一個視頻后的執行操作；藍色線從紅色圈開始，表示開始播放輸入流后的數據流向。

(1) main函數（vlc/bin/vlc.c）

1. 參數信號處理相關，不詳分析。
2. 調用libvlc_new()初始化一個libvlc_instance_t實例。(libvlc_instance_t is opaque. It represents a libvlc instance)
   2.1 調用libvlc_InternalCreate創建一個libvlc_int_t。(This structure is a LibVLC instance, for use by libvlc core and plugins.)
   2.2 調用libvlc_InternalInit初始化libvlc_int_t實例。
   2.3 初始化libvlc_instance_t其他成員。
3. 調用libvlc_set_exit_handler設置VLC退出時的回調函數。
4. 調用libvlc_add_intf添加模塊。
   4.1 獲取playlist，如果為空，則調用playlist_Create創建一個playlist結構，并調用playlist_Activate創建新的playlist線程Thread(src/playlist/thread.c)。
   4.2 調用intf_Create創建一個默認的interface。
   4.2.1 調用vlc_custom_create創建一個vlc object(intf_thread_t)。
   4.2.2 注冊一個添加interface的回調方法。
   4.2.3 調用module_need加載一個interface模塊。
5. 調用libvlc_playlist_play，如果播放列表不為空，并且被設置為自動播放，則播放播放列表內容。
6. 信號處理相關，不詳分析。

(2) 創建一個輸入

1. 初始化成功后，程序運行在playlist的線程Thread(src/playlist/thread.c)中，循環接收界面輸入的請求。
2. 當輸入一個新的文件或者流地址，在PlaylistVAControl獲得信號，并發送該信號。
3. Thread接收到播放請求后，在LoopRequest中調用PlayItem方法。
   3.1 調用input_Create創建一個input結構，并初始化各種成員，其中包括調用input_EsOutNew創建p_es_out_display(es_out)。
   3.2 調用input_Start創建一個input線程Run(src/input/input.c)。

(3) 初始化輸入

調用Run(src/input/input.c)中的Init方法，開始初始化。

1. 調用input_EsOutTimeshiftNew新建一個50M的Timeshift(暫停緩存)，包括創建并初始化p_es_out(es_out)，與后續步驟9相關。
2. 設置input的狀態為OPENING_S。
3. 調用InputSourceInit。
   3.1 調用input_SplitMRL分解輸入uri。
   3.2 以stream形參為NULL調用demux_New加載"access_demux"模塊。
   3.3 如果沒有合適的"access_demux"模塊，則調用access_New創建一個實際的access。
   3.3.1 調用vlc_custom_create創建access_t結構體。
   3.3.2 調用module_need加載合適的access模塊。
   3.3.3 調用access模塊的Open*方法，以avio模塊為例。
   3.3.3.1 調用vlc_init_avformat初始化VLC即avformat環境。
   3.3.3.2 調用avio_open2打開該uri。
   3.3.3.3 設置access的IO方法指針。
   3.4 調用stream_AccessNew創建一個stream。
   3.4.1 根據模式（stream/block）設置steam層的IO方法指針。stream層的IO方法實際指向access層對應的IO方法指針。
   3.4.2 為stream層的緩沖申請并初始化內存。
   3.4.3 調用AStreamPrebufferStream執行一次讀操作。
   3.5 調用stream_FilterChainNew，Add stream filters（源碼描述）。
   3.6 調用demux_New創建一個demux。
   3.6.1 調用vlc_custom_create創建demux_t結構體。
   3.6.2 調用module_need加載合適的demux模塊。
   3.6.3 調用demux模塊的Open*方法，以avformat/demux模塊為例。
   3.6.3.1 調用stream_Peek從stream層獲取數據，用于分析輸入的文件格式。
   3.6.3.2 調用av_probe_input_format分析輸入的文件格式。
   3.6.3.3 設置demux_sys_t結構體部分變量的值。
   3.6.3.4 調用avformat_alloc_context分配AVFormatContext結構體。
   3.6.3.5 調用avio_alloc_context設置AVFormatContext結構體的AVIOContext類型成員pb，并設置read和seek方法指針。
   3.6.3.6 調用avformat_open_input打開一個輸入，這里的input與VLC中的input不是一個概念，關于avformat_open_input的分析詳見我的另一篇文章《avformat_open_input詳細分析》鏈接地址。
   3.6.3.7 調用avformat_find_stream_info分析流信息，該方法通過讀取數據初始化流以及流解碼信息。
   3.6.3.8 根據分析的流信息，設置fmt變量，并調用es_out_Add。
   3.6.3.9 實際調用EsOutAdd(src/input/es_out.c)，添加一個es_out，有幾個流就做幾次es_out_Add操作，比如該輸入中有一個視頻流和一個音頻流，則作兩次es_out_Add操作。
   3.6.3.10 nb_chapters相關未詳細分析。
   3.7 設置record相關。
   3.8 調用demux_Control設置demux pts delay。
   3.9 調用demux_Control設置fps。
4. 調用demux_Control獲取輸入的長度。
5. 調用StartTitle顯示標題。
6. 調用LoadSubtitles加載字幕。
7. 調用LoadSlaves，含義不詳。
8. 調用InitPrograms，設置es_out和decoder相關。
   8.1 調用UpdatePtsDelay計算正確的pts_delay值。
   8.2 sout相關可選，暫不分析。
   8.3 調用es_out_SetMode，設置es_out的mode為ES_OUT_MODE_AUTO。
   8.4 以DEMUX_SET_GROUP指令調用demux_Control，DEMUX_SET_GROUP/SET_ES only a hint for demuxer (mainly DVB) to allow not reading everything。
9. 續8.3，實際調用EsOutControlLocked進入case ES_OUT_SET_MODE分支。
   9.1 設置es_out_sys_t 的b_active和i_mode。
   9.2 調用EsOutSelect方法，根據指定模塊選擇一個es_out。
   9.3 在EsOutSelect方法中進入ES_OUT_MODE_AUTO分支，進一步調用EsSelect方法，再進一步調用EsCreateDecoder方法創建decoder。
   9.3.1 調用input_DecoderNew創建一個新的decoder。
   9.3.2 如果需要緩存，調用input_DecoderStartWait發送信號，開始線程等待。
   9.3.3 調用EsOutDecoderChangeDelay設置decode delay。
10. 續9.3.1進入decoder_New方法。
    10.1 調用CreateDecoder創建decoder配置結構體。
    10.1.1 調用vlc_custom_create創建一個vlc object(decoder_t)。
    10.1.2 新建decode fifo。
    10.1.3 調用module_need加載適配的解碼模塊。
    10.1.3.1 調用decode模塊的OpenDecoder方法，以codec/avcodec模塊為例。
    10.1.3.2 調用GetFfmpegCodec方法 determine codec type（源碼描述）。
    10.1.3.3 調用vlc_init_avcodec方法初始化解碼環境。
    10.1.3.4 調用avcodec_find_decoder設置AVCodec。
    10.1.3.5 調用avcodec_alloc_context3分配一個AVCodecContext。
    10.1.3.6 調用Init*Dec系列初始化解碼環境。
    10.1.4 初始化decoder_t結構體其他成員。
    10.2 調用vlc_clone創建解碼線程DecoderThread。
11. 續10.1.3.5，以InitVideoDec為例。
    12.1 為decoder_sys_t結構分配內存。
    12.2 設置相關回調方法。
    12.3 設置解碼線程類型。
    12.4 調用ffmpeg_InitCodec初始化extradata相關數據。
    12.5 調用OpenVideoCodec方法，設置解碼的長寬及采用率，進一步調用avcodec_open2打開codec。
12. 根據需要，設置線程優先級。
13. 設置meta相關。
14. 初始化完成，設置該input的狀態為PLAYING_S。

(4) 播放輸入

MainLoop(src/input/input.c)

1. 調用MainLoopDemux訪問demuxer去demux數據。
2. 進一步調用在加載demux模塊時設置的demux方法，同樣以avformat/demux模塊為例，實際調用Demux方法(module/demux/avformat/demux.c)。
   2.1 調用av_read_frame讀取一幀數據。
   2.2 判斷讀取無誤時，則為block_t結構分配內存，并將這一幀從AVPacket中拷貝至block_t結構中。
   2.3 如果該幀是I幀，則設置I幀標致位。
   2.4 時間戳處理相關，未深入分析。
   2.5 根據需要調用es_out_Control設置PCR，未深入分析。
   2.6 調用es_out_Send將這一幀數據發送給es_out。
   2.7 調用av_free_packet釋放這一幀數據。
3. 調用es_out_Send后，實際調用EsOutSend(src/input/es_out.c)方法。
   3.1 調用stats_Update更新相關狀態，具體未詳分析。
   3.2 設置預讀相關，如果需要預讀，并且到的數據的pts小于預讀需要的時間，則設置BLOCK_FLAG_PREROLL標志位。
   3.3 檢查sout mode，具體有sync 和async mode，異同未詳細分析。
   3.4 如果設置record，將數據dup后送decoder。
   3.5 調用input_DecoderDecode將block_t的數據送至decode fifo中。
   3.5.1 判斷控制速度線程等待相關信息，具體未詳細分析。
   3.5.2 如果decode fifo超過最大長度，則清空重置decode fifo。
   3.5.3 調用block_FifoPut將該block_t的數據壓入decode fifo，并通知讀取線程。
   3.6 格式變化判斷處理相關，未詳細分析。
   3.7 字幕處理相關，未詳細分析。
4. 續3.5進入decode read thread，即DecoderThread(src/input/decoder.c)。
   4.1 調用block_FifoGet方法，從decode fifo中獲取數據。
   4.2 基于某些條件，發送停止等待消息給其他線程，未詳細分析。
   4.3 調用DecoderProcess方法開始decode a block。
   4.4 判斷輸入流的格式，調用不同的方法，這里以視頻流為例，調用DecoderProcessVideo方法。
   4.5 packetizer相關為深入分析，在DecoderProcessVideo方法中進一步調用DecoderDecodeVideo方法。
5. 續4.5調用pf_decode_video，這里以avcodec模塊的decoder為例，即DecodeVideo(modules/codec/avcodec/video.c)方法，在該方法中，開始真正的解碼。
   5.1 如果在Demux中獲取的流信息中包含新的extradata，并且原來的extradata數據為空，則調用ffmpeg_InitCodec初始化 codec，如果b_delayed_open為true，則調用OpenVideoCodec重新打開codec。
   5.2 調用av_init_packet初始化解碼數據包。
   5.3 調用avcodec_decode_video2解碼數據。
   5.4 調用av_free_packet釋放內存。
   5.5 計算pts值，返回解碼后的數據。
   5.6 如果opaque為空，則調用ffmpeg_NewPictBuf方法創建一個新的picture buffer。具體調用回調指針pf_vout_buffer_new指向的vout_new_buffer，進一步調用 input_resource_RequestVout最終調用VoutCreate。
   5.6.1 調用vlc_custom_create創建一個vlc object(vout_thread_t)。
   5.6.2 調用spu_Create初始化sub picture unit。
   5.6.3 調用vlc_clone創建一個output線程Thread(src/video_output/video_output.c)。
   5.6.4 output線程循環調用vout_control_Pop，首次進入ThreadControl方法中，執行ThreadStart方向，創建picture fifo(p->decoder_fifo)。
6. pf_decode_video返回后，解碼后的數據保存在p_pic中，進一步調用DecoderPlayVideo方法，在該方法中調用vout_PutPicture將解碼后的數據壓入picture fifo中。
7. 當picture fifo中有數據后，vout線程調用ThreadDisplayPicture中的ThreadDisplayPreparePicture方法。
   7.1 調用picture_fifo_Pop從picture fifo中獲取解碼后的數據。
   7.2 如果延遲太大，并且設置延遲丟幀，則丟掉該幀數據。
8. 調用ThreadDisplayRenderPicture顯示圖像。

0x06 總結

對VLC的流程分析，主要通過跟蹤數據流向的方式展開。對于最后顯示部分的分析還不足，另外很多細節尚未深入。

參考：

1. 1. http://blog.csdn.net/tx3344/article/details/8517062
   2. http://my.oschina.net/xiaot99/blog/197555

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來源：http://blog.csdn.net/hpb21/article/details/43271095

轉載于:https://www.cnblogs.com/sunminmin/p/4502602.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的VLC架构及流程分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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