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引言

BufferQueue 和 Gralloc

概念

源码位置：

图形缓冲区的流转情况：

BufferQueue 的特性：

BufferQueue的跟踪工具-systrace：

Gralloc

受保护的缓冲区

Surface 和 SurfaceHolder

Canvas rendering

SurfaceHolder

SurfaceView 和 GLSurfaceView

类的继承：

SurfaceView 和 TextureView的区别

SurfaceFlinger 和 WindowManager

概念

Surfaceflinger

WindowManager

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引言

从架构层面大致了解Android图形的概览，接下来先对一些组件进行更具体深入的理解

BufferQueue 和 Gralloc
Surface 和 SurfaceHolder
SurfaceView 和 GLSurfaceView
SurfaceFlinger 和 WindowManager

BufferQueue 和 Gralloc

概念

Bufferqueue ：连接 图像流的生产者和消费者，几乎所有的图形数据缓冲区的内容都依赖于BufferQueue
Gralloc 内存分配器会进行缓冲区分配，并通过两个特定于供应商的 HIDL 接口来进行实现。

源码位置：

hardware/interfaces/graphics/allocator/

hardware/interfaces/graphics/mapper/

allocate() 函数采用预期的参数（宽度、高度、像素格式）以及一组用法标志。

图形缓冲区的流转情况：

主要是在生产者和消费者模型中，对BufferQueue的操作，伴随者缓冲区的流转。包括生产者对缓冲区的出列入列操作，消费者对缓冲区的获取和释放操作。

1）消费者创建并拥有BufferQueue的数据结构，并且可以存在与其他生产者不同的进程中
2）dequeueBuffer()：生产者从 BufferQueue 请求一个可用的缓冲区，并指定缓冲区的宽度、高度、像素格式和用法标志
3）queueBuffer()：生产者填充好缓冲区后，调用该函数将缓冲区返回到队列。
4）acquireBuffer()：消费者获取缓冲区并使用缓冲区的内容
5）releaseBuffer()：消费者用完缓冲区后，调用改函数将缓冲区返回到队列。
注意：同步框架可控制缓冲区在 Android 图形pipeline中移动的方式。

BufferQueue 的特性：

1）如果生产者请求具有不同大小的缓冲区，系统会释放旧的缓冲区，并根据需要分配新的缓冲区。
2）缓冲区始终通过句柄进行传递而不是通过复制的方式来进行传递。

BufferQueue的跟踪工具-systrace：

1）如需了解图形缓冲区如何移动，请使用 Systrace。系统级的图形代码插入了埋点信息都经过充分检测的。
2）启用gfx、view 和 sched 标记。如：$ python systrace.py -o mynewtrace.html sched freq idle am wm gfx view binder_driver hal dalvik camera input res memory

Gralloc

Gralloc 分配器 HAL

头文件路径：hardware/libhardware/include/hardware/gralloc.h

通过用法标志执行缓冲区分配。
用法标志包括以下属性：
1）从软件 (CPU) 访问内存的频率
2）从硬件 (GPU) 访问内存的频率
3）是否将内存用作 OpenGL ES (GLES) 纹理
4）视频编码器是否会使用内存

受保护的缓冲区

Gralloc 用法标志 GRALLOC_USAGE_PROTECTED 允许仅通过受硬件保护的路径显示图形缓冲区。这些叠加平面是显示 DRM （Digital Rights Management数字版权管理）内容的唯一途径（SurfaceFlinger 或 OpenGL ES 驱动程序无法访问受 DRM 保护的缓冲区）。受 DRM 保护的视频只能在叠加平面上呈现。支持受保护内容的视频播放器必须使用 SurfaceView实现。在不受保护的硬件上运行的软件无法读取或写入缓冲区；受硬件保护的路径必须显示在硬件混合渲染器叠加层上（也就是说，如果硬件混合渲染器切换到 OpenGL ES 合成，受保护的视频将从屏幕中消失）。

Surface 和 SurfaceHolder

概念

应用的图像要显示到屏幕上，需要先在Surface对象上进行渲染

SurfaceHolder接口就可以编辑和控制Surface的大小，格式等。

Java的类继承：

public class Surface
extends Object implements Parcelablejava.lang.Objectandroid.view.Surface

public interface SurfaceHolderandroid.view.SurfaceHolder

大多数客户端使用 OpenGL ES 或 Vulkan 渲染到 Surface 上。但是，有些客户端使用 Canvas 渲染到 Surface 上

Canvas rendering

Canvas由Skia图形库提供。

带锁的Canvas：
1）lockCanvas() 可锁定缓冲区以在 CPU 上渲染，并返回用于绘图的画布。
2）unlockCanvasAndPost() 可解锁缓冲区并将其发送到合成器。
3）lockHardwareCanvas() 可锁定缓冲区以在 GPU 上渲染，并返回用于绘图的画布。
注意：当应用通过 lockCanvas() 锁定 Surface 时，所获得的画布一概不会获得硬件加速。
注意：如果您曾调用过 lockCanvas()，则无法使用 GLES 在 Surface 上绘图或从视频解码器向其发送帧。lockCanvas() 会将 CPU 渲染程序连接到 BufferQueue 的生产方，直到 Surface 被销毁时才会断开连接。与大多数生产方（如 GLES 或 Vulkan）不同，基于画布的 CPU 渲染程序无法在断开连接后重新连接到 Surface。
 

SurfaceHolder

SurfaceHolder 是系统用于与应用共享 Surface 所有权的接口。
与 Surface 配合使用的一些客户端需要 SurfaceHolder，因为用于获取和设置 Surface 参数的 API 是通过 SurfaceHolder 实现的。
一个 SurfaceView 包含一个 SurfaceHolder。
与 View 交互的大多数组件都涉及到 SurfaceHolder。
一些其他 API（如 MediaCodec）将在 Surface 本身上运行。

SurfaceView 和 GLSurfaceView

类的继承：

public class View
extends Object implements Drawable.Callback, KeyEvent.Callback, AccessibilityEventSourcejava.lang.Object↳	android.view.View

public class SurfaceView
extends Viewjava.lang.Object↳	android.view.View↳	android.view.SurfaceView

如需在创建或销毁 Surface 时收到回调，请使用 SurfaceHolder 接口。
默认情况下，新创建的 Surface 放置在应用界面 Surface 的后面。您可以替换默认的 Z 轴顺序，将新的 Surface 放在前面。
在需要渲染到单独的 Surface（例如，使用 Camera API 或 OpenGL ES 上下文进行渲染）时，使用 SurfaceView 进行渲染很有帮助。
使用 SurfaceView 进行渲染时，SurfaceFlinger 会直接将缓冲区合成到屏幕上。
使用 SurfaceView 进行渲染后，请使用界面线程与 activity 生命周期相协调，并根据需要调整 View 的大小或位置。然后，HWC会将应用界面与其他层混合在一起。

SurfaceView 和 TextureView的区别

public class TextureView
extends Viewjava.lang.Object↳	android.view.View↳	android.view.TextureView

SurfaceView 采用与其他 View 相同的参数，但 SurfaceView 内容在呈现时是透明的。
TextureView使用OpenGLES渲染

TextureView 具有更出色的 Alpha 版和旋转处理能力，但在视频上以分层方式合成界面元素时，SurfaceView 具有性能方面的优势。
当客户端使用 SurfaceView 呈现内容时，SurfaceView 会为客户端提供单独的合成层。如果设备支持，SurfaceFlinger 会将单独的层合成为硬件叠加层。
当客户端使用 TextureView 呈现内容时，界面工具包会使用 GPU 将 TextureView 的内容合成到视图层次结构中。
对内容进行的更新可能会导致其他 View 元素重绘，例如，在其他 View 被置于 TextureView 顶部时。View 呈现完成后，SurfaceFlinger 会合成应用界面层和所有其他层，以便每个可见像素合成两次。
注意：受 DRM 保护的视频只能在叠加平面上呈现。支持受保护内容的视频播放器必须使用 SurfaceView 实现。

SurfaceFlinger 和 WindowManager

概念

Surfaceflinger接受缓冲区，对他们进行合成，然后发送到屏幕。
WindowManager为Surfaceflinger提供缓冲区和窗口Metadata，Surfaceflinger可以使用这些信息将Surface合成到屏幕

Surfaceflinger

在收集可见层的所有缓冲区后，便会询问HWC如何进行合成。如果HWC将层合成类型标记为Client合成，则Surfaceflinger将合成这些层，然后Surfaceflinger会将输出缓冲区传递给HWC

WindowManager

WindowManager会控制window对象，他们是用于容纳view的对象容器。window对象始终由Surface对象提供支持。
WindowManager会监督生命周期，输入和聚焦事件，屏幕方向，转换，动画，位置，Z轴顺序以及窗口的许多方面。
WindowManager会将所有窗口的Metadata发送到Surfaceflinger

public abstract class Window
extends Objectjava.lang.Object↳	android.view.Window