android 获取当前画布,Android硬件位图填坑之获取硬件画布

前言

Hardware Bitmap(硬件位图)是Android8.0加入的新功能，通过设置Bitmap的config为Bitmap.Config.HARDWARE，创建所谓的Hardware Bitmap，它不同与其他Config的Bitmap，Hardware Bitmap对应的像素数据是存储在显存中，并对图片仅在屏幕上绘制的场景做了优化；

硬件位图的介绍参考Glide文档

何如使用Hardware Bitmap

创建Hardware Bitmap

众所周知，Bitmap的创建一般是调用BitmapFactory这个工厂类来实现，由于Hardware Bitmap需要配置Bitmap.Config.HARDWARE属性，一个基本的获取用Hardware Bitmap的写法如下：

val options = BitmapFactory.Options()

options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.HARDWARE

val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.drawable.dog, options)

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主要是需要设置BitmapFactory.Options的inPreferredConfig为Bitmap.Config.HARDWARE；

针对HARDWARE情况BitmapFactory的提示

如果设置了inPreferredConfig = Bitmap.Config.HARDWARE，千万不要设置options.inMutable = true，这样会引起报错，因为Hardware Bitmap是不可变的，也不能被利用；另外inBitmap属性也没有必要设置，因为硬件位图不需要当前进程的缓存复用，如果设置inBitmap可能会替换掉之前设置的inPreferredConfig属性;

使用Hardware Bitmap

通过上一步的创建，我们获得Bitmap对象，首先我们可以通过bitmap.getConfig()获取到当前Bitmap是不是Hardware，其次，大多数情况下，我们是把Bitmap设置给ImageView控件；

imageView.setImageBitmap(bitmap)

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一行代码搞定imageView没错，这行代码一般情况下是没有问题的，那么问题在哪里？

首先，硬件位图只支持GPU的绘制，言外之意是这个ImageView必须在开启硬件加速的Activity中，而且当前这个ImageView不能设置软件层 (software layer type)；

开启硬件加速的代码

//application级别开启硬件加速

//activity级别开启硬件加速

复制代码在View 上使用software layer type

ImageView imageView = …

imageView.setImageBitmap(hardwareBitmap);

imageView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

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如果我们满足硬件加速和不设置software layer type这两个条件，在正真使用中还有坑，其中最大的也最频繁发生的就是通过Canvas来改变Bitmap的形状或者其他的转换；

拿圆形图片做例子

假设我们需要显示圆形图片，一般解决方案有两种：通过自定义控件处理和通过Glide等工具类直接剪裁Bitmap；当Bitmap剪裁遇到HARDWARE就是问题的开始；

通过自定义控件比如CircleImageView的方案，onDraw()方法如下：

@Override

protected void onDraw(Canvas canvas) {

if (mDisableCircularTransformation) {

super.onDraw(canvas);

return;

}

if (mBitmap == null) {

return;

}

if (mCircleBackgroundColor != Color.TRANSPARENT) {

canvas.drawCircle(mDrawableRect.centerX(), mDrawableRect.centerY(), mDrawableRadius, mCircleBackgroundPaint);

}

canvas.drawCircle(mDrawableRect.centerX(), mDrawableRect.centerY(), mDrawableRadius, mBitmapPaint);

if (mBorderWidth > 0) {

canvas.drawCircle(mBorderRect.centerX(), mBorderRect.centerY(), mBorderRadius, mBorderPaint);

}

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这是CircleImageView重新onDraw()方法，通过自定义控件实现剪切圆角，在设置硬件位图Bitmap时，一般都没有问题；

通过类似Glide等直接处理Bitmap的方式剪裁圆形图片，基本代码如下:

Canvas canvas = new Canvas(resultBitmap);

// Draw a circle

canvas.drawCircle(radius, radius, radius, CIRCLE_CROP_SHAPE_PAINT);

// Draw the bitmap in the circle

canvas.drawBitmap(inBitmap, null, destRect, CIRCLE_CROP_BITMAP_PAINT);

clear(canvas);

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通过类似工具类的形式直接对Bitmap进行修改，执行到canvas.drawBitmap就会报异常，异常信息是java.lang.IllegalStateException: Software rendering doesn't support hardware bitmaps;

如何避免报异常

我大致想了这么两个方案：

方案一：所有关于剪切Bitmap的操作都改成自定义控件，在自定义控件的onDraw中实现；

方案二：寻找一种方案，解决掉自己创建的Canvas不报异常，这样就能继续用工具类来处理Bitmap；

方案一技术实现比较简单，把项目中所用用到处理Bitmap的逻辑都换成自定义控件，但是可能涉及到很多处代码的修改，是一个功夫活；

方案二实施起来有点障碍，因为除了通过new Canvas(Bitmap)获取画布，还能通过什么方式能拿到Canvas，对了还有SurfaceView也是可以拿到Canvas，但是SurfaceView不支持硬件加速，所以直接就Pass了，想实现方案二我认为得弄清自定义控件onDraw()方法中Canvas从何而来;

分析Canvas流程

View.onDraw()中的Canvas从何而来

我们知道，View的绘制流程是从ViewRootImpl.performTraversals()这个方法开始

performTraversals()

boolean cancelDraw = mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnPreDraw() || !isViewVisible;

if (!cancelDraw && !newSurface) {

if (mPendingTransitions != null && mPendingTransitions.size() > 0) {

for (int i = 0; i < mPendingTransitions.size(); ++i) {

mPendingTransitions.get(i).startChangingAnimations();

}

mPendingTransitions.clear();

}

//调动performDraw()

performDraw();

} else {

if (isViewVisible) {

// Try again

scheduleTraversals();

} else if (mPendingTransitions != null && mPendingTransitions.size() > 0) {

for (int i = 0; i < mPendingTransitions.size(); ++i) {

mPendingTransitions.get(i).endChangingAnimations();

}

mPendingTransitions.clear();

}

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performTraversals()方法调用performDraw()，然后performDraw()方法中又调用draw(fullRedrawNeeded)，大部门绘制的逻辑都是在draw(fullRedrawNeeded)方法中;

draw(fullRedrawNeeded)

if (!dirty.isEmpty() || mIsAnimating || accessibilityFocusDirty) {

if (mAttachInfo.mThreadedRenderer != null && mAttachInfo.mThreadedRenderer.isEnabled()) {

//省略代码

mAttachInfo.mThreadedRenderer.draw(mView, mAttachInfo, this);

} else {

if (mAttachInfo.mThreadedRenderer != null &&

!mAttachInfo.mThreadedRenderer.isEnabled() &&

mAttachInfo.mThreadedRenderer.isRequested()) {

//省略代码

//drawSoftware

if (!drawSoftware(surface, mAttachInfo, xOffset, yOffset, scalingRequired, dirty)) {

return;

}

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从draw(fullRedrawNeeded)方法可以看到，如果支持硬件加速，调用mAttachInfo.mThreadedRenderer.draw()方法，否则调用drawSoftware()方法，绘制的基本流程从这里分叉；

drawSoftware如何获得Canvas

drawSoftware()

private boolean drawSoftware(Surface surface, AttachInfo attachInfo, int xoff, int yoff,

boolean scalingRequired, Rect dirty) {

// Draw with software renderer.

final Canvas canvas;

try {

final int left = dirty.left;

final int top = dirty.top;

final int right = dirty.right;

final int bottom = dirty.bottom;

canvas = mSurface.lockCanvas(dirty);

Surface.lockCanvas()

//noinspection ConstantConditions

if (left != dirty.left || top != dirty.top || right != dirty.right

|| bottom != dirty.bottom) {

attachInfo.mIgnoreDirtyState = true;

}

canvas.setDensity(mDensity);

} catch (Surface.OutOfResourcesException e) {

handleOutOfResourcesException(e);

return false;

} catch (IllegalArgumentException e) {

mLayoutRequested = true;

return false;

}

//省略代码

}

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从drawSoftware()方法可以知道，软件绘制的流程是从Surface.lockCanvas()获得Canvas对象；

View体系硬件加速Canvas创建过程

ThreadedRenderer.draw()

void draw(View view, AttachInfo attachInfo, DrawCallbacks callbacks) {

attachInfo.mIgnoreDirtyState = true;

final Choreographer choreographer = attachInfo.mViewRootImpl.mChoreographer;

choreographer.mFrameInfo.markDrawStart();

//调用updateRootDisplayList更新DisplayList

updateRootDisplayList(view, callbacks);

}

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ThreadedRenderer.updateRootDisplayList()

private void updateRootDisplayList(View view, DrawCallbacks callbacks) {

Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "Record View#draw()");

updateViewTreeDisplayList(view);

if (mRootNodeNeedsUpdate || !mRootNode.isValid()) {

//通过RootNode.start创建DisplayListCanvas

DisplayListCanvas canvas = mRootNode.start(mSurfaceWidth, mSurfaceHeight);

try {

final int saveCount = canvas.save();

canvas.translate(mInsetLeft, mInsetTop);

callbacks.onPreDraw(canvas);

canvas.insertReorderBarrier();

canvas.drawRenderNode(view.updateDisplayListIfDirty());

canvas.insertInorderBarrier();

callbacks.onPostDraw(canvas);

canvas.restoreToCount(saveCount);

mRootNodeNeedsUpdate = false;

} finally {

//最终调用end方法

mRootNode.end(canvas);

}

Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);

}

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View.updateDisplayListIfDirty()

public RenderNode updateDisplayListIfDirty() {

final RenderNode renderNode = mRenderNode;

//省略代码

int layerType = getLayerType();

//创建DisplayListCanvas

final DisplayListCanvas canvas = renderNode.start(width, height);

canvas.setHighContrastText(mAttachInfo.mHighContrastText);

try {

//判断layerType

if (layerType == LAYER_TYPE_SOFTWARE) {

buildDrawingCache(true);

Bitmap cache = getDrawingCache(true);

if (cache != null) {

canvas.drawBitmap(cache, 0, 0, mLayerPaint);

}

} else {

computeScroll();

canvas.translate(-mScrollX, -mScrollY);

mPrivateFlags |= PFLAG_DRAWN | PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID;

mPrivateFlags &= ~PFLAG_DIRTY_MASK;

// Fast path for layouts with no backgrounds

if ((mPrivateFlags & PFLAG_SKIP_DRAW) == PFLAG_SKIP_DRAW) {

dispatchDraw(canvas);//dispatchDraw

drawAutofilledHighlight(canvas);

if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {

mOverlay.getOverlayView().draw(canvas);

}

if (debugDraw()) {

debugDrawFocus(canvas);

}

} else {

//调用draw()方法

draw(canvas);

}

} finally {

renderNode.end(canvas);

setDisplayListProperties(renderNode);

}

} else {

mPrivateFlags |= PFLAG_DRAWN | PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID;

mPrivateFlags &= ~PFLAG_DIRTY_MASK;

}

return renderNode;

}

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从上面基本流程可以看出，硬件加速下Canvas的创建是调用RenderNode.create()方法，每个View都有自己的RenderNode，RenderNode的创建是在View的构造方法中；

View构造方法

public View(Context context) {

mContext = context;

mResources = context != null ? context.getResources() : null;

mViewFlags = SOUND_EFFECTS_ENABLED | HAPTIC_FEEDBACK_ENABLED | FOCUSABLE_AUTO;

//省略

mRenderNode = RenderNode.create(getClass().getName(), this);

//省略

}

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RenderNode通过调用静态方法create得到RenderNode对象，我们继续看RenderNode.create()方法

RenderNode.create()

/**

* @param name The name of the RenderNode, used for debugging purpose. May be null.

* @return A new RenderNode.

public static RenderNode create(String name, @Nullable View owningView) {

return new RenderNode(name, owningView);

}

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create()方法有两个参数，第一个name，第二个是owningView，而且是可以为空的，从注释上来看，name只是为了调试用，而且owningView可以为空，我们可以用反射去创建一个简单的RenderNode;

尝试创建一个Canvas

回顾一下，写出一个简单的创建一个硬件加速Canvas的代码：

第一行，创建RenderNode

RenderNode node = RenderNode.create("helloworld", null);

第二行，创建DisplayListCanvas

final DisplayListCanvas canvas = node.start(bitmapWidth, bitmapHeight);

第三行，执行canvas的操作

canvas.xxx();

第四行，执行node.end()方法

node.end(canvas);

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一个简单的DisplayListCanvas创建流程在脑海中浮现出来，但是还有个问题，我们执行完canvas的绘制操作之后，生成的产物Bitmap从哪里得到，我们回顾和ViewRootImpl打交道的硬件加速绘制相关的类是ThreadedRenderer，我们刚才看了这个类的draw()方法和updateRootDisplayList()方法，很有意思，它还有一个这个静态的方法createHardwareBitmap(RenderNode node, int width, int height)；

ThreadedRenderer.createHardwareBitmap()

public static Bitmap createHardwareBitmap(RenderNode node, int width, int height) {

return nCreateHardwareBitmap(node.getNativeDisplayList(), width, height);

}

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该方法根据传入的RenderNode创建一个硬件加速的Bitmap并返回，要求传入的这个node必须是根root，在这里，一个完整的获取替换Canvas的流程应该是这样；

第一行，创建RenderNode

RenderNode node = RenderNode.create("helloworld", null);

第二行，创建DisplayListCanvas

final DisplayListCanvas canvas = node.start(width, height);

第三行，执行canvas的操作

canvas.xxx();