Android窗口管理分析（五）-——-硬件加速和软件加速的区别

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Android窗口管理分析（五） —— 硬件加速和软件加速的区别

硬件加速直观上说是依赖GPU实现图形绘制加速，软硬件加速的区别是指图形绘制究竟是GPU来处理还是CPU，如果是GPU就认为是硬件加速，反之用CPU就是软件绘制。

主要分为两部分分析：

  1. 前期策略：如何构建需要绘制的区域
  2. 后期绘制：单独渲染线程，依赖GPU进行绘制

硬/软件加速有什么异同点？

相同点

  1. 绘制内存的分配都是类似的，都是需要请求SurfaceFlinger服务分配一块内存
  2. 绘制都是在APP端，绘制后同样需要通知SurfaceFlinger进行合成

不同点

  1. 硬件加速有可能FrameBuffer硬件缓冲区直接分配内存，软件加速都是SurfaceFlinger分配的内存
  2. 在App端的绘制流程不同

软硬件加速的分歧点在哪？

在ViewRootImpl的draw方法开始分歧，有个判断点如下：

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private void draw(boolean fullRedrawNeeded) {
    ...
    if (!dirty.isEmpty() || mIsAnimating || accessibilityFocusDirty) {
        <!--关键点1 是否开启硬件加速-->
        if (mAttachInfo.mHardwareRenderer != null && mAttachInfo.mHardwareRenderer.isEnabled()) {
             ...
            dirty.setEmpty();
            mBlockResizeBuffer = false;
            <!--关键点2 硬件加速绘制-->
            mAttachInfo.mHardwareRenderer.draw(mView, mAttachInfo, this);
        } else {
          ...
           <!--关键点3 软件绘制-->
            if (!drawSoftware(surface, mAttachInfo, xOffset, yOffset, scalingRequired, dirty)) {
                return;
            }
        ...
  1. 4.+的手机一般都是支持硬件加速
  2. 在添加窗口时，ViewRootImpl会enableHardwareAcceleration开启硬件加速，并初始化硬件加速环境
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private void enableHardwareAcceleration(WindowManager.LayoutParams attrs) {

    <!--根据配置，获取硬件加速的开关-->
    // Try to enable hardware acceleration if requested
    final boolean hardwareAccelerated =
            (attrs.flags & WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0;
   if (hardwareAccelerated) {
        ...
            <!--新建硬件加速图形渲染器-->
            mAttachInfo.mHardwareRenderer = HardwareRenderer.create(mContext, translucent);
            if (mAttachInfo.mHardwareRenderer != null) {
                mAttachInfo.mHardwareRenderer.setName(attrs.getTitle().toString());
                mAttachInfo.mHardwareAccelerated =
                        mAttachInfo.mHardwareAccelerationRequested = true;
            }
        ...

需要硬件加速就利用HardwareRenderer进行draw，否则走软件绘制流程的drawSoftware，就是上一篇讲过的利用Surface.lockCanvas, 向SurfaceFlinger申请一块匿名共享内存分配，同时获取一个普通的SkiaCanvas（2d），用于调用Skia库，并进行图形绘制。

软件绘制如下：

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private boolean drawSoftware(Surface surface, AttachInfo attachInfo, int xoff, int yoff,
            boolean scalingRequired, Rect dirty) {
        final Canvas canvas;
        try {
            <!--关键点1 -->
            canvas = mSurface.lockCanvas(dirty);
            ..
            <!--关键点2 绘制-->
            	 mView.draw(canvas);
             ..
             关键点3 通知SurfaceFlinger进行图层合成
                surface.unlockCanvasAndPost(canvas);
            }   ...	        
           return true;  
           }

硬件加速分为哪两个阶段？

  1. 构建阶段 ，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。
  2. 绘制阶段 ，View视图被抽象成一个个DrawOp(DisplayListOp)，比如View中drawLine，构建中就会被抽象成一个DrawLintOp，每个DrawOp有对应的OpenGL绘制命令，同时内部也握着绘图所需要的数据。

如下图所示：

绘制上硬件加速有什么优势？

绘制时，软件绘制，View一般都在主线程中完成绘制。而硬件加速，一般都是在单独线程中完成绘制，如此一来，就分担了主线程很多压力，提高了UI线程的响应速度。

硬件加速的HardWareRenderer是如何构建DrawOp集的？

HardWareRenderer是硬件加速绘制的入口，实现是一个ThreadedRenderer对象，跟一个Render线程息息相关，不过ThreadedRenderer是在UI线程中创建的，作用如下：

    1. 在UI线程中完成DrawOp集的构建
    1. 负责跟渲染线程通信

ThreadedRenderer RenderProxy ——> RenderThread 单例线程，不会出现多线程并发访问冲突的问题 ——> ThreadedRenderer的draw函数 ——> updateRootDisplayList构建RootDisplayList，构建View的DrawOp树 ——> 递归完成DrawOp树的构建

DisplayListCanvas及RenderNode类图如下：

完成DrawOp树构建之后，可以利用RenderProxy向RenderThread发送消息，请求OpenGL线程进行渲染。

RenderThread如何渲染UI到Graphic Buffer?

在DrawOp树构建完毕之后，开始渲染，大致流程如下：

  • 首先进行DrawOp的合并
  • 接着绘制特殊的Layer
  • 最后绘制其余所有的DrawOpList
  • 调用swapBuffers将前面已经绘制好的图形缓冲区提交给Surface Flinger合成和显示

总结

软件绘制同硬件合成的区别主要是在绘制上，内存分配、合成等整体流程是一样的，只不过硬件加速相比软件绘制算法更加合理，同时减轻了主线程的负担。