Android屏幕刷新机制

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Android屏幕刷新机制相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一  渲染的原理

具体到android中,在Android4.1之前,屏幕刷新也遵循 上面介绍的 双缓存+VSync 机制。如下图:

以时间的顺序来看下将会发生的过程:

  1. Display显示第0帧数据,此时CPU和GPU渲染第1帧画面,且在Display显示下一帧前完成
  2. 因为渲染及时,Display在第0帧显示完成后,也就是第1个VSync后,缓存进行交换,然后正常显示第1帧
  3. 接着第2帧开始处理,是直到第2个VSync快来前才开始处理的。
  4. 第2个VSync来时,由于第2帧数据还没有准备就绪,缓存没有交换,显示的还是第1帧。这种情况被Android开发组命名为“Jank”,即发生了丢帧
  5. 当第2帧数据准备完成后,它并不会马上被显示,而是要等待下一个VSync 进行缓存交换再显示。

所以总的来说,就是屏幕平白无故地多显示了一次第1帧。

原因是 第2帧的CPU/GPU计算 没能在VSync信号到来前完成 。

我们知道,双缓存的交换 是在Vsyn到来时进行,交换后屏幕会取Frame buffer内的新数据,而实际 此时的Back buffer 就可以供GPU准备下一帧数据了。 如果 Vsyn到来时 CPU/GPU就开始操作的话,是有完整的16.6ms的,这样应该会基本避免jank的出现了(除非CPU/GPU计算超过了16.6ms)

为了优化显示性能,Google在Android 4.1系统中对Android Display系统进行了重构,实现了Project Butter(黄油工程):系统在收到VSync pulse后,将马上开始下一帧的渲染。即一旦收到VSync通知(16ms触发一次),CPU和GPU 才立刻开始计算然后把数据写入buffer

CPU/GPU根据VSYNC信号同步处理数据,可以让CPU/GPU有完整的16ms时间来处理数据,减少了jank。

一句话总结,VSync同步使得CPU/GPU充分利用了16.6ms时间,减少jank。

问题又来了,如果界面比较复杂,CPU/GPU的处理时间较长 超过了16.6ms呢?如下图

  • 在第二个时间段内,但却因 GPU 还在处理 B 帧,缓存没能交换,导致 A 帧被重复显示。
  • 而B完成后,又因为缺乏VSync pulse信号,它只能等待下一个signal的来临。于是在这一过程中,有一大段时间是被浪费的。
  • 当下一个VSync出现时,CPU/GPU马上执行操作(A帧),且缓存交换,相应的显示屏对应的就是B。这时看起来就是正常的。只不过由于执行时间仍然超过16ms,导致下一次应该执行的缓冲区交换又被推迟了——如此循环反复,便出现了越来越多的“Jank”。

为什么 CPU 不能在第二个 16ms 处理绘制工作呢?

原因是只有两个 buffer,Back buffer正在被GPU用来处理B帧的数据, Frame buffer的内容用于Display的显示,这样两个buffer都被占用,CPU 则无法准备下一帧的数据。 那么,如果再提供一个buffer,CPU、GPU 和显示设备都能使用各自的buffer工作,互不影响。

三缓存就是在双缓冲机制基础上增加了一个 Graphic Buffer 缓冲区,这样可以最大限度的利用空闲时间,带来的坏处是多使用的一个 Graphic Buffer 所占用的内存。 

  1. 第一个Jank,是不可避免的。但是在第二个 16ms 时间段,CPU/GPU 使用 第三个 Buffer 完成C帧的计算,虽然还是会多显示一次 A 帧,但后续显示就比较顺畅了,有效避免 Jank 的进一步加剧。

  2. 注意在第3段中,A帧的计算已完成,但是在第4个vsync来的时候才显示,如果是双缓冲,那在第三个vynsc就可以显示了。

三缓冲有效利用了等待vysnc的时间,减少了jank,但是带来了延迟。 所以,是不是 Buffer 越多越好呢?这个是否定的,Buffer 正常还是两个,当出现 Jank 后三个足以。

以上就是Android屏幕刷新的原理了。

上面讲到,Google在Android 4.1系统中对Android Display系统进行了优化:在收到VSync pulse后,将马上开始下一帧的渲染。即一旦收到VSync通知,CPU和GPU就立刻开始计算然后把数据写入buffer。本节就来讲 "drawing with VSync" 的实现——Choreographer

  • Choreographer,意为 舞蹈编导、编舞者。在这里就是指 对CPU/GPU绘制的指导—— 收到VSync信号 才开始绘制,保证绘制拥有完整的16.6ms,避免绘制的随机性。
  • Choreographer,是一个Java类,包路径android.view.Choreographer。类注释是“协调动画、输入和绘图的计时”。
  • 通常 应用层不会直接使用Choreographer,而是使用更高级的API,例如动画和View绘制相关的ValueAnimator.start()、View.invalidate()等。
  • 业界一般通过Choreographer来监控应用的帧率。

二 源码分析

使用 ValueAnimator.start()、View.invalidate()时,最后也是走到ViewRootImpl的scheduleTraversals()方法。(View.invalidate()内部会循环获取ViewParent直到ViewRootImpl的invalidateChildInParent()方法,然后走到scheduleTraversals(),可自行查看源码 )

即 所有UI的变化都是走到ViewRootImpl的scheduleTraversals()方法。

    //ViewRootImpl.java
    void scheduleTraversals() 
        if (!mTraversalScheduled) 
        	
            mTraversalScheduled = true;
            //添加同步屏障,屏蔽同步消息,保证VSync到来立即执行绘制
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
            //mTraversalRunnable是TraversalRunnable实例,最终走到run(),也即doTraversal();
            mChoreographer.postCallback(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
            if (!mUnbufferedInputDispatch) 
                scheduleConsumeBatchedInput();
            
            notifyRendererOfFramePending();
            pokeDrawLockIfNeeded();
        
    

    final class TraversalRunnable implements Runnable 
        @Override
        public void run() 
            doTraversal();
        
    
    final TraversalRunnable mTraversalRunnable = new TraversalRunnable();

    void doTraversal() 
        if (mTraversalScheduled) 
            mTraversalScheduled = false;
            //移除同步屏障
            mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
            ...
            //开始三大绘制流程
            performTraversals();
            ...
        
    

主要有以下逻辑:

  1. 首先使用mTraversalScheduled字段保证同时间多次更改只会刷新一次,例如TextView连续两次setText(),也只会走一次绘制流程。
  2. 然后把当前线程的消息队列Queue添加了同步屏障,这样就屏蔽了正常的同步消息,保证VSync到来后立即执行绘制,而不是要等前面的同步消息。后面会具体分析同步屏障和异步消息的代码逻辑。
  3. 调用了mChoreographer.postCallback()方法,发送一个会在下一帧执行的回调,即在下一个VSync到来时会执行TraversalRunnable-->doTraversal()--->performTraversals()-->绘制流程

接下来,就是分析的重点——Choreographer。我们先看它的实例mChoreographer,是在ViewRootImpl的构造方法内使用Choreographer.getInstance()创建:

Choreographer mChoreographer;

//ViewRootImpl实例是在添加window时创建
public ViewRootImpl(Context context, Display display) 
	...
	mChoreographer = Choreographer.getInstance();
	...
public static Choreographer getInstance() 
    // Choreographer线程单例的实现方式
    return sThreadInstance.get();

通过 ThreadLocal 实现 Choreographer 的线程单例。

private static final ThreadLocal<Choreographer> sThreadInstance =
            new ThreadLocal<Choreographer>() 
        @Override
        protected Choreographer initialValue() 
            // 获取当前线程的Looper对象
            Looper looper = Looper.myLooper();
            if (looper == null) 
                // 如果当前线程未创建Looper对象则抛出异常
                // 主线程(UI线程)的Looper默认在ActivityThread的main方法被创建
                throw new IllegalStateException("The current thread must have a looper!");
            
            // 为当前线程创建一个Choreographer对象
            Choreographer choreographer = new Choreographer(looper, VSYNC_SOURCE_APP);
            if (looper == Looper.getMainLooper()) 
                // 如果是UI线程赋值给成员mMainInstance
                mMainInstance = choreographer;
            
            return choreographer;
        
;

从这知道 Choreographer和Looper一样 是线程单例的。且当前线程要有looper,Choreographer实例需要传入。接着看看Choreographer构造方法:

    private Choreographer(Looper looper, int vsyncSource) 
        mLooper = looper;
        //使用当前线程looper创建 mHandler
        mHandler = new FrameHandler(looper);
        //USE_VSYNC 4.1以上默认是true,表示 具备接受VSync的能力,这个接受能力就是FrameDisplayEventReceiver
        mDisplayEventReceiver = USE_VSYNC
                ? new FrameDisplayEventReceiver(looper, vsyncSource)
                : null;
        mLastFrameTimeNanos = Long.MIN_VALUE;

		// 计算一帧的时间,Android手机屏幕是60Hz的刷新频率,就是16ms
        mFrameIntervalNanos = (long)(1000000000 / getRefreshRate());

		// 创建一个链表类型CallbackQueue的数组,大小为5,
		//也就是数组中有五个链表,每个链表存相同类型的任务:输入、动画、遍历绘制等任务(CALLBACK_INPUT、CALLBACK_ANIMATION、CALLBACK_TRAVERSAL)
        mCallbackQueues = new CallbackQueue[CALLBACK_LAST + 1];
        for (int i = 0; i <= CALLBACK_LAST; i++) 
            mCallbackQueues[i] = new CallbackQueue();
        
        // b/68769804: For low FPS experiments.
        setFPSDivisor(SystemProperties.getInt(ThreadedRenderer.DEBUG_FPS_DIVISOR, 1));
    

Choreographer 的构造必须传递一个 Looper 对象,其内部会根据该 Looper 创建一个 FrameHandler。Choreographer 的所有任务最终都会发送到该 Looper 所在的线程。

private final class FrameHandler extends Handler 
        
        public FrameHandler(Looper looper) 
            super(looper);
        

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) 
            switch (msg.what) 
                case MSG_DO_FRAME:
                    // 执行doFrame
                    // 如果启用VSYNC机制,当VSYNC信号到来时触发
                    doFrame(System.nanoTime(), 0);
                    break;
                case MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC:
                    // 申请VSYNC信号,例如当前需要绘制任务时
                    doScheduleVsync();
                    break;
                case MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK:
                    // 需要延迟的任务,最终还是执行上述两个事件
                    doScheduleCallback(msg.arg1);
                    break;
            
        
  1. 注意 USE_VSYNC,用于判断当前是否启用 VSYNC 机制,Android 在 4.1 之后默认开启该机制。

使用doScheduleCallback方法,看看

    void doScheduleCallback(int callbackType) 
        synchronized (mLock) 
            if (!mFrameScheduled) 
                final long now = SystemClock.uptimeMillis();
                if (mCallbackQueues[callbackType].hasDueCallbacksLocked(now)) 
                    scheduleFrameLocked(now);
                
            
        
    

​​​​​​​发现也是走到这里,即延迟运行最终也会走到scheduleFrameLocked()

    private void scheduleFrameLocked(long now) 
        if (!mFrameScheduled) 
            mFrameScheduled = true;
            //开启了VSYNC
            if (USE_VSYNC) 
                if (DEBUG_FRAMES) 
                    Log.d(TAG, "Scheduling next frame on vsync.");
                
                
                //当前执行的线程,是否是mLooper所在线程
                if (isRunningOnLooperThreadLocked()) 
                	//申请 VSYNC 信号
                    scheduleVsyncLocked();
                 else 
                	// 若不在,就用mHandler发送消息到原线程,最后还是调用scheduleVsyncLocked方法
                    Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC);
                    msg.setAsynchronous(true);//异步
                    mHandler.sendMessageAtFrontOfQueue(msg);
                
             else 
            	// 如果未开启VSYNC则直接doFrame方法(4.1后默认开启)
                final long nextFrameTime = Math.max(
                        mLastFrameTimeNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS + sFrameDelay, now);
                if (DEBUG_FRAMES) 
                    Log.d(TAG, "Scheduling next frame in " + (nextFrameTime - now) + " ms.");
                
                Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_FRAME);
                msg.setAsynchronous(true);//异步
                mHandler.sendMessageAtTime(msg, nextFrameTime);
            
        
    

private static final boolean USE_VSYNC = SystemProperties.getBoolean(
            "debug.choreographer.vsync", true);

FrameDisplayEventReceiver 是 DisplayEventReceiver 的子类,DisplayEventReceiver 是一个 abstract class。在 DisplayEventReceiver 的构造方法会通过 JNI 创建一个 IDisplayEventConnection 的 VSYNC 的监听者。

public DisplayEventReceiver(Looper looper, int vsyncSource) 
        if (looper == null) 
            throw new IllegalArgumentException("looper must not be null");
        

        mMessageQueue = looper.getQueue();
        // 注册VSYNC信号监听者
        mReceiverPtr = nativeInit(new WeakReference<DisplayEventReceiver>(this), mMessageQueue,
                vsyncSource);

        mCloseGuard.open("dispose");
    


另外 DisplayEventReceiver 内还包括用于申请 VSYNC 信号的 scheduledVsync 方法,

public void scheduleVsync() 
        if (mReceiverPtr == 0) 
            Log.w(TAG, "Attempted to schedule a vertical sync pulse but the display event "
                    + "receiver has already been disposed.");
         else 
            // 申请VSYNC中断信号
            // 会回调onVsync方法
            nativeScheduleVsync(mReceiverPtr);
        

和用于接收 VSYNC 信号的 onVsync 方法。这样,当应用需要绘制时,通过 scheduledVsync 方法申请 VSYNC 中断,来自 EventThread 的 VSYNC 信号就可以传递到 Choreographer:

public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) 
        // 该方法在其子类FrameDisplayEventReceiver中被重写
        // 目的是通知Choreographer
  1. CallbackQueue,用于保存通过 postCallback 添加的任务。目前一共定义了四种任务类型,它们分别是:
  • CALLBACK_INPUT:优先级最高,和输入事件处理有关。
  • CALLBACK_ANIMATION:优先级其次,和 Animation 的处理有关
  • CALLBACK_TRAVERSAL:优先级最低,和 UI 绘制任务有关
  • CALLBACK_COMMIT:最后执行,和提交任务有关(在 API Level 23 添加)

优先级的高低和处理顺序有关,每当收到 VSYNC 信号时,Choreographer 将首先处理 INPUT 类型的任务,然后是 ANIMATION 类型,最后才是 TRAVERSAL 类型。

通过 Choreographer 添加的任务最后都被封装成 CallbackRecord,同种任务之间按照时间顺序以链表的形式保存在 CallbackQueue 内。

private static final class CallbackRecord 
        // 链表,指向下一个
        public CallbackRecord next;
        // 到期时间
        public long dueTime;
        // Runnable or FrameCallback
        public Object action;

        public Object token;

        public void run(long frameTimeNanos) 
            if (token == FRAME_CALLBACK_TOKEN) 
                // 通过postFrameCallback 或 postFrameCallbackDelayed
                // 会执行这里
                ((FrameCallback)action).doFrame(frameTimeNanos);
             else 
                ((Runnable)action).run();
            
        
 

接下来分析内部通过 Choreographer 的 postCallback 将绘制任务添加到 Chorographer流程

Choreographer 提供了两种添加任务的方式,postCallback() 和 postFrameCallback(),当然还有对应的 delay 方法。

  • postCallback 对应调用 postCallbackDelayed
public void postCallbackDelayed(int callbackType,
            Runnable action, Object token, long delayMillis) 
        if (action == null) 
            throw new IllegalArgumentException("action must not be null");
        
        if (callbackType < 0 || callbackType > CALLBACK_LAST) 
            throw new IllegalArgumentException("callbackType is invalid");
        
        // 最终都会调用到postCallbackDelayedInternal
        postCallbackDelayedInternal(callbackType, action, token, delayMillis);
  • postFrameCallback 对应调用 postFrameCallbackDelayed
public void postFrameCallbackDelayed(FrameCallback callback, long delayMillis) 
        if (callback == null) 
            throw new IllegalArgumentException("callback must not be null");
        

        //最终调用postCallbackDelayedInternal
        postCallbackDelayedInternal(CALLBACK_ANIMATION,
                callback, FRAME_CALLBACK_TOKEN, delayMillis);
 

postCallback 相比 postFrameCallback 更加灵活一些。最终都会调用postCallbackDelayedInternal 方法:

private void postCallbackDelayedInternal(int callbackType,
            Object action, Object token, long delayMillis) 

        synchronized (mLock) 
            // 当前时间
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            // 加上延迟时间
            final long dueTime = now + delayMillis;
            // 根据任务类型添加到mCallbackQueues中
            // VSYNC信号处理任务具有优先级
            mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);

            if (dueTime <= now) 
                //表示立即执行,立即申请VSYNC信号
                scheduleFrameLocked(now);
             else 
                // 在指定时间运行,最终仍然会调用scheduleFrameLocked
                Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK, action);
                // 到时根据callbackType在mCallbackQueues中查找执行
                msg.arg1 = callbackType;
                // 消息设置为异步
                msg.setAsynchronous(true);
                mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime);
            
        

据任务类型 callbackType 添加到对应的 CallbackQueue 内,然后判断任务是否有延迟,无延迟则立即执行 scheduleFrameLocked 方法,否则发送定时消息到 FrameHandler,不过其最终还是调用到 scheduleFrameLocked 方法:

private void scheduleFrameLocked(long now) 
        //mFrameScheduled默认为false
        if (!mFrameScheduled) 
            mFrameScheduled = true;
            // 判断是否开启VSYNC
            if (USE_VSYNC) 
                // 判断是否在原线程
                if (isRunningOnLooperThreadLocked()) 
                    //默认会走这里
                    scheduleVsyncLocked();
                 else 
                    // 否则不在原线程,发送消息到原线程
                    // 最后还是调用scheduleVsyncLocked方法
                    Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC);
                    msg.setAsynchronous(true);
                    mHandler.sendMessageAtFrontOfQueue(msg);
                
             else 
                // 如果未开启VSYNC则直接doFrame方法
                final long nextFrameTime = Math.max(
                        mLastFrameTimeNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS + sFrameDelay, now);
                Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_FRAME);
                msg.setAsynchronous(true);
                mHandler.sendMessageAtTime(msg, nextFrameTime);
            
        

注意 USE_VSYNC,如果系统未开启 VSYNC 机制,此时直接发送 MSG_DO_FRAME 消息到 FrameHandler。注意查看上面贴出的 FrameHandler 代码,此时直接执行 doFrame 方法。

不过 Android 4.1 之后系统默认开启 VSYNC,还记得在 Choreographer 的构造方法会创建一个 FrameDisplayEventReceiver,scheduleVsyncLocked 方法将会通过它申请 VSYNC 信号。

FrameDisplayEventReceiver 申请 VSYNC 信号的过程如下:

private void scheduleVsyncLocked() 
    // 调用 FrameDisplayEventReceiver 的scheduleVsync
   // 实际调用到其父类DisplayEventReceiver
    mDisplayEventReceiver.scheduleVsync();

前面我们也有说过,申请 VSYNC 信号实际是在其父类 DisplayEventReceiver。

public void scheduleVsync() 
        if (mReceiverPtr == 0) 
            Log.w(TAG, "Attempted to schedule a vertical sync pulse but the display event "
                    + "receiver has already been disposed.");
         else 
            // 申请VSYNC信号
            nativeScheduleVsync(mReceiverPtr);
        

接着看下 VSYNC 信号的接收方法 onVsync,该方法在其子类 FrameDisplayEventReceiver 中重写:

private final class FrameDisplayEventReceiver extends DisplayEventReceiver
            implements Runnable 
        private boolean mHavePendingVsync;
        private long mTimestampNanos;
        private int mFrame;

        public FrameDisplayEventReceiver(Looper looper, int vsyncSource) 
            super(looper, vsyncSource);
        

        @Override
        public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) 
            if (builtInDisplayId != SurfaceControl.BUILT_IN_DISPLAY_ID_MAIN)               
                // 忽略来自非主屏的VSYNC信号
                scheduleVsync();
                return;
            

             // ... 省略

            if (mHavePendingVsync) 
                Log.w(TAG, "Already have a pending vsync event.  There should only be "
                        + "one at a time.");
             else 
                mHavePendingVsync = true;
            

            mTimestampNanos = timestampNanos;
            mFrame = frame;
            // 发送消息执行doFrame
            // 注意this,表示当前Runnable
            Message msg = Message.obtain(mHandler, this);
            msg.setAsynchronous(true);
            mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
        

        @Override
        public void run() 
            mHavePendingVsync = false;
            // 回调这里,执行doFrame方法
            doFrame(mTimestampNanos, mFrame);
        

FrameDisplayEventReceiver 实现了 Runnable,将其作为 callback 发送到 FrameHandler,此时 run 方法便得到执行并且执行 doFrame 方法:

void doFrame(long frameTimeNanos, int frame) 
        final long startNanos;
        synchronized (mLock) 
            1
            if (!mFrameScheduled) 
                // 不是在执行Frame任务直接return
                return;
            

            // ... 省略

            // 预期执行时间
            long intendedFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
            // 当前时间
            startNanos = System.nanoTime();
            final long jitterNanos = startNanos - frameTimeNanos;
            // 超时时间是否超过一帧的时间
            if (jitterNanos >= mFrameIntervalNanos) 
                // 计算掉帧数
                final long skippedFrames = jitterNanos / mFrameIntervalNanos;
                // 掉帧超过30帧打印Log提示
                if (skippedFrames >= SKIPPED_FRAME_WARNING_LIMIT) 
                    // 著名的掉帧Log
                    Log.i(TAG, "Skipped " + skippedFrames + " frames!  "
                            + "The application may be doing too much work on its main thread.");
                
                final long lastFrameOffset = jitterNanos % mFrameIntervalNanos;

                frameTimeNanos = startNanos - lastFrameOffset;
            

            if (frameTimeNanos < mLastFrameTimeNanos) 
                // 未知原因,居然小于最后一帧的时间
                // 重新申请VSYNC信号
                scheduleVsyncLocked();
                return;
            

            if (mFPSDivisor > 1) 
                long timeSinceVsync = frameTimeNanos - mLastFrameTimeNanos;
                if (timeSinceVsync < (mFrameIntervalNanos * mFPSDivisor) && timeSinceVsync > 0) 
                    scheduleVsyncLocked();
                    return;
                
            

            mFrameInfo.setVsync(intendedFrameTimeNanos, frameTimeNanos);
            // Frame标志位恢复
            mFrameScheduled = false;
            // 记录最后一帧时间
            mLastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
        

        try 
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "Choreographer#doFrame");
            AnimationUtils.lockAnimationClock(frameTimeNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
            2 
            mFrameInfo.markInputHandlingStart();
            // 先执行CALLBACK_INPUT任务
            doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);

            mFrameInfo.markAnimationsStart();
            // 再执行CALLBACK_ANIMATION
            doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);

            mFrameInfo.markPerformTraversalsStart();
            // 其次执行CALLBACK_TRAVERSAL
            doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);
            // API Level 23 之后加入,
            doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT, frameTimeNanos);
         finally 
            AnimationUtils.unlockAnimationClock();
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
        

注释1处

第一个 if 语句,不知道大家是否在自己项目的 Logcat 台遇到过这样一条日

Skipped (该值>=30) frames!  The application may be doing too much work on its main thread

注释2处 

注意看方法的最后,按照类型顺序触发 doCallbacks 回调相关任务。

doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT, frameTimeNanos);

doCallbacks 方法将根据不同的任务类型依次执行其 run 方法:

void doCallbacks(int callbackType, long frameTimeNanos) 
        CallbackRecord callbacks;
        synchronized (mLock) 
            final long now = System.nanoTime();
            // 根据指定的类型CallbackkQueue中查找到达执行时间的CallbackRecord
            callbacks = mCallbackQueues[callbackType].extractDueCallbacksLocked(
                    now / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
            if (callbacks == null) 
                return;
            
            mCallbacksRunning = true;

            if (callbackType == Choreographer.CALLBACK_COMMIT) 
                final long jitterNanos = now - frameTimeNanos;
                Trace.traceCounter(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "jitterNanos", (int) jitterNanos);
                if (jitterNanos >= 2 * mFrameIntervalNanos) 
                    final long lastFrameOffset = jitterNanos % mFrameIntervalNanos
                            + mFrameIntervalNanos;
                    if (DEBUG_JANK) 
                        Log.d(TAG, "Commit callback delayed by " + (jitterNanos * 0.000001f)
                                + " ms which is more than twice the frame interval of "
                                + (mFrameIntervalNanos * 0.000001f) + " ms!  "
                                + "Setting frame time to " + (lastFrameOffset * 0.000001f)
                                + " ms in the past.");
                        mDebugPrintNextFrameTimeDelta = true;
                    
                    frameTimeNanos = now - lastFrameOffset;
                    mLastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
                
            
        
        try 
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, CALLBACK_TRACE_TITLES[callbackType]);
            // 迭代执行所有任务
            for (CallbackRecord c = callbacks; c != null; c = c.next) 
                // 回调CallbackRecord的run
                // 其内部回调Callback的run
                c.run(frameTimeNanos);
            
         finally 
            synchronized (mLock) 
                mCallbacksRunning = false;
                do 
                    final CallbackRecord next = callbacks.next;
                    recycleCallbackLocked(callbacks);
                    callbacks = next;
                 while (callbacks != null);
            
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
        

注意遍历 CallbackRecord 链表调用其 run 方法:

public void run(long frameTimeNanos) 
            if (token == FRAME_CALLBACK_TOKEN) 
                // 通过postFrameCallback 或 postFrameCallbackDelayed
                // 会执行这里
                ((FrameCallback)action).doFrame(frameTimeNanos);
             else 
                ((Runnable)action).run();
            
    

注意 token == FRAME_CALLBACK_TOKEN 表示通过 postFrameCallback 添加的任务。这里就是按照 Callback 类型回调其 run 方法。

回到 ViewRootImpl 发起的绘制任务,此时 View 的绘制流程便开始了

final class TraversalRunnable implements Runnable

    @Override
    public void run()
        // View 的绘制任务开始
        doTraversal();
    

至此 Choreographer 的工作流程就已经分析清楚了,Choreographer 支持四种类型任务:输入、动画、绘制和提交,并配合系统的 VSYNC 进行刷新、绘制等流程。确实做到了统一协调管理。



 

以上是关于Android屏幕刷新机制的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Android Framework 学习:屏幕刷新机制

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面试专题Android屏幕刷新机制

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