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Android绘制机制流程分析

一、基本概念

        在一个典型的显示系统中,一般包括CPU、GPU、display三个部分, CPU负责计算数据,把计算好数据交给GPU,GPU会对图形数据进行渲染,渲染好后放到buffer里存起来,然后display 负责把buffer里的数据呈现到屏幕上。

        显示过程,简单的说就是CPU/GPU准备好数据,存入buffer,display每隔一段时间去buffer里取数据,然后显示出来。display读取的频率是固定的,比如每个16ms读一次,但是CPU/GPU写数据是完全无规律的。

  • 在GPU中有一块缓冲区叫做 Frame Buffer ,这个帧缓冲区可以认为是存储像素值的二位数组。
  • 数组中的每一个值就对应了手机屏幕的像素点需要显示的颜色。
  • 由于这个帧缓冲区的数值是在不断变化的,所以只要完成对屏幕的刷新就可以显示不同的图像了.
  • GPU 除了帧缓冲区用以交给手机屏幕进行绘制外. 还有一个缓冲区 Back Buffer 这个用以交给应用的,让CPU往里面填充数据。
    GPU会定期交换 Back Buffer 和 Frame Buffer ,也就是对Back Buffer中的数据进行栅格化后将其转到 Frame Buffer 然后交给屏幕进行显示绘制,同时让原先的Frame Buffer 变成 Back Buffer 让程序处理。

        上述内容概括一下:屏幕的刷新包括三个步骤:CPU 计算屏幕数据、GPU 进一步处理和缓存、最后 display 再将缓存中(buffer)的屏幕数据显示出来。

        对于 Android 而言:CPU 计算屏幕数据指的就是 View 树的绘制过程,也就是 Activity 对应的视图树从根布局 DecorView 开始层层遍历每个 View,分别执行测量、布局、绘制三个操作的过程。也就是说,我们常说的 Android 每隔 16.6ms 刷新一次屏幕其实是指:底层以固定的频率,比如每 16.6ms 将 buffer 里的屏幕数据显示出来。

二、基本名词

        Choreographer 舞蹈编导 同Vsync机制配合,统一动画、输入和绘制时机,为什么叫舞蹈编导,因为舞蹈是由节奏的,节奏是每个点位动作的快慢控制,跳舞时节奏很重要,编舞者控制节奏。视图刷新也是如此,不是说你想刷就能刷,一切要按照底层信号要求的节奏来。

        SurfaceFlinger 接受来自多个源的数据缓冲区,然后将它们进行合成并发送到显示屏,Client测量和计算布局,SurfaceFlinger(server)用来渲染绘制界面,client和server的是通过匿名共享内存(SharedClient)通信。每个应用和SurfaceFlienger之间都会创建一个SharedClient,一个SharedClient最多可以创建31个SharedBufferStack,每个surface对应一个SharedBufferStack,也就是一个Window。也就意味着,每个应用最多可以创建31个窗口

        Hardware Composer HAL (HWC) 确定使用可用硬件合成缓冲区的最有效的方法,代表着硬件显示设备,注册了 VSYNC 信号的回调

        Vsync 垂直同步机制,当屏幕从缓冲区扫描完一帧到屏幕上之后,开始扫描下一帧之前,发出的一个同步信号,该信号用来切换前缓冲区和后缓冲区,扫描一帧的同步时间,Android手机一般为60HZ(也就是1秒刷新60帧,大约16.67毫秒刷新1帧);

三、Android View绘制流程

        Android应用程序请求SurfaceFlinger服务创建Surface的过程。有了Surface之后,Android应用程序就可以在上面绘制自己的UI了,接着再请求SurfaceFlinger服务将这个已经绘制好了UI的Surface渲染到设备显示屏上去

        应用层的一个A

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