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导读：
本文次要基于 WebRTC release-72 源码及云信音视频团队积攒的相干教训而成，次要剖析以下问题：ADM（Audio Device Manager）的架构如何？ADM（Audio Device Manager）的启动流程如何？ADM（Audio Device Manager）的数据流向如何？本文次要是剖析相干的外围流程，以便于大家有需要时，能疾速地定位到相干的模块。
文|陈稳稳 网易云信资深音视频客户端开发工程师
一、ADM 根本架构
ADM 的架构剖析
WebRTC 中，ADM（Audio Device Manager）的行为由 AudioDeviceModule 来定义，具体由 AudioDeviceModuleImpl 来实现。
从下面的架构图能够看出 AudioDeviceModule 定义了 ADM 相干的所有行为（上图只列出了局部外围, 更具体的请参考源码中的残缺定义）。从 AudioDeviceModule 的定义能够看出 AudioDeviceModule 的主要职责如下：
初始化音频播放 / 采集设施；
启动音频播放 / 采集设施；
进行音频播放 / 采集设施；
在音频播放 / 采集设施工作时，对其进行操作（例如：Mute , Adjust Volume）；
平台内置 3A 开关的调整（次要是针对 Android 平台）；
获取以后音频播放 / 采集设施各种与此相关的状态（类图中未齐全体现，详情参考源码）
AudioDeviceModule 具体由 AudioDeviceModuleImpl 实现，二者之间还有一个 AudioDeviceModuleForTest，次要是增加了一些测试接口，对本文的剖析无影响，可间接疏忽。AudioDeviceModuleImpl 中有两个十分重要的成员变量，一个是 audio_device_，它的具体类型是 std::unique_ptr，另一个是 audio_device_buffer_，它的具体类型是 AudioDeviceBuffer。
其中 audio_device_ 是 AudioDeviceGeneric 类型，AudioDeviceGeneric 是各个平台具体音频采集和播放设施的一个形象，由它承当 AudioDeviceModuleImpl 对具体设施的操作。波及到具体设施的操作，AudioDeviceModuleImpl 除了做一些状态的判断具体的操作设施工作都由 AudioDeviceGeneric 来实现。AudioDeviceGeneric 的具体实现由各个平台本人实现，例如对于 iOS 平台具体实现是 AudioDeviceIOS，Android 平台具体实现是 AudioDeviceTemplate。至于各个平台的具体实现，有趣味的能够单个剖析。这里说一下最重要的共同点，从各个平台具体实现的定义中能够发现，他们都有一个 audio_device_buffer 成员变量，而这个变量与后面提到的 AudioDeviceModuleImpl 中的另一个重要成员变量 audio_device_buffer_，其实二者是同一个。AudioDeviceModuleImpl 通过 AttachAudioBuffer() 办法，将本人的 audio_device_buffer_ 对象传给具体的平台实现对象。
audio_device_buffer_ 的具体类型是 AudioDeviceBuffer，AudioDeviceBuffer 中的 play_buffer_、rec_buffer_ 是 int16_t 类型的 buffer，前者做为向下获取播放 PCM 数据的 Buffer，后者做为向下传递采集 PCM 数据的 Buffer，具体的 PCM 数据流向在前面的数据流向章节具体分析，而另一个成员变量 audio_transport_cb_，类型为 AudioTransport，从 AudioTransport 接口定义的中的两个外围办法不难看出他的作用，一是向下获取播放 PCM 数据存储在 play_buffer_，另一个把采集存储在 rec_buffer_ 中的 PCM 数据向下传递，后续具体流程参考数据流向章节。
对于 ADM 扩大的思考
从 WebRTC ADM 的实现来看，WebRTC 只实现对应了各个平台具体的硬件设施，并没什么虚构设施。然而在理论的我的项目，往往须要反对内部音频输出 / 输入，就是由业务下层 push/pull 音频数据（PCM …），而不是间接启动平台硬件进行采集 / 播放。在这种状况下，尽管原生的 WebRTC 不反对，然而要革新也是十分的简略，因为虚构设施与平台无关，所以能够间接在 AudioDeviceModuleImpl 中减少一个与实在设施 audio_device_ 对应的 Virtual Device（变量名暂定为 virtual_device_），virtual_device_ 也跟 audio_device_ 一样，实现 AudioDeviceGeneric 相干接口，而后参考 audio_device_ 的实现去实现数据的“采集”（push）与“播放”（pull），毋庸对接具体平台的硬件设施，惟一须要解决的就是物理设施 audio_device_ 与虚构设施 virtual_device_ 之间的切换或协同工作。
二、ADM 设施的启动
启动机会
ADM 设施的启动机会并无什么特殊要求，只有 ADM 创立后即可，不过 WebRTC 的 Native 源码中会在 SDP 协商好后去检查一下是否须要启动相干的 ADM 设施，如果须要就会启动相干的 ADM 设施，采集与播放设施的启动二者是齐全独立的，但流程大同小异，相干触发代码如下，自上而下浏览即可。
以下是采集设施启动的触发源码（后面几步还有其余触发入口，但前面是一样的，这里只做外围流程展现）：
//cricket::VoiceChannel
void VoiceChannel::UpdateMediaSendRecvState_w() {
//*
bool send = IsReadyToSendMedia_w();
media_channel()->SetSend(send);
}
// cricket::WebRtcVoiceMediaChannel
void WebRtcVoiceMediaChannel::SetSend(bool send) {
//*
for (auto& kv : send_streams_) {
kv.second->SetSend(send);}
}
//cricket::WebRtcVoiceMediaChannel::WebRtcAudioSendStream
void SetSend(bool send) {
//*
UpdateSendState();}
//cricket::WebRtcVoiceMediaChannel::WebRtcAudioSendStream
void UpdateSendState() {
//*
if (send_ && source_ != nullptr && rtp_parameters_.encodings[0].active) {stream_->Start();
} else { // !send || source_ = nullptr
stream_->Stop();}}
// webrtc::internal::WebRtcAudioSendStream
void AudioSendStream::Start() {
//*
audio_state()->AddSendingStream(this, encoder_sample_rate_hz_,
encoder_num_channels_);}
// webrtc::internal::AudioState
void AudioState::AddSendingStream(webrtc::AudioSendStream* stream,
int sample_rate_hz,
size_t num_channels) {//*
// 查看下采集设施是否曾经启动，如果没有，那么在这启动
auto* adm = config_.audio_device_module.get();
if (!adm->Recording()) {
if (adm->InitRecording() == 0) {if (recording_enabled_) {adm->StartRecording();
}
} else {RTC_DLOG_F(LS_ERROR) << "Failed to initialize recording.";
}}
}
从下面采集设施启动的触发源码能够看出，如果须要发送音频，不论后面采集设施是否启动，在 SDP 协商好后，肯定会启动采集设施。如果咱们想把采集设施的启动机会把握在下层业务手中，那么只有正文下面 AddSendingStream 办法中启动设施那几行代码即可，而后在须要的时候自行通过 ADM 启动采集设施。
以下是播放设施启动的触发源码（后面几步还有其余触发入口，但前面是一样的，这里只做外围流程展现）：
//cricket::VoiceChannel
void VoiceChannel::UpdateMediaSendRecvState_w() {
//*
bool recv = IsReadyToReceiveMedia_w();
media_channel()->SetPlayout(recv);
}
// cricket::WebRtcVoiceMediaChannel
void WebRtcVoiceMediaChannel::SetPlayout(bool playout) {
//*
return ChangePlayout(desired_playout_);
}
// cricket::WebRtcVoiceMediaChannel
void WebRtcVoiceMediaChannel::ChangePlayout(bool playout) {
//*
for (const auto& kv : recv_streams_) {
kv.second->SetPlayout(playout);}
}
//cricket::WebRtcVoiceMediaChannel::WebRtcAudioReceiveStream
void SetPlayout(bool playout) {
//*
if (playout) {stream_->Start();
} else {stream_->Stop();
}}
// webrtc::internal::AudioReceiveStream
void AudioReceiveStream::Start() {
//*
audio_state()->AddReceivingStream(this);
}
//webrtc::internal::AudioState
void AudioState::AddReceivingStream(webrtc::AudioReceiveStream* stream) {
//*
// // 查看下播放设施是否曾经启动，如果没有，那么在这启动
auto* adm = config_.audio_device_module.get();
if (!adm->Playing()) {
if (adm->InitPlayout() == 0) {if (playout_enabled_) {adm->StartPlayout();
}
} else {RTC_DLOG_F(LS_ERROR) << "Failed to initialize playout.";
}}
}
从下面播放设施启动的触发源码能够看出，如果须要播放音频，不论后面播放设施是否启动，在 SDP 协商好后，肯定会启动播放设施。如果咱们想把播放设施的启动机会把握在下层业务手中，那么只有正文下面 AddReceivingStream 办法中启动设施那几行代码即可，而后在须要的时候自行通过 ADM 启动播放设施。
启动流程
当须要启动 ADM 设施时，先调用 ADM 的 InitXXX，接着是 ADM 的 StartXXX，当然最终是透过下面的架构层层调用具体平台相应的实现，具体流程如下图：
对于设施的进行
理解了 ADM 设施的启动，那么与之对应的进行动作，就无需多言。如果大家看了源码，会发现其实进行的动作及流程与启动基本上是一一对应的。
三、ADM 音频数据流向
音频数据的发送
上图是音频数据发送的外围流程，次要是外围函数的调用及线程的切换。PCM 数据从硬件设施中被采集进去，在采集线程做些简略的数据封装会很快进入 APM 模块做相应的 3A 解决，从流程上看 APM 模块很凑近原始 PCM 数据，这一点对 APM 的解决成果有十分大的帮忙，感兴趣的同学能够深入研究下 APM 相干的常识。之后数据就会被封装成一个 Task，投递到一个叫 rtp_send_controller 的线程中，到此采集线程的工作就实现了，采集线程也能尽快开始下一轮数据的读取，这样能最大限度的减小对采集的影响，尽快读取新的 PCM 数据，避免 PCM 数据失落或带来不必要的延时。
接着数据就到了 rtp_send_controller 线程，rtp_send_controller 线程的在此的作用次要有三个，一是做 rtp 发送的拥塞管制，二是做 PCM 数据的编码，三是将编码后的数据打包成 RtpPacketToSend（RtpPacket）格局。最终的 RtpPacket 数据会被投递到一个叫 RoundRobinPacketQueue 的队列中，至此 rtp_send_controller 线程的工作实现。
前面的 RtpPacket 数据将会在 SendControllerThread 中被解决，SendControllerThread 次要用于发送状态及窗口拥塞的管制，最初数据通过音讯的模式（type: MSG_SEND_RTP_PACKET）发送到 Webrtc 三大线程之一的网络线程（Network Thread），再往后就是发送给网络。到此整个发送过程完结。
数据的接管与播放
上图是音频数据接管及播放的外围流程。网络线程（Network Thread）负责从网络接管 RTP 数据，随后异步给工作线程（Work Thread）进行解包及散发。如果接管多路音频，那么就有多个 ChannelReceive，每个的解决流程都一样，最初未解码的音频数据寄存在 NetEq 模块的 packet_buffer_ 中。与此同时播放设施线程一直的从以后所有音频 ChannelReceive 获取音频数据（10ms 长度），进而触发 NetEq 申请解码器进行音频解码。对于音频解码，WebRTC 提供了对立的接口，具体的解码器只须要实现相应的接口即可，比方 WebRTC 默认的音频解码器 opus 就是如此。当遍历并解码完所有 ChannelReceive 中的数据，前面就是通过 AudioMixer 混音，混完后交给 APM 模块解决，解决完最初是给设施播放。
作者介绍
陈稳稳，网易云信资深音视频客户端开发工程师，次要负责 Android 音视频的开发及适配。
