Android 专业名词
GPU
GPU(Graphics Processin Unit,图形处理器),是一种专门用于图像运算的处理器,在计算机系统中通常被称为 “显卡”的核心部件就是 GPU。
UI 组件在绘制到屏幕之前,都需要经过 Rasterization(栅格化)操作,而栅格化又是一个非常耗时的操作。
Rasterization 栅格化是绘制那些 Button、Shape、Path、String、Bitmap 等显示组件最基础的操作。栅格化将这些 UI 组件拆分到显示器的不同像素上进行显示。这是一个非常耗时的操作,GPU 的引入就是为了加快栅格化。
CPU大部分面积为控制器和寄存器,与之相比,GPU拥有更多的ALU(Arithmetic Logic Unit,逻辑运算单元)用于数据处理,而非数据高速缓存和流控制,这样的结构适合对密集型数据进行并行处理。CPU执行计算任务时,一个时刻只处理一个数据,不存在真正意义上的并行,而GPU具有多个处理器核,在一个时刻可以并行处理多个数据。
RenderThread
所有的 GL 命令执行都放到这个线程上,渲染线程在 RenderNode 中存有渲染帧的所有信息,可以做一些属性动画,这样即便主线程有耗时操作的时候也可以保证动画流畅。
软件绘制
使用的Skia库进行绘制任务,使用CPU绘制,仍在主线程下绘制。
drawSoftware其实很简单,利用Surface.lockCanvas,向SurfaceFlinger申请一块匿名共享内存内存分配,同时获取一个普通的SkiaCanvas,用于调用Skia库,进行图形绘制。
硬件加速绘制HWUI
硬件绘制的思想就是通过底层软件代码,将 CPU 不擅长的图形计算转换成 GPU 专用指令,由 GPU 完成绘制任务。
硬件加速的本质就是使用GPU代替CPU完成Graphic Buffer绘制工作,以实现更好的性能。
需要注意的是,软件绘制使用的Skia库,但这不代表Skia不支持硬件加速,从Android 8开始,我们可以选择使用Skia进行硬件加速,Android 9开始就默认使用Skia来进行硬件加速。Skia的硬件加速主要是通过 copybit 模块调用OpenGL或者SKia来实现。
硬件加速绘制包括两个阶段:构建阶段+绘制阶段。
所谓构建就是递归遍历所有视图,将需要的操作缓存下来,之后再交给单独的Render线程利用OpenGL渲染。
构建完成后,就可以将这个绘图Op树交给Render线程进行绘制,这里是同软件绘制很不同的地方,软件绘制时,View一般都在主线程中完成绘制,而硬件加速,除非特殊要求,一般都是在单独线程中完成绘制,如此以来就分担了主线程很多压力,提高了UI线程的响应速度。
Device合成
SF合成方式之一,Device合成就是用专门的硬件合成器进行合成,所以硬件合成的能力就取决于硬件的实现。其合成方式是将各个Layer的数据全部传给显示硬件,并告知它从不同的缓冲区读取屏幕不同部分的数据。HWComposer是Devicehec的抽象。
Client合成
SF合成方式之一,Client合成方式是相对与硬件合成来说的,其合成方式是,将各个Layer的内容用GPU渲染到暂存缓冲区中,最后将暂存缓冲区传送到显示硬件。这个暂存缓冲区,我们称为FBTarget,每个Display设备有各自的FBTarget。Client合成,之前称为GLES合成或者GPU合成,总之这种方式中HWC无专门硬件处理。
Choreographer
可以将Framework收到的的vsync中断通过异步消息发送的应用中的消息队列,应用在未接收vsync时是被阻塞的,只有接收到vsyn信号才会执行下一帧的绘制。
OpenGL
OpenGL到底是什么。一般它被认为是一个API(Application Programming Interface, 应用程序编程接口),包含了一系列可以操作图形、图像的函数。然而,OpenGL本身并不是一个API,它仅仅是一个由Khronos组织制定并维护的规范(Specification)。如果没有图形编程接口,我们要访问GPU,就需要直接和各种寄存器、显存打交道,所以OpenGL就是在这些硬件的接触上实现了一层抽象。
hal
hal的开发主要是为了保护厂家私有代码而制定的一个架构。如果不考虑是否保护则直接用jni就可以了。
hal文件用来定义hal层,对外通信的接口和通信数据的格式。
HWC
HWC(hwcomposer)是Android中进行窗口(Layer)合成和显示的HAL层模块,其实现是特定于设备的,而且通常由显示设备制造商 (OEM)完成,为SurfaceFlinger服务提供硬件支持。
HWC会为每个Layer标注合成方式,是通过GPU还是通过HWC合成(Overlay)。
SurfaceFlinger负责先把所有注明GPU合成的Layer合成到一个输出Buffer,然后把这个输出Buffer和其他Layer(注明HWC合成的Layer)一起交给HWC,让HWC完成剩余Layer的合成和显示。
Android7.0提供了HWC和HWC2两个版本,现在一般使用HWC2。
SurfaceFlinger通过HWComposer使用HWC2硬件能力