Android系统显示原理

Posted 2021-03-01 yinyulong

应用层

android显示过程的概括：Android应用程序把经过测量、布局、绘制后的surface缓存数据，通过SurfaceFlinger把数据渲染到显示屏幕上，通过Android的刷新机制来刷新数据。也就是说应用层负责绘制，系统层负责渲染，通过进程间通信把应用层需要绘制的数据传递到系统层服务，系统层服务通过刷新机制把数据更新到屏幕。

绘制原理中每个View绘制的三个步骤中Measure和Layout都是递归来获取View的大小和位置，层级越深，元素越多，耗时也就越长。

1.Measure
用深度优先规则递归得到所有试图(View)的宽、高；获取当前View的宽度childWidthMeasureSpec和高度childHeightMeasureSpec之后，
可以调用它的成员函数Measure来设置它的大小。如果当前正在测量的子视图child是一个视图容器，那么它又会重复执行操作，
直到它的所有子孙视图的大小都测量完成为止

2.Layout
用深度优先原则递归得到所有View的位置；当一个子View在应用程序窗口左上角的位置确定之后，再结合它在前边测量过程中确定的宽度和高度，就可以完全确定它在应用程序窗口中的布局。

3.Draw
目前Android有两种绘制方式，软件绘制CPU与硬件加速GPU，GPU的显示和绘制效率远高于CPU，但也有缺点：耗电，兼容问题，内存大(使用openGL的接口至少需要8MB内存)

系统层

真正把需要显示的数据渲染到屏幕上，通过SufaceFlinger服务实现的
简单过程

1.响应客户端事件，创建Layer与客户端的Surface建立连接

2.接受客户端数据与属性，修改Layer属性，比如尺寸、颜色、透明度等

3.将创建的Layer内容刷新到屏幕上

4.维持Layer序列，并对Layer最终输出做出裁剪计算

在Android的显示系统，使用了Android的匿名共享内存：SharedClient，每一个应用和SurfaceFlinger之间都会创建一个SharedClient，每个SharedClient中最多创建31哥SharedBufferStack，每个Surface都对应一个SharedBufferStack，也就是一个window。同时每个SharedBufferStack又包含了两个或三个缓冲区，surfaceFlinger在驱动层把缓冲区中的数据渲染到屏幕。

FPS

这个表示每秒传递的帧数，老生常谈16ms发一次VSYNC信号，触发UI渲染，这就是60FPS，超了就会丢帧感到卡顿不流畅，可能是Layout太复杂了，也可能是UI上有太多的绘制单元，还可能是动画执行的次数太多

卡顿的根本原因

主要就是两个方面

1.绘制任务太重，绘制一帧的内容耗时太长
2.主线程太忙，导致VSYNC信号来的时候还没准备好数据导致丢帧

主线程主要干的工作

1.UI生命周期控制
2.系统事件处理
3.消息处理
4.界面布局
5.界面绘制
6.界面刷新
除了这些之外，其他活尽量避免让主线程去干