gstreamer是一个创建流媒体应用程序的框架。其基本设计思想来自于俄勒冈(oregon)研究生学院有关视频管道的创意, 同时也借鉴了directshow的设计思想。
gstreamer的程序开发框架使得编写任意类型的流媒体应用程序成为了可能。在编写处理音频、视频或者两者皆有的应用程序时, gstreamer可以让你的工作变得简单。gstreamer并不受限于音频和视频处理, 它能够处理任意类型的数据流。管道设计的方法对于实际应用的滤波器几乎没有负荷, 它甚至可以用来设计出对延时有很高要求的高端音频应用程序。
gstreamer最显著的用途是在构建一个播放器上。gstreamer已经支持很多格式的文件了, 包括: mp3、ogg/vorbis、mpeg-1/2、avi、quicktime、 mod等等。从这个角度看,gstreamer更象是一个播放器。但是它主要的优点却是在于: 它的可插入组件能够很方便的接入到任意的管道当中。这个优点使得利用gstreamer编写一个万能的可编辑音视频应用程序成为可能。
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图1将有助于你更好地理解数据源元件、过滤器元件和接收器元件三者的区别，同时也不难看出它们是如何相互配合形成管道的：
需要注意的是，过滤器元件的具体形式是非常灵活的，gstreamer并没有严格规定输入端和输出端的数目，事实上它们都可以是一个或者多个。图2是一个avi分离器的基本结构，它能够将输入数据分离成单独的音频信息和视频信息，用于实现该功能的过滤器元件很明显只具有一个输入端，但却需要有两个输出端。
要想在应用程序中创建gstelement对象，唯一的办法是借助于工厂对象gstelementfactory。由于gstreamer框架提供了多种类型的gstelement对象，因此对应地提供了多种类型的gstelementfactory对象，它们是通过特定的工厂名称来进行区分的。例如，下面的代码通过gst_element_factory_find()函数获得了一个名为mad的工厂对象，它之后可以用来创建与之对应的mp3解码器元件：
成功获得工厂对象之后，接下来就可以通过gst_element_factory_create()函数来创建特定的gstelement对象了，该函数在调用时有两个参数，分别是需要用到的工厂对象，以及即将创建的元件名称。元件名称可以用查询的办法获得，也可以通过传入空指针（null）来生成工厂对象的默认元件。下面的代码示范了如何利用已经获得的工厂对象，来创建名为decoder的mp3解码器元件：
当创建的gstelement不再使用的时候，还必须调用gst_element_unref()函数释放其占用的内存资源：
gstreamer使用了与gobject相同的机制来对属性（property）进行管理，包括查询（query）、设置（set）和读取（get）等。所有的gstelement对象都需要从其父对象gstobject那里继承名称（name）这一最基本的属性，这是因为像gst_element_factory_make()和gst_element_factory_create()这样的函数在创建工厂对象和元件对象时都会用到名称属性，通过调用gst_object_set_name()和gst_object_get_name()函数可以设置和读取gstelement对象的名称属性。
衬垫（pad）是gstreamer框架引入的另外一个基本概念，它指的是元件（element）与外界的连接通道，对于框架中的某个特定元件来说，其能够处理的媒体类型正是通过衬垫暴露给其它元件的。成功创建gstelement对象之后，可以通过gst_element_get_pad()获得该元件的指定衬垫。例如，下面的代码将返回element元件中名为src的衬垫：
如果需要的话也可以通过gst_element_get_pad_list()函数，来查询指定元件中的所有衬垫。例如，下面的代码将输出element元件中所有衬垫的名称：
与元件一样，衬垫的名称也能够动态设置或者读取，这是通过调用gst_pad_get_name ()和gst_pad_set_name()函数来完成的。所有元件的衬垫都可以细分成输入衬垫和输出衬垫两种，其中输入衬垫只能接收数据但不能产生数据，而输出衬垫则正好相反，只能产生数据但不能接收数据，利用函数gst_pad_get_direction()可以获得指定衬垫的类型。gstreamer框架中的所有衬垫都必然依附于某个元件之上，调用gst_pad_get_parent()可以获得指定衬垫所属的元件，该函数的返回值是一个指向gstelement的指针。 衬垫从某种程度上可以看成是元件的代言人，因为它要负责向外界描述该元件所具有的能力。gstreamer框架提供了统一的机制来让衬垫描述元件所具有的能力（capability），这是借助数据结构_gstcaps来实现的：
以下是对mad元件的能力描述，不难看出该元件中实际包含sink和src两个衬垫，并且每个衬垫都带有特定的功能信息。名为sink的衬垫是mad元件的输入端，它能够接受mime类型为audio/mp3的媒体数据，此外还具有layer、bitrate和framed三种属性。名为src的衬垫是mad元件的输出端，它负责产生mime类型为audio/raw媒体数据，此外还具有format、depth、rate和channels等多种属性。
准确地说，gstreamer框架中的每个衬垫都可能对应于多个能力描述，它们能够通过函数gst_pad_get_caps()来获得。例如，下面的代码将输出pad衬垫中所有能力描述的名称及其mime类型：
箱柜（bin）是gstreamer框架中的容器元件，它通常被用来容纳其它的元件对象，但由于其自身也是一个gstelement对象，因此实际上也能够被用来容纳其它的箱柜对象。利用箱柜可以将需要处理的多个元件组合成一个逻辑元件，由于不再需要对箱柜中的元件逐个进行操作，因此能够很容易地利用它来构造更加复杂的管道。在gstreamer框架中使用箱柜还有另外一个优点，那就是它会试着对数据流进行优化，这对于多媒体应用来讲是很具吸引力的。
图3描述了箱柜在gstreamer框架中的典型结构：
在gstreamer应用程序中使用的箱柜主要有两种类型：
gstpipeline 管道是最常用到的容器，对于一个gstreamer应用程序来讲，其顶层箱柜必须是一条管道。
gstthread 线程的作用在于能够提供同步处理能力，如果gstreamer应用程序需要进行严格的音视频同步，一般都需要用到这种类型的箱柜。
gstreamer框架提供了两种方法来创建箱柜：一种是借助工厂方法，另一种则是使用特定的函数。下面的代码示范了如何使用工厂方法创建线程对象，以及如何使用特定函数来创建管道对象：
箱柜成功创建之后，就可以调用gst_bin_add()函数将已经存在的元件添加到其中来了：
而要从箱柜中找到特定的元件也很容易，可以借助gst_bin_get_by_name()函数实现：
由于gstreamer框架中的一个箱柜能够添加到另一个箱柜之中，因此有可能会出现箱柜嵌套的情况，gst_bin_get_by_name()函数在查找元件时会对嵌套的箱柜作递归查找。元件有添加到箱柜之中以后，在需要的时候还可以从中移出，这是通过调用gst_bin_remove()函数来完成的：
如果仔细研究一下图3中描述的箱柜，会发现它没有属于自己的输入衬垫和输出衬垫，因此显然是无法作为一个逻辑整体与其它元件交互的。为了解决这一问题，gstreamer引入了精灵衬垫（ghost pad）的概念，它是从箱柜里面所有元件的衬垫中推举出来的，通常来讲会同时选出输入衬垫和输出衬垫，如图4所示：
具有精灵衬垫的箱柜在行为上与元件是完全相同的，所有元件具有的属性它都具有，所有针对元件能够进行的操作也同样能够针对箱柜进行，因此在gstreamer应用程序中能够像使用元件一样使用这类箱柜。下面的代码示范了如何为箱柜添加一个精灵衬垫：
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在引入了元件和衬垫的概念之后，gstreamer对多媒体数据的处理过程就变得非常清晰了：通过将不同元件的衬垫依次连接起来构成一条媒体处理管道，使数据在流经管道的过程能够被各个元件正常处理，最终实现特定的多媒体功能。
图１就描述了一条很简单的管道，它由三个基本元件构成：数据源元件只负责产生数据，它的输出衬垫与过滤器元件的输入衬垫相连；过滤器元件负责从自己的输入衬垫中获取数据，并在经过特定的处理之后，将结果通过输出衬垫传给与之相连的接收器元件；接收器元件只负责接收数据，它的输入衬垫与过滤器元件的输出衬垫相连，负责对最终结果进行相应的处理。
gstreamer框架中的元件是通过各自的衬垫连接起来的，下面的代码示范了如何将两个元件通过衬垫连接起来，以及如何在需要的时候断开它们之间的连接：
如果需要建立起连接的元件都只有一个输入衬垫和一个输出衬垫，那么更简单的做法是调用gst_element_link()函数直接在它们之间建立起连接，或者调用gst_element_unlink()函数断开它们之间的连接：
当gstreamer框架中的元件通过管道连接好之后，它们就开始了各自的处理流程，期间一般会经历多次状态切换，其中每个元件在特定时刻将处于如下四种状态之一：
null 这是所有元件的默认状态，表明它刚刚创建，还没有开始做任何事情。
ready 表明元件已经做好准备，随时可以开始处理流程。
paused 表明元件因某种原因暂时停止处理数据。
playing 表明元件正在进行数据处理。
所有的元件都从null状态开始，依次经历null、ready、paused、playing等状态间的转换。元件当前所处的状态可以通过调用gst_element_set_state()函数进行切换：
默认情况下，管道及其包含的所有元件在创建之后将处于null状态，此时它们不会进行任何操作。当管道使用完毕之后，不要忘记重新将管道的状态切换回null状态，让其中包含的所有元件能够有机会释放它们正在占用的资源。
管道真正的处理流程是从第一次将其切换到ready状态时开始的，此时管道及其包含的所有元件将做好相应的初始化工作，来为即将执行的数据处理过程做好准备。对于一个典型的元件来讲，处于ready状态时需要执行的操作包括打开媒体文件和音频设备等，或者试图与位于远端的媒体服务器建立起连接。
处于ready状态的管道一旦切换到playing状态，需要处理的多媒体数据就开始在整个管道中流动，并依次被管道中包含的各个元件进行处理，从而最终实现管道预先定义好的某种多媒体功能。gstreamer框架也允许将管道直接从null状态切换到playing状态，而不必经过中间的ready状态。
正处于播放状态的管道能够随时切换到paused状态，暂时停止管道中所有数据的流动，并能够在需要的时候再次切换回playing状态。如果需要插入或者更改管道中的某个元件，必须先将其切换到paused或者null状态，元件在处于paused状态时并不会释放其占用的资源。
在理解了一些基本概念和处理流程之后，下面来看看如何利用gstreamer框架提供的组件，来实现一个简单的mp3播放器。在图１中描述的结构能够很容易地映射成mp3播放器，其中数据源元件负责从磁盘上读取数据，过滤器元件负责对数据进行解码，而接受器元件则负责将解码后的数据写入声卡。
与其它众多gnome项目一样，gstreamer也是用c语言实现的。如果想要在程序中应用gstreamer提供的各种功能，首先必须在主函数中调用gst_init()来完成相应的初始化工作，以便将用户从命令行输入的参数传递给gstreamer函数库。一个典型的gstreamer应用程序的初始化如下所示：
接下去需要创建三个元件并连接成管道，由于所有gstreamer元件都具有相同的基类gstelement，因此能够采用如下方式进行定义：
管道在gstreamer框架中是用来容纳和管理元件的，下面的代码将创建一条名为pipeline的新管道：
数据源元件负责从磁盘文件中读取数据，它具有名为location的属性，用来指明文件在磁盘上的位置。使用标准的gobject属性机制可以为元件设置相应的属性：
过滤器元件负责完成对mp3格式的数据进行解码，最简单的办法是安装mad这一插件，借助它来完成相应的解码工作：
接收器元件负责将解码后的数据利用声卡播放出来：
已经创建好的三个元件需要全部添加到管道中，并按顺序连接起来：
所有准备工作都做好之后，就可以通过将管道的状态切换到playing状态，来启动整个管道的数据处理流程：
由于没有用到线程，因此必须通过不断调用gst_bin_iterate()函数的办法，来判断管道的处理过程会在何时结束：
只要管道内还会继续有新的事件产生，gst_bin_iterate()函数就会一直返回true，只有当整个处理过程都结束的时候，该函数才会返回false，此时就该终止管道并释放占用的资源了：
用gstreamer实现的mp3播放器的源代码如下所示：
随着 gnome 桌面环境的不断普及，gstreamer 作为一个强大的多媒体应用开发框架，已经开始受到越来越多人的关注。gstreamer在设计时采用了非常灵活的体系结构，并且提供了许多预定义的媒体处理模块，因此能够极大简化在linux下开发多媒体应用的难度。