最新Android高级面试知识点--绘图机制

Posted 2023-02-28 安静的Sunny

【最新Android高级面试知识点干货分享（五）】
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六、android自定义View

更深入一点的，应该了解一下WMS，以及View与Window、Activity之间是怎么关联，怎么添加上去的。针对View，还得了解它的测量模式与测量规范。

• 延伸：从源码角度分析View的绘制流程(onAttach–onMeasure—onLayout—onDraw)

针对Android绘图机制，推荐下面2篇文章，加深理解记忆：

• https://www.jianshu.com/p/1dab927b2f36

• https://www.jianshu.com/p/e79a55c141d6

$6.1、Activity、Window/PhoneWindow、View、ViewRootImpl、DecorView的关系

下面这图是我自己根据源码画的图：从Activity启动开始，WMS是如何把View添加到窗口上且与Activity相关起来的。

下面这图来源于网络，清楚的展现出了Activity、PhoneWindow/Window、DecorView三者之间的关系。

七、Android 动画绘制原理

$7.1、 Android屏幕刷新机制

• 每隔16.6ms刷新一次屏幕(即每帧【每一屏幕】绘制时间大致为16.6ms:理想状态下，每秒展示不低于60帧(FPS)时才会感觉不到卡顿 ，即一帧屏幕绘制完耗时：1000ms/60fps = 16.6ms）

• 帧的渲染过程(下图来源于google开发者文档)

参考博客：https://www.jianshu.com/p/280ec5c566ea

$7.2、典型的显示系统：CPU、GPU、Buffer

（只有一个缓冲，又称单缓冲）

• 显示器重要特性：

  • 行频(HSYNC:水平扫描频率Horizontal Scanning Frequency)：HSYNC脉冲信号为高电平时，将告诉系统该扫描下一行了，即要转到下一行起始处了。
  • 场频(VSYNC:垂直扫描频率Vertical Scanning Frequency)：由于屏幕是先从左至右扫描，再垂直扫描，因此场频也是作为屏幕刷新完毕的条件，即每秒屏幕刷新的的次数。
  • 行频 = 场频 * 纵坐标分辨率
    （下图来源于网络）
    

• VSync(VerticalSynchronization)垂直同步：
  当屏幕从左至右，从上到下扫描一次完毕后，又将从头开始，进入下一次循环。
  这时有一段时间空隙，叫做VBI(VerticalBlankingInterval)。
  因为此时屏幕没有在刷新，这个时间点就是我们进行缓冲区交换的最佳时间，也就避免了交换过程中出现 screentearing的状况
  VSync是属于脉冲信号，由高低电平来控制类似开关的操作。因此在VBI时，底层硬件发出VSync脉冲信号，来进行缓冲区数据的交互。

DoubleBuffer双缓冲系统：

Triple Buffer三级缓冲：
与双缓冲差不多，就是多了一个BackBuffer.

$7.3、 View动画（Tween Animation 补间动画)

参考文章：https://www.jianshu.com/p/48317612c164

Animation动画执行原理

• View.startAnimation(mAnimation):
  调用此方法时，并不会立即开始动画，startAnimation方法里面会去遍历View树，调用draw()方法进行绘制，最终执行动画的方法是在draw()方法里面

• 主要执行流程图：
  

记住一点：

View动画最后执行的原理为Matrix矩阵变换。比如：平移、缩放、旋转，Alpha渐变等。变换的是parentView，也就是ViewGroup，但对其他没影响。因此View动画才不会改变view的属性。

$7.4、 属性动画（Property Animator)

• 工作原理
  在一定时间间隔内，通过不断对值进行改变，并不断将该值赋给对象的属性，从而实现该对象在该属性上的动画效果

• 执行流程图
  属性动画在原理上与视图动画有很大的区别。属性动画是利用显示系统原理来进行渲染显示。在Android中主要是利用SurfaceFlinger 与 Choreographer来接收VSnc垂直同步信号，通过帧回调来刷新界面显示。

• SurfaceFlinger:用于接收各种数据，并组进行组合，之后将结果存入FrameBuffer中。以便Display显示系统从中获取。类似【编剧】

• Choreographer:编舞者。用于对View的编排。由ViewRootImpl持有。当接收到VSnc信号时，就会执行回调方法，

参考网上的图：

• 插值器（Interpolator）

  • 1，一个辅助动画实现的接口；
  • 2，设置属性值 从“初始值” 【过渡】到“结束值”的变化规律（如：匀速、加速、减速、先加速后减速、先减速后加速。可根据需要的变化规律进行自定义插值器）；
  • 3、系统内置插值器：
    • LinearInterpolator(线性插值器)：动画匀速改变
    • DecelerateInterpolator(减速插值器):动画高速开始，减速运行
    • AccelerateInterpolator(加速插值器):动画低速开始，加速运行
    • AccelerateDecelerateInterpolator:先加速后减速
    • AnticipateInterpolator：先退后，再加速向前至终点结束
    • AnticipateOvershootInterpolator：先退后，再加速先进，越过终点后，再返回终点
    • BounceInterpolator：到达终点后，再回弹，至静止
    • CycleInterpolator：周期运动（动画可以不到终点就回弹，也可以到了终点后在回弹，还可以回弹多次，小于1.0f不到终点就回弹，大于1.0f会到了终点后回弹，如果大于2，则会回弹多次）
    • OvershootInterpolator：快速完成动画，会超出一点然后再回到结束样式
    • PathInterpolator：根据路径来控制动画的执行快慢，路径可以是贝塞尔曲线，也可以是普通Path。

• 估值器（TypeEvaluator)

  • 1，一个辅助动画插值器实现的接口；
  • 2，设置属性值 在从初始值过渡到结束值的变化规律中的过渡值。(如：从0 过渡到1时，估值器会根据给定的插值器变化规律，估算出0~1之间的过渡值：0.4，0.6，0.7等)
  • 3，系统内置估值器：IntEvaluator、FloatEvaluator、ArgbEvaluator(针对Color)
  • 4,为属性动画所特有，可自定义

八、Android Camera系统

重点相关概念及知识点：

$8.1、照相机物理架构(下图来源于网络)

为生产者消费者模型：

Camera负责生产，Display负责消费

    名词解释：
    IPU: Image Process Unit 图像处理单元，用于控制摄像机和显示屏
    DMA:内存映射（在这里指将IPU采集到的数据DMA到内存里面
    QBUF(QueueBuffer):缓存队列
    DQBUF(DequeueBuffer):空闲队列

$8.2、Camera Android架构(下图来源于网络)

$8.3、CameraService

$8.4、Camera、Camera2、CameraX

名称	缺点	优点
Camera	1、要自己管理Camera实例； 2、处理与SurfaceView相关	开发者比较实现此开发流程
Camera2	接口更多了，使用更不方便	1、不用自己管理surfaceview； 2、基于状态管理
CameraX	目前还是alpha版	1、解决了设备兼容问题； 2、基于camera2封装，调用更加简单

$8.5、Surface、SurfaceView、SurfaceHolder

下面这篇文章写得好：
https://www.cnblogs.com/Sharley/p/5600314.html

• Surface: 对应一块屏幕缓冲区，它是由SurfaceFlinger(屏幕显示内容合成器)来管理的【原始缓冲区】的句柄(即Surface对象为SurfaceFlinger所持有)。
  每个Window对应一个Surface。所有的View都要画在Surface的Canvas上。传统的View共享一块屏幕缓冲区，即共享一个Surface,且所有的绘制都在UI线程。

  • 总结：拿到Surface对象后，就可以获取原始缓冲区中的原始数据或者往缓冲区中存储数据、获取Canvas画布、其他。

• SurfaceView:
  它继承自View，里面新建了一个Window对像，因此SurfaceView内嵌了一个Surface,SurfaceView则用来控制Surface里面的View的位置与尺寸。

• SurfaceHolder:
  接口，用于访问和控制SurfaceView中Surface相关的方法。

Surface\\SurfaceView\\SurfaceHolder为典型的MVC模式。

$8. 6、SurfaceTexture

SurfaceTexture和SurfaceView不同的是，它对图像流的处理并不直接显示，而是转为GL外部纹理，因此可用于图像流数据的二次处理（如Camera滤镜，桌面特效等）。比如Camera的预览数据，变成纹理后有以下2种处理方式：

• 可以交给GLSurfaceView直接显示，

• 也可以通过SurfaceTexture交给TextureView作为View heirachy中的一个硬件加速层来显示。

  • 首先，SurfaceTexture从图像流（来自Camera预览，视频解码，GL绘制场景等）中获得帧数据，当调用updateTexImage()时，
    根据内容流中最近的图像更新SurfaceTexture对应的GL纹理对象，
  • 接下来，就可以像操作普通GL纹理一样操作它了。

• TextureView与SurfaceView的区别：

  • TextureView是将纹理加入到了View树中，因此可以像操作普通View一样操作此纹理控件。
  • SurfaceView则是有独立的Surface,可以在子线程中展示。独立于View树。

(下一篇将整理分享笔记：Android事件派发机制 、Handler消息机制以及Binder机制）