struct VideoState 播放器封装

typedef struct VideoState {SDL_Thread *read_tid;			// 读线程句柄AVInputFormat *iformat;			// 指向demuxerint abort_request;				// =1时请求退出播放int force_refresh;				// =1时刷新画面，请求立即刷新画面的意思int paused;						// =1时暂停，=0时播放int last_paused;				// 暂存 “暂停”/“播放” 状态int queue_attachments_req;int seek_req;					// 标识一次seek请求int seek_flags;					// seek标志，诸如AVSEEK_FLAG_BYTE等int64_t seek_pos;				// 请求seek的目标位置（当前位置+增量）int64_t seek_rel;				// 本次seek的位置增量int read_pause_return;AVFormatContext *ic;			// iformat上下文int realtime;					// =1为实时流Clock audclk;					// 音频时钟Clock vidclk;					// 视频时钟Clock extclk;					// 外部时钟FrameQueue pictq;				// 视频Frame队列FrameQueue subpq;				// 字幕Frame队列FrameQueue sampq;				// 采样Frame队列Decoder auddec;					// 音频解码器Decoder viddec;					// 视频解码器Decoder subdec;					// 字幕解码器int audio_stream;				// 音频流索引int av_sync_type;				// 音视频同步类型，默认audio masterdouble audio_clock;				// 当前音频帧的PTS+当前帧Durationint audio_clock_serial;			// 播放序列，seek可改变此值// 以下4个参数 非audio master同步方式使用double audio_diff_cum; /* used for AV difference average computation */double audio_diff_avg_coef;double audio_diff_threshold;int audio_diff_avg_count;AVStream *audio_st;				// 音频流PacketQueue audioq;				// 音频packet队列int audio_hw_buf_size;			// SDL音频缓冲区大小（字节为单位）/*指向待播放的一帧音频数据，指向的数据区将被拷入SDL音频缓冲区。如果经过重采样则指向audio_buf1否则指向frame中的音频*/uint8_t *audio_buf;				// 指向需要重采样的数据uint8_t *audio_buf1;			// 指向重采样后的数据unsigned int audio_buf_size;	// 待播放的一帧音频数据（audio_buf指向）大小unsigned int audio_buf1_size;	// 申请到的音频缓冲区audio_buf1的实际尺寸int audio_buf_index;			// 更新拷贝位置，当前音频帧中已拷入SDL// 音频缓冲区的位置索引（指向第一个待拷贝字节）/*当前音频帧中尚未拷入SDL音频缓冲区的数据量audio_buf_size = audio_buf_index + audio_write_buf_size*/int audio_write_buf_size;int audio_volume;				// 音量int muted;						// =1静音，=0则正常struct AudioParams audio_src;	// 音频frame的参数
#if CONFIG_AVFILTERstruct AudioParams audio_filter_src;
#endifstruct AudioParams audio_tgt;	// SDL支持的音频参数，重采样转换：audio_src->audio_tgtstruct SwrContext *swr_ctx;		// 音频重采样contextint frame_drops_early;			// 丢弃视频packet计数int frame_drops_late;			// 丢弃视频frame计数enum ShowMode {SHOW_MODE_NONE = -1, SHOW_MODE_VIDEO = 0, SHOW_MODE_WAVES, SHOW_MODE_RDFT, SHOW_MODE_NB} show_mode;// 音频波形显示使用int16_t sample_array[SAMPLE_ARRAY_SIZE];int sample_array_index;int last_i_start;RDFTContext *rdft;int rdft_bits;FFTSample *rdft_data;int xpos;double last_vis_time;SDL_Texture *vis_texture;SDL_Texture *sub_texture;		// 字幕显示SDL_Texture *vid_texture;		// 视频显示int subtitle_stream;			// 字幕流索引AVStream *subtitle_st;			// 字幕流PacketQueue subtitleq;			// 字幕packet队列double frame_timer;				// 记录最后一帧播放的时刻double frame_last_returned_time;double frame_last_filter_delay;int video_stream;				// 视频流索引AVStream *video_st;				// 视频流PacketQueue videoq;				// 视频packet队列double max_frame_duration;      // 一帧最大间隔struct SwsContext *img_convert_ctx;	// 视频尺寸格式变换struct SwsContext *sub_convert_ctx; // 字幕尺寸格式变换int eof;							// 是否读取结束char *filename;						// 文件名int width, height, xleft, ytop;		// 宽 高 x起始坐标 y起始坐标int step;							// =1步进播放模式 =0其他模式#if CONFIG_AVFILTERint vfilter_idx;AVFilterContext *in_video_filter;   // the first filter in the video chainAVFilterContext *out_video_filter;  // the last filter in the video chainAVFilterContext *in_audio_filter;   // the first filter in the audio chainAVFilterContext *out_audio_filter;  // the last filter in the audio chainAVFilterGraph *agraph;              // audio filter graph
#endif// 保存最近的相应audio video subtitle流的steam indexint last_video_stream, last_audio_stream, last_subtitle_stream;// 当读取数据队列满了后进入休眠时，可以通过该condition唤醒读现成SDL_cond *continue_read_thread;
} VideoState;

struct Clock 时钟封装

typedef struct Clock {/* 时钟基础，当前帧（待播放）显示时间戳，播放后，当前帧变成上一帧 */double pts;  /* 当前pts与当前系统时钟的差值，audio video 对于该值是独立的 */double pts_drift;// 当前时钟（如视频时钟）最后一次更新时间，也可称当前时钟时间double last_updated;double speed;		// 时钟速度控制，用于控制播放速度int serial;           /* clock is based on a packet with this serial */int paused;			// =1 说明是暂停状态// 指向packet_serialint *queue_serial;    /* pointer to the current packet queue serial, used for obsolete clock detection */
} Clock;

struct MyAVPacketList 和 PacketQueue 队列

ffplay 用 PacketQueue 保存解封装后的数据，即保存 AVPacket

ffplay 首先定义了一个结构体 MyAVPacketList：

typedef struct MyAVPacketList {AVPacket pkt;					// 解封装后的数据struct MyAVPacketList *next;	// 下一个节点int serial;						// 播放序列
} MyAVPacketList;

可以理解为是队列的一个节点。可以通过 next 字段访问下一个节点。

serial字段主要⽤于标记当前节点的播放序列号，ffplay中多处⽤到serial的概念，主要⽤来区分是否连续

数据，每做⼀次seek，该serial都会做+1的递增，以区分不同的播放序列。serial字段在我们ffplay的分析

中应⽤⾮常⼴泛，谨记他是⽤来区分数据否连续先。

接着定义另一个结构体 PacketQueue：

typedef struct PacketQueue {MyAVPacketList *first_pkt, *last_pkt; // 队首 队尾指针int nb_packets; // 包数量，也就是队列元素数量int size; // 队列所有元素的数据大小总和int64_t duration; // 队列所有元素的数据播放持续时间int abort_request; // 用户退出请求标志int serial; // 播放序列号和上文作用相同SDL_mutex *mutex; // 用于维持PacketQueue的多线程安全SDL_cond *cond; // 用于读，写线程互相通知
} PacketQueue;

该结构体内定义了“队列”⾃身的属性。上⾯的注释对每个字段作了简单的介绍，这⾥也看到了serial字段， MyAVPacketList的serial字段的赋值来⾃PacketQueue的serial，每个PacketQueue的serial是独⽴的。

接下来我们也从队列的操作函数具体分析各字段的含义：

<font style="color:rgb(38,38,38);">PacketQueue</font>操作提供以下方法：

• packet_queue_init
• packet_queue_destroy
• packet_queue_start
• packet_queue_abort
• packet_queue_get
• packet_queue_put
• packet_queue_put_nullpacket 存入一个空节点
• packet_queue_flush 清除队列内的所有节点

packet_queue_init()

用于初始化各个字段的值，并创建 mutex 的 cond：

/* packet queue handling */
static int packet_queue_init(PacketQueue *q)
{memset(q, 0, sizeof(PacketQueue));q->mutex = SDL_CreateMutex();if (!q->mutex) {av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "SDL_CreateMutex(): %s\n", SDL_GetError());return AVERROR(ENOMEM);}q->cond = SDL_CreateCond();if (!q->cond) {av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "SDL_CreateCond(): %s\n", SDL_GetError());return AVERROR(ENOMEM);}q->abort_request = 1; // 在packete_queue_start和packet_queue_abort时修改该值return 0;
}

packet_queue_destroy()

销毁队列，清理 mutex 和 cond：

static void packet_queue_destroy(PacketQueue *q)
{packet_queue_flush(q);SDL_DestroyMutex(q->mutex);SDL_DestroyCond(q->cond);
}

packet_queue_start()

static void packet_queue_start(PacketQueue *q)
{SDL_LockMutex(q->mutex);q->abort_request = 0;packet_queue_put_private(q, &flush_pkt); // 这里插入了一个flush_pkt目的是什么SDL_UnlockMutex(q->mutex);
}

flush_pkt 的定义是 static AVPacket flush_pkt，是一个特殊的 packet，主要用来作为非连续的两端数据“分界”的标记：

• 插入 flush_pkt触发 PacketQueue 其对应的 serial，加 1 操作
• 触发解码器清空自身缓存 avcodec_flush_buffers()，以备新序列的数据进行刷新解码

packet_queue_abort()

中止队列：

static void packet_queue_abort(PacketQueue *q)
{SDL_LockMutex(q->mutex);q->abort_request = 1; // 请求退出SDL_CondSignal(q->cond); // 释放一个条件信号SDL_UnlockMutex(q->mutex);
}

这里的 SDL_CondSignal 的作用在于确保当前等待条件的线程能被激活并继续执行退出流程，并且唤醒者会监测 abort_request 标志确定自己的退出流程。

packet_queue_put()

读、写是 PacketQueue 的主要方法。

static int packet_queue_put(PacketQueue *q, AVPacket *pkt)
{int ret;SDL_LockMutex(q->mutex);				// 操作队列前加锁ret = packet_queue_put_private(q, pkt); // 写的关键步骤和主要实现函数SDL_UnlockMutex(q->mutex);if (pkt != &flush_pkt && ret < 0)av_packet_unref(pkt);				// 放入失败，释放AVPacketreturn ret;
}

主要实现在函数 packet_queue_put_private，这里需要注意的是如果插入失败，则需要释放 AVPacket。

下面是 packet_queue_put_private：

static int packet_queue_put_private(PacketQueue *q, AVPacket *pkt)
{MyAVPacketList *pkt1;if (q->abort_request) // 如果已中止，则放入失败return -1;pkt1 = av_malloc(sizeof(MyAVPacketList)); // 分配新节点内存if (!pkt1)return -1;pkt1->pkt = *pkt; // 拷贝AVPacket(浅拷贝，AVPacket.data等内存并没有拷贝)pkt1->next = NULL;if (pkt == &flush_pkt) // 如果放入的是flush_pkt，需要增加队列的播放序列号，区分不同两段数据q->serial++;pkt1->serial = q->serial; // 用队列序列号标记节点if (!q->last_pkt)q->first_pkt = pkt1;elseq->last_pkt->next = pkt1;q->last_pkt = pkt1;// 队列属性操作：增加节点数，cache大小，cache总时长，用来控制队列的大小q->nb_packets++;q->size += pkt1->pkt.size + sizeof(*pkt1);q->duration += pkt1->pkt.duration;/* XXX: should duplicate packet data in DV case */// 发出信号，表明当前队列中有数据了，通知等待线程中的读线程可以读取数据了SDL_CondSignal(q->cond);return 0;
}

对于 packet_queue_put_private 主要完成三件事：

• 计算serial。serial标记了这个节点内的数据是何时的。⼀般情况下新增节点与上⼀个节点的serial是⼀ 样的，但当队列中加⼊⼀个flush_pkt后，后续节点的serial会⽐之前⼤1，⽤来区别不同播放序列的 packet。
• 节点⼊队列操作。
• 队列属性操作。更新队列中节点的数⽬、占⽤字节数（含AVPacket.data的⼤⼩）及其时⻓。主要⽤来 控制Packet队列的⼤⼩，我们PacketQueue链表式的队列，在内存充⾜的条件下我们可以⽆限put⼊ packet，如果我们要控制队列⼤⼩，则需要通过其变量size、duration、nb_packets三者单⼀或者综 合去约束队列的节点的数量，具体在read_thread进⾏分析。

packet_queue_get()

从队列中取一个节点：

/*** @brief packet_queue_get* @param q 队列* @param pkt 输出参数，即MyAVPacketList.pkt* @param block 调⽤者是否需要在没节点可取的情况下阻塞等待* @param serial 输出参数，即MyAVPacketList.serial* @return <0: aborted; =0: no packet; >0: has packet*/
static int packet_queue_get(PacketQueue *q, AVPacket *pkt, int block, int *serial)
{MyAVPacketList *pkt1;int ret;SDL_LockMutex(q->mutex);for (;;) {if (q->abort_request) {ret = -1;break;}pkt1 = q->first_pkt;if (pkt1) { // 队列中有数据q->first_pkt = pkt1->next; // 队头移动到第二个节点if (!q->first_pkt)q->last_pkt = NULL;q->nb_packets--;	// 节点-1q->size -= pkt1->pkt.size + sizeof(*pkt1); // cache大小扣一个节点q->duration -= pkt1->pkt.duration; // 时长扣掉一个节点*pkt = pkt1->pkt;if (serial)*serial = pkt1->serial;av_free(pkt1); // 释放节点内存，只释放节点，不释放AVPacketret = 1;break;} else if (!block) { //队列中没有数据，且⾮阻塞调⽤ret = 0;break;} else { // 队列中没有数据，阻塞调用//这⾥没有break。for循环的另⼀个作⽤是在条件变量满⾜后重复上述代码取节点SDL_CondWait(q->cond, q->mutex);}}SDL_UnlockMutex(q->mutex);return ret;
}

该函数整体流程：

• 加锁
• 进⼊for循环，如果需要退出for循环，则break；当没有数据可读且block为1时则等待
  • ret = -1 终⽌获取packet
  • ret = 0 没有读取到packet
  • ret = 1 获取到了packet
• 释放锁

如果有取到数据，主要分3个步骤：

1. 队列操作：出队列操作； nb_packets相应-1; duration 的也相应减少， size也相应占⽤的字节
   ⼤⼩（pkt1->pkt.size + sizeof(*pkt1)）
2. 给输出参数赋值：就是MyAVPacketList的成员传递给输出参数pkt和serial
3. 释放节点内存：释放放⼊队列时申请的节点内存（注意是节点内存⽽不是AVPacket的数据的内存）

packet_queue_put_nullpacket()

放⼊“空包”（nullpacket）。放⼊空包意味着流的结束，⼀般在媒体数据读取完成的时候放⼊空包。放⼊

空包，⽬的是为了冲刷解码器，将编码器⾥⾯所有frame都读取出来：

static int packet_queue_put_nullpacket(PacketQueue *q, int stream_index)
{AVPacket pkt1, *pkt = &pkt1;av_init_packet(pkt);pkt->data = NULL;pkt->size = 0;pkt->stream_index = stream_index;return packet_queue_put(q, pkt);
}

⽂件数据读取完毕后刷⼊空包。

packet_queue_flush()

packet_queue_flush⽤于将packet队列中的所有节点清除，包括节点对应的AVPacket。⽐如⽤于退出播

放和seek播放：

• 退出播放，则要清空packet queue的节点
• seek播放，要清空seek之前缓存的节点数据，以便插⼊新节点数据

static void packet_queue_flush(PacketQueue *q)
{MyAVPacketList *pkt, *pkt1;SDL_LockMutex(q->mutex);for (pkt = q->first_pkt; pkt; pkt = pkt1) {pkt1 = pkt->next;av_packet_unref(&pkt->pkt);av_freep(&pkt);}q->last_pkt = NULL;q->first_pkt = NULL;q->nb_packets = 0;q->size = 0;q->duration = 0;SDL_UnlockMutex(q->mutex);
}

函数主体的for循环是队列遍历，遍历过程释放节点和AVPacket(AVpacket对应的数据也被释放掉)。最后

将PacketQueue的属性恢复为空队列状态。

PacketQueue 总结

前⾯我们分析了PacketQueue的实现和主要的操作⽅法，现在总结下两个关键的点：

第一部分：内存管理

MyAVPacketList的内存是完全由PacketQueue维护的，在put的时候malloc，在get的时候free。

AVPacket分两块：

• ⼀部分是AVPacket结构体的内存，这部分从MyAVPacketList的定义可以看出是和MyAVPacketList 共存亡的。
• 另⼀部分是AVPacket字段指向的内存，这部分⼀般通过 av_packet_unref 函数释放。⼀般情况 下，是在get后由调⽤者负责⽤ av_packet_unref 函数释放。特殊的情况是当碰到 packet_queue_flush 或put失败时，这时需要队列⾃⼰处理。

第二部分：serial 的变化过程

如上图所示，左边是队头，右边是队尾，从左往右标注了4个节点的serial，以及放⼊对应节点时queue的

serial。可以看到放⼊flush_pkt的时候后，serial增加了1。

假设，现在要从队头取出⼀个节点，那么取出的节点是serial 1，⽽PacketQueue⾃身的queue已经增⻓到了 2。

PacketQueue设计思路：

1. 设计⼀个多线程安全的队列，保存AVPacket，同时统计队列内已缓存的数据⼤⼩。（这个统计数据会⽤来后续设置要缓存的数据量）
2. 引⼊serial的概念，区别前后数据包是否连续，主要应⽤于seek操作。
3. 设计了两类特殊的packet——flush_pkt和nullpkt（类似⽤于多线程编程的事件模型——往队列中放⼊ flush事件、放⼊null事件），我们在⾳频输出、视频输出、播放控制等模块时也会继续对flush_pkt和 nullpkt的作⽤展开分析。

struct Frame 和 FrameQueue 队列

struct Frame

typedef struct Frame {AVFrame *frame;			// 指向数据帧AVSubtitle sub;			// 用于字幕int serial;				// 播放序列，在seek的操作时serial会变化double pts;				// 时间戳（秒）double duration;		// 帧持续时间（秒）int64_t pos;			// 帧在输入文件中的字节位置int width;				// 宽int height;				// 高int format;				// 对于图像：enum AVPixelFormat// 对于音频：enum AVSampleFormatAVRational sar;			// 图像宽高比，默认0/1int uploaded;			// 用来记录帧是否已经显示过int flip_v;				// =1则旋转180 =0正常播放
} Frame;

真正存储解码后⾳视频数据的结构体为AVFrame ，存储字幕则使⽤AVSubtitle，该Frame的设计是为了⾳ 频、视频、字幕帧通⽤，所以Frame结构体的设计类似AVFrame，部分成员变量只对不同类型有作⽤，⽐如sar只对视频有作⽤。

⾥⾯也包含了serial播放序列（每次seek时都切换serial），sar（图像的宽⾼⽐（16:9，4:3…），该值来

⾃AVFrame结构体的sample_aspect_ratio变量）。

struct FrameQueue

typedef struct FrameQueue {Frame queue[FRAME_QUEUE_SIZE];	// FRAME_QUEUE_SIZE最大sizeint rindex;						// 读索引，待播放时读取此帧播放，播放后此帧成为上一帧int windex;						// 写索引int size;						// 当前总帧数int max_size;					// 可存储的最大帧数int keep_last;					// =1说明要在队列保持最后一帧数据不释放，只销毁队列时才真正释放int rindex_shown;				// 初始化为0 配置keep_last=1使用SDL_mutex *mutex;SDL_cond *cond;PacketQueue *pktq;				// 数据包队列
} FrameQueue;

FrameQueue是⼀个环形缓冲区(ring buffer)，是⽤数组实现的⼀个FIFO。数组⽅式的环形缓冲区适合于

事先明确了缓冲区的最⼤容量的情形。

ffplay中创建了三个frame_queue：⾳频frame_queue，视频frame_queue，字幕frame_queue。每⼀

个frame_queue⼀个写端⼀个读端，写端位于解码线程，读端位于播放线程。

FrameQueue的设计⽐如PacketQueue复杂，引⼊了读取节点但节点不出队列的操作、读取下⼀节点也不

出队列等等的操作，FrameQueue操作提供以下⽅法：

• frame_queue_unref_item：释放Frame⾥⾯的AVFrame和 AVSubtitle
• frame_queue_init：初始化队列
• frame_queue_destory：销毁队列
• frame_queue_signal：发送唤醒信号
• frame_queue_peek：获取当前Frame，调⽤之前先调⽤frame_queue_nb_remaining确保有frame可 读
• frame_queue_peek_next：获取当前Frame的下⼀Frame，调⽤之前先调⽤ frame_queue_nb_remaining确保⾄少有2 Frame在队列
• frame_queue_peek_last：获取上⼀Frame
• frame_queue_peek_writable：获取⼀个可写Frame，可以以阻塞或⾮阻塞⽅式进⾏
• frame_queue_peek_readable：获取⼀个可读Frame，可以以阻塞或⾮阻塞⽅式进⾏
• frame_queue_push：更新写索引，此时Frame才真正⼊队列，队列节点Frame个数加1
• frame_queue_next：更新读索引，此时Frame才真正出队列，队列节点Frame个数减1，内部调⽤
• frame_queue_unref_item是否对应的AVFrame和AVSubtitle
• frame_queue_nb_remaining：获取队列Frame节点个数
• frame_queue_last_pos：获取最近播放Frame对应数据在媒体⽂件的位置，主要在seek时使⽤

frame_queue_init()初始化

static int frame_queue_init(FrameQueue *f, PacketQueue *pktq, int max_size, int keep_last)
{int i;memset(f, 0, sizeof(FrameQueue));if (!(f->mutex = SDL_CreateMutex())) {av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "SDL_CreateMutex(): %s\n", SDL_GetError());return AVERROR(ENOMEM);}if (!(f->cond = SDL_CreateCond())) {av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "SDL_CreateCond(): %s\n", SDL_GetError());return AVERROR(ENOMEM);}f->pktq = pktq;f->max_size = FFMIN(max_size, FRAME_QUEUE_SIZE);f->keep_last = !!keep_last;for (i = 0; i < f->max_size; i++)if (!(f->queue[i].frame = av_frame_alloc())) // 分配AVFrame结构体return AVERROR(ENOMEM);return 0;
}

队列初始化函数确定了队列⼤⼩，将为队列中每⼀个节点的frame(<font style="color:rgb(38,38,38);">f->queue[i].frame</font>)分配内

存，注意只是分配Frame对象本身，⽽不关注Frame中的数据缓冲区。Frame中的数据缓冲区是

AVBuffer，使⽤引⽤计数机制。

<font style="color:rgb(38,38,38);">f->max_size</font> 是队列的⼤⼩，此处值为16（由FRAME_QUEUE_SIZE定义），实际分配的时候视

频为3，⾳频为9，字幕为16，因为这⾥存储的是解码后的数据，不宜设置过⼤，⽐如视频当为

1080p时，如果为YUV420p格式，⼀帧就有3110400字节。

#define VIDEO_PICTURE_QUEUE_SIZE 3 // 图像帧缓存数量
#define SUBPICTURE_QUEUE_SIZE 16 // 字幕帧缓存数量
#define SAMPLE_QUEUE_SIZE 9 // 采样帧缓存数量
#define FRAME_QUEUE_SIZE FFMAX(SAMPLE_QUEUE_SIZE, \FFMAX(VIDEO_PICTURE_QUEUE_SIZE, SUBPICTURE_QUEUE_SIZE))

<font style="color:rgb(38,38,38);">f->keep_last</font>是队列中是否保留最后⼀次播放的帧的标志。<font style="color:rgb(38,38,38);">f->keep_last = !!keep_last</font>是将int取值的keep_last转换为boot取值(0或1)。

frame_queue_destory()销毁

static void frame_queue_destory(FrameQueue *f)
{int i;for (i = 0; i < f->max_size; i++) {Frame *vp = &f->queue[i];// 释放对vp->frame中数据缓冲区的引用，不释放frame对象本身frame_queue_unref_item(vp);// 释放vp->frameav_frame_free(&vp->frame);}SDL_DestroyMutex(f->mutex);SDL_DestroyCond(f->cond);
}

队列销毁函数对队列中的每个节点作了如下处理：

1. <font style="color:rgb(38,38,38);">frame_queue_unref_item(vp)</font>释放本队列对vp->frame中AVBuffer的引⽤
2. <font style="color:rgb(38,38,38);">av_frame_free(&vp->frame)</font>释放vp->frame对象本身

frame_queue_peek_writable()获取可写 Frame

frame_queue_push()入队列

FrameQueue写队列的步骤和PacketQueue不同，分了3步进⾏：

1. 调⽤frame_queue_peek_writable获取可写的Frame，如果队列已满则等待
2. 获取到Frame后，设置Frame的成员变量
3. 再调⽤frame_queue_push更新队列的写索引，真正将Frame⼊队列

// 获取可写帧
/*
向队列尾部申请⼀个可写的帧空间，若⽆空间可写，则等待。
这⾥最需要体会到的是abort_request的使⽤，在等待时如果播放器需要退出则将abort_request = 1，那
frame_queue_peek_writable函数可以知道是正常frame可写唤醒，还是其他唤醒。
*/
static Frame *frame_queue_peek_writable(FrameQueue *f)
{/* wait until we have space to put a new frame */SDL_LockMutex(f->mutex);while (f->size >= f->max_size &&!f->pktq->abort_request) { // 监测是否退出SDL_CondWait(f->cond, f->mutex);}SDL_UnlockMutex(f->mutex);if (f->pktq->abort_request) // 监测是否退出return NULL;return &f->queue[f->windex];
}
// 更新写索引
static void frame_queue_push(FrameQueue *f)
{if (++f->windex == f->max_size)f->windex = 0;SDL_LockMutex(f->mutex); // 当frame_queue_peek_readable等待时可以唤醒f->size++;SDL_CondSignal(f->cond);SDL_UnlockMutex(f->mutex);
}
/*
向队列尾部压⼊⼀帧，只更新计数与写指针，因此调⽤此函数前应将帧数据写⼊队列相应位
置。SDL_CondSignal(f->cond);可以唤醒读frame_queue_peek_readable。
*/

通过具体场景看写队列的用法：

static int queue_picture(VideoState *is, AVFrame *src_frame, double pts, double duration, int64_t pos, int serial)
{Frame *vp;#if defined(DEBUG_SYNC)printf("frame_type=%c pts=%0.3f\n",av_get_picture_type_char(src_frame->pict_type), pts);
#endif// frame_queue_peek_writable监测队列是否有可写空间if (!(vp = frame_queue_peek_writable(&is->pictq)))return -1; // 队列满了返回-1// 执行到这一步说明已经获取了可写入的Framevp->sar = src_frame->sample_aspect_ratio;vp->uploaded = 0;vp->width = src_frame->width;vp->height = src_frame->height;vp->format = src_frame->format;vp->pts = pts;vp->duration = duration;vp->pos = pos;vp->serial = serial;set_default_window_size(vp->width, vp->height, vp->sar);// 将src中所有数据拷贝到dst中，并复位srcav_frame_move_ref(vp->frame, src_frame);// 插入，更新写索引位置frame_queue_push(&is->pictq);return 0;
}

上⾯⼀段代码是视频解码线程向视频frame_queue中写⼊⼀帧的代码，步骤如下：

1. <font style="color:rgb(38,38,38);">frame_queue_peek_writable(&is->pictq) </font>向队列尾部申请⼀个可写的帧空间，若队列已满 ⽆空间可写，则等待(由SDL_cond *cond控制，由frame_queue_next或frame_queue_signal触发唤醒)
2. av_frame_move_ref(vp->frame, src_frame) 将src_frame中所有数据拷⻉到vp->frame并复位src_frame，vp-> frame中AVBuffer使⽤引⽤计数机制，不会执⾏AVBuffer的拷⻉动作，仅是修改指针指向值。为避免内存泄漏，在 av_frame_move_ref(dst, src) 之前应先调⽤ av_frame_unref(dst) ，这⾥没有调⽤，是因为frame_queue在删除⼀个节点时，已经释放了frame及frame中的AVBuffer。
3. <font style="color:rgb(38,38,38);">frame_queue_push(&is->pictq)</font>此步仅将frame_queue中的写索引加1，实际的数据写⼊在此步之前已经完成。

frame_queue_peek_readable()获取可读 Frame

frame_queue_next()出队列

写队列中，应⽤程序写⼊⼀个新帧后通常总是将写索引加1。⽽读队列中，“读取”和“更新读索引(同时删除 旧帧)”⼆者是独⽴的，可以只读取⽽不更新读索引，也可以只更新读索引(只删除)⽽不读取（只有更新读索引的时候才真正释放对应的Frame数据）。⽽且读队列引⼊了是否保留已显示的最后⼀帧的机制，导致读队列⽐写队列要复杂很多。

读队列和写队列步骤是类似的，基本步骤如下：

1. 调⽤frame_queue_peek_readable获取可读Frame；
2. 如果需要更新读索引（出队列该节点）则调⽤frame_queue_peek_next；

读队列涉及如下函数：

// 获取可读Framezhizhen（读空则等待）
static Frame *frame_queue_peek_readable(FrameQueue *f);
// 获取当前Frame指针
static Frame *frame_queue_peek(FrameQueue *f);
// 获取下一个Frame指针
static Frame *frame_queue_peek_next(FrameQueue *f);
// 获取上一个Frame指针
static Frame *frame_queue_peek_last(FrameQueue *f);
// 更新读索引，删除旧frame
static void frame_queue_next(FrameQueue *f);

通过实例看一下读队列的用法：

static void video_refresh(void *opaque, double *remaining_time)
{if (frame_queue_nb_remaining(&is->pictq) == 0) /* 所有帧已显示 */ {} else {double last_duration, duration, delay;Frame *vp, *lastvp;// 上一帧：上一个已显示的帧lastvp = frame_queue_peek_last(&is->pictq);// 当前帧：当前待显示的帧vp = frame_queue_peek(&is->pictq);if (vp->serial != is->videoq.serial) {// 出队列，更新rindexframe_queue_next(&is->pictq);goto retry;}}
}

记lastvp为上⼀次已播放的帧，vp为本次待播放的帧，下图中⽅框中的数字表示显示序列中帧 的序号：

在启⽤keep_last机制后，rindex_shown值总是为1，rindex_shown确保了最后播放的⼀帧总保留在队列中。

假设某次进⼊<font style="color:rgb(38,38,38);">video_refresh()</font>的时刻为T0，下次进⼊的时刻为T1。在T0时刻，读队列的步骤如下：

1. rindex表示上⼀次播放的帧lastvp，本次调⽤ video_refresh() 中，lastvp会被删除，rindex会加 1，即是当调⽤frame_queue_next删除的是lastvp，⽽不是当前的vp，当前的vp转为lastvp。
2. rindex+rindex_shown表示本次待播放的帧vp，本次调⽤ video_refresh() 中，vp会被读出播放 图中已播放的帧是灰⾊⽅框，本次待播放的帧是红⾊⽅框，其他未播放的帧是绿⾊⽅框，队列中空位置为⽩⾊⽅框。
3. rindex+rindex_shown+1表示下⼀帧nextvp

frame_queue_nb_remaining()获取 size

static int frame_queue_nb_remaining(FrameQueue *f)
{return f->size - f->rindex_shown;
}

frame_queue_peek()获取当前帧

// 获取队列当前Frame，在调用该函数前先调用frame_queue_nb_remaining确保有frame可读
static Frame *frame_queue_peek(FrameQueue *f)
{return &f->queue[(f->rindex + f->rindex_shown) % f->max_size];
}

frame_queue_peek_next()获取下一帧

// 使用时需要确保queue里面至少两个Frame
static Frame *frame_queue_peek_next(FrameQueue *f)
{return &f->queue[(f->rindex + f->rindex_shown + 1) % f->max_size];
}

frame_queue_peek_last()获取上一帧

// 当rindex_shown=0时，和frame_queue_peek效果一样，获取当前帧
// 当rindex_show=1时，读取上一个
static Frame *frame_queue_peek_last(FrameQueue *f)
{return &f->queue[f->rindex];
}

struct AudioParams 音频参数

typedef struct AudioParams {int freq;						// 采样率int channels;					// 通道数int64_t channel_layout;			// 通道布局，比如2.1声道，5.1声道等enum AVSampleFormat fmt;		// 音频采样格式，比如AV_SAMPLE_FMT_S16表示16bit交错排列int frame_size;					// 一个采样单元占用的字节数，比如2通道则左右各采样一次合成一个采样单元int bytes_per_sec;				// ⼀秒时间的字节数，⽐如采样率48Khz，2channel，16bit// 则一秒48000*2*16/8=192000
} AudioParams;

struct Decoder 解码器封装

typedef struct Decoder {AVPacket pkt;PacketQueue *queue;					// 数据包队列AVCodecContext *avctx;				// 解码器上下文int pkt_serial;						// 包序列int finished;						// =0解码器工作，！=0解码器空闲int packet_pending;					// =0解码器异常，需要考虑重置解码器，=1正常SDL_cond *empty_queue_cond;			// 检查到packet队列空时发送，signal缓存read_thread读取诗句int64_t start_pts;					// 初始化时是stream的start timeAVRational start_pts_tb;			// 初始化时是stream的time_baseint64_t next_pts;					// 记录最近一次解码后的frame的pts,当解出来的部分// 帧没有有效的pts时则使用next_pts进行计算AVRational next_pts_tb;				// next_pts的单位SDL_Thread *decoder_tid;			// 线程句柄
} Decoder;

参考资料：https://github.com/0voice