文章目录

• 一、概述
• 二、硬件绘制与软件绘制模型
• 三、软件绘制刷新的逻辑
• 四、总结
• 五、参考

一、概述

从 Android 3.0（API 级别 11）开始，Android 2D 渲染管道支持硬件加速，也就是说，在 View 的画布上执行的所有绘制操作都会使用 GPU。启用硬件加速需要更多资源，因此应用会占用更多内存。

硬件加速的主要原理：通过将CPU不擅长的图形计算转换成GPU专用指令，让更擅长图形计算的GPU来完成渲染，从而提升了整体的渲染速度。

关联文章：

• 渲染机制(一)：Android渲染机制的演进
• 渲染机制(二)：Choreographer 源码解析
• 渲染机制(三)：Vsync信号
• 渲染机制(四)：硬件加速

页面渲染背景知识：

• 页面渲染时，被绘制的元素最终要转换成矩阵像素点（即多维数组形式，类似安卓中的Bitmap），才能被显示器显示。
• 页面由各种基本元素组成，例如圆形、圆角矩形、线段、文字、矢量图（常用贝塞尔曲线组成）、Bitmap等。
• 元素绘制时尤其是动画绘制过程中，经常涉及插值、缩放、旋转、透明度变化、动画过渡、毛玻璃模糊，甚至包括3D变换、物理运动（例如游戏中常见的抛物线运动）、多媒体文件解码（主要在桌面机中有应用，移动设备一般不用GPU做解码）等运算。
• 绘制过程经常需要进行逻辑较简单、但数据量庞大的浮点运算。

二、硬件绘制与软件绘制模型

• 从上图结构可以看出，CPU的控制器较为复杂，而ALU数量较少。因此CPU适合进行复杂的逻辑运算，但不擅长数学尤其是浮点运算。
• 和CPU不同的是，GPU就是为实现大量数学运算设计的。从结构图中可以看到，GPU的控制器比较简单，但包含了大量ALU。GPU中的ALU使用了并行设计，且具有较多浮点运算单元。
• 硬件加速的主要原理，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。

扩展：独显与集显 (GPU是显卡的重要组成部分)。
独显：计算机中的GPU 有独立显存，显存可以保存GPU指令等信息。
集显：没有独立显存则使用共享内存的形式，从内存中划分一块区域作为显存，显存可以保存GPU指令等信息。

三、软件绘制刷新的逻辑

• 默认情况下，View的clipChildren属性为true，即每个View绘制区域不能超出其父View的范围。如果设置一个页面根布局的clipChildren属性为false，则子View可以超出父View的绘制区域。

• 当一个View触发invalidate，且没有播放动画、没有触发layout的情况下：

  • 对于全不透明的View，其自身会设置标志位PFLAG_DIRTY，其父View会设置标志位PFLAG_DIRTY_OPAQUE。在draw(canvas)方法中，只有这个View自身重绘。

  • 对于可能有透明区域的View，其自身和父View都会设置标志位PFLAG_DIRTY。

    • clipChildren为true时，脏区会被转换成ViewRoot中的Rect，刷新时层层向下判断，当View与脏区有重叠则重绘。如果一个View超出父View范围且与脏区重叠，但其父View不与脏区重叠，这个子View不会重绘。
    • clipChildren为false时，ViewGroup.invalidateChildInParent()中会把脏区扩大到自身整个区域，于是与这个区域重叠的所有View都会重绘。

四、总结

• CPU更擅长复杂逻辑控制，而GPU得益于大量ALU和并行结构设计，更擅长数学运算。

• 页面由各种基础元素（DisplayList）构成，渲染时需要进行大量浮点运算。

• 硬件加速条件下，CPU用于控制复杂绘制逻辑、构建或更新DisplayList；GPU用于完成图形计算、渲染DisplayList。

• 硬件加速条件下，刷新界面尤其是播放动画时，CPU只重建或更新必要的DisplayList，进一步提高渲染效率。

• 实现同样效果，应尽量使用更简单的DisplayList，从而达到更好的性能（Shape代替Bitmap等）。

五、参考

• Android硬件加速原理与实现简介
• Android硬件加速从基础到原理
• 硬件加速