SurfaceView 和 GLSurfaceView

Android 应用框架 UI 是基于一个从 View 开始的对象层次体系的。所有的 UI 元素经历一个复杂的测量和布局过程来将它们适配入一个矩形区域，所有可见的 View 对象被渲染进一个 SurfaceFlinger 创建的 Surface，而后者由 WindowManager 在应用程序回到前台时建立。应用程序的 UI 线程执行布局并渲染进一个单独的缓冲区（无论 Layouts 和 Views 的个数，也不管 View 是否是硬件加速的）。

SurfaceView 如同其它 views 一样接收相同的参数，因此你可以给它一个位置和大小，然后围绕它适配其它元素。当它要渲染时，然而，其内容完全是透明的；SurfaceView 的View 部分只是一个透视占位符。

当 SurfaceView 的 View 组件即将可见时，框架请求 WindowManager 请求 SurfaceFlinger 创建一个新的 Surface。（这不是同步发生的，这也是为什么你应该提供一个回调，在 Surface 创建完成时通知你。）默认情况下，新的 Surface 位于应用程序 UI Surface 的后面，但默认的 Z-ordering 可以被覆盖来将 Surface 放到顶部。

无论你向 Surface 渲染了什么，它们都将由 SurfaceFlinger 合成，而不是由应用程序。这正是 SurfaceView 真正强大的地方：你获得的 Surface 可以由单独的线程或单独的进程渲染，完全与由应用程序 UI 执行的任何渲染隔离，而缓冲区直接进入 SurfaceFlinger。你不能完全忽略 UI 线程 - 你依然不得不与 Activity 的生命周期合作，且如果 View 的大小或位置改变了你可能不得不调整一些东西 - 但你自己完全拥有整个 Surface。与应用程序 UI 和其它 layers 的混合由 Hardware Composer 处理。

新的 Surface 是 BufferQueue 的生产者端，其消费者是 SurfaceFlinger 的 layer。你可以以任何能够喂养 BufferQueue 的机制更新 Surface，如 Canvas 函数提供的 surface，附上一个 EGLSurface 并用 GLES 绘制它，或配置一个 MediaCodec 视频解码器写入它。

合成和硬件 Scaler

让我们更近地看一下 dumpsys SurfaceFlinger。下面的输出是在竖屏的 Nexus 设备上，在 Grafika 的 "Play video (SurfaceView)" activity 播放一个电影时获取的；视频是 QVGA (320x240) 的：

    type    |          source crop              |           frame           name------------+-----------------------------------+--------------------------------        HWC | [    0.0,    0.0,  320.0,  240.0] | [   48,  411, 1032, 1149] SurfaceView        HWC | [    0.0,   75.0, 1080.0, 1776.0] | [    0,   75, 1080, 1776] com.android.grafika/com.android.grafika.PlayMovieSurfaceActivity        HWC | [    0.0,    0.0, 1080.0,   75.0] | [    0,    0, 1080,   75] StatusBar        HWC | [    0.0,    0.0, 1080.0,  144.0] | [    0, 1776, 1080, 1920] NavigationBar  FB TARGET | [    0.0,    0.0, 1080.0, 1920.0] | [    0,    0, 1080, 1920] HWC_FRAMEBUFFER_TARGET

• 排列顺序 是自后向前的：SurfaceView 的 Surface 在后边，应用程序 UI layer 位于它的顶部，然后是状态栏和导航栏在所有其它东西上面。

• source crop 值表示 SurfaceFlinger 将显示的 Surface 的缓冲区的部分。应用程序UI 被赋予了一个等于显示器全尺寸（1080x1920）的 Surface，但是由于被状态栏和导航栏遮挡的像素不会被渲染和合成，所以源被裁剪为一个矩形，从距顶部 75 像素的开始并在距底部144个像素的地方结束。状态栏和导航栏具有更小的 Surface，且 source crop 描述了一个矩形，从左上角的 (0,0) 开始并跨越它们的内容。

• frame 值描述了像素在显示器上显示的矩形。对于应用程序 UI layer，frame 与 source crop 匹配，因为我们正在将显示大小的 layer 的一部分复制（或叠加）到另一个显示大小的 layer 中的相同位置。对于状态栏和导航栏，帧矩形的大小是相同的，但位置要调整以使导航栏出现在屏幕的底部。

• SurfaceView layer 持有我们的视频内容。source crop 与视频大小匹配，SurfaceFlinger 知道该大小，因为 MediaCodec 解码器（缓冲区的生产者）在获取该大小的缓冲区。帧矩形具有完全不同的大小 —— 984x738。

SurfaceFlinger 通过放缩缓冲区的内容来处理大小的差异以适配帧矩形，放大还是缩小则根据需要。之所以选择这个特定的大小是由于它与视频有着相同的长宽比 (4:3)，且在满足 View 布局约束的条件下尽可能的宽（这包括为了美学原因而在屏幕边缘包含的一些填充）。

如果你在相同的 Surface 上起动播放了不同的视频，则底层的 BufferQueue 将自动地重新分配缓冲区为新的大小，SurfaceFlinger 将调整 source crop。如果新视频的长宽比不同，应用将需要强制 re-layout 该 View 来与之匹配，这将导致 WindowManager 告知 SurfaceFlinger 去更新帧矩形。

如果你正在通过一些其它的方式（比如 GELS）在 Surface 上渲染，你可以使用 SurfaceHolder#setFixedSize() 调用设置 Surface 的大小。比如，你可以配置一个游戏总是以 1280x720 渲染，这将显著地减少填充 2560x1440 的平板或 4K 电视的屏幕必须处理的像素数。显示处理器处理放缩。如果你不想使你的游戏在固定大小的渲染，你可以通过设置大小来调整游戏的长宽比比，使窄尺寸为 720 像素，但长尺寸设置为保持物理显示器的长宽比 (比如，1152x720 匹配一个 2560x1600 的显示器)。使用这种方法的一个例子，请参考 Grafika 的 "Hardware scaler exerciser" activity。

GLSurfaceView

GLSurfaceView 类提供了一些辅助类来管理 EGL contexts，线程间通信，及与 Activity 生命周期的交互。仅此而已。你不需要通过使用 GLSurfaceView 来使用 GLES。

比如，GLSurfaceView 创建一个线程来渲染并在那儿配置一个 EGL context。当 Activity pause 时，状态被自动地清除。通过 GLSurfaceView，大多数应用在使用 GLES 时将无需知道任何与 EGL 有关的东西。

大多数情况下，GLSurfaceView 是非常有帮助的，且可以简化对 GLES 的使用。在某些情况下，它会阻碍你的发展。如果它有帮助就使用它，否则就不用。

SurfaceView 和 Activity 生命周期

当使用 SurfaceView 时，在一个主 UI 线程之外的线程中渲染 Surface 被认为是一个良好的实践。这产生了一些关于那个线程和 Activity 生命周期交互的问题。

对于一个使用了 SurfaceView 的 Activity，有两个分开但相互依赖的状态机：

1. 应用程序的 onCreate/onResume/onPause

2. Surface 的 created/changed/destroyed

当 Activity 启动时，你以这样的顺序得到回调：

• onCreate

• onResume

• surfaceCreated

• surfaceChanged

如果你按了返回键你得到：

• onPause

• surfaceDestroyed (在 Surface 消失之前被调用)

如果你旋转屏幕，Activity 被销毁并创建，并将经历一个完整的周期。你可以通过检查 isFinishing() 来快速重新启动。有可能 start/stop Activity 太快，以至于 onPause() 之后 surfaceCreated() 实际可能还没有发生。

如果你按下电源键来锁住屏幕，只有 onPause() 被调用 - 没有 surfaceDestroyed()。Surface 保持活跃，渲染可以继续进行。如果你请求它们的话你甚至可以继续获得 Choreographer 事件。如果你的锁屏强制强制不同的方向，则当设备解锁时，你的
Activity 可能会重新启动；如果不是，你可以使用与之前的
Surface 相同的屏幕区域。

当使用一个单独的渲染线程来使用 SurfaceView 时，这引发了一个基本的问题：那个线程的生命周期应该与 Surface 还是 Activity 挂钩？答案依赖于当屏幕空白时你想要让什么发生：(1). 当 Activity start/stop 时 start/stop 该线程，或者当 Surface create/destroy 时 start/stop 该线程。

选项 1 与应用的生命周期交互良好。我们在 onResume() 中启动渲染线程并在 onPause() 停止它。在创建和配置线程时，它有点尴尬，因为有时 Surface 将已经存在，有时还没有（比如在通过电源键关闭屏幕时它依然存活）。我们在该线程中执行一些初始化之前不得不等待 surface 创建，但我们不能简单地在 surfaceCreated() 回调中完成它，因为如果 Surface 没有被重建的话那将不会再次被调用。因此我们需要查询或者缓存 Surface 状态，并把它转发给渲染线程。

注意： 在线程之间传递对象时要小心。最好通过一个 Handler 消息来传递 Surface 或 SurfaceHolder（而不是仅仅把它填入线程）以避免多核系统的问题。更多细节，请参考 Android SMP Primer。

选项 2 之所以吸引人，是因为 Surface 和渲染器在逻辑上是交织在一起的。我们在 Surface 创建之后启动线程，这将避免一些线程间通信问题，Surface created/changed 消息仅仅被简单的转发。我们需要确保在屏幕空白时渲染停止并在屏幕恢复时恢复；告诉 Choreographer 停止调用帧绘制调用可能是一个额简单的问题。当且仅当渲染器线程运行时，我们的 onResume() 将需要恢复该调用。事情可能没有那么简单 - 如果我们根据帧之间的时间来做动画，当下一个事件到达时我们可能有一个巨大的间隙；显式的暂停/恢复消息可能是可取的。

注意： 选项 2 的一个例子可以参考 Grafika 的 "Hardware scaler exerciser"。

两种选项主要都被渲染器线程如何配置，以及是否执行所困绕。一个相关的问题是在 Activity 被杀掉时 (在onPause() 或 onSaveInstanceState() 中) 从渲染线程提取状态；在这种情况下，选项 1 最好，因为在渲染器线程已经 joined 之后它的状态无需同步原语就可以访问。

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