Android 4.0硬件加速及繪制技巧

2012/2/16 11:43:23  出處：本站   人氣：3810次    字號：小  中  大

　　從Android 3.0開始，Android 2D的繪制流程就設(shè)計為能夠更好地支持硬件加速。使用GPU的View在Canvas上進(jìn)行畫的操作時都會使用硬件加速。在最新的Android版本里，圖形硬件加速及繪制技巧得到了更好的提升.

　　Android 4.0

　　1.Android 4.0硬件加速的使用

　　1.1 硬件加速的控制級別

　　啟用硬件加速的最簡單方法就是為整個系統(tǒng)打開硬件加速的全局設(shè)置。如果你的程序是標(biāo)準(zhǔn)View或者是Drawable 則硬件加速的全局設(shè)這并不會造成不良的影響。然而硬件加速并不支持所有2D畫的操作，所以開啟硬件加速可能會對使用自定義組件的應(yīng)用程序造成影響，問題常常表現(xiàn)在不可見的元素異常和錯誤的像素渲染，為了解決這個問題Android可以讓你選擇啟動或者禁用以下級別的硬件加速：Application Activity Window 和 View 。

　　1.1.1 Application級別

　　在你的Android Manifest文件中添加 屬性標(biāo)記，以便為整個應(yīng)用程序使用硬件加速。

　　1.1.2 Activity級別

　　如果你的應(yīng)用程序不能在Application應(yīng)用級別表現(xiàn)良好的話，則可以使用對Activity進(jìn)行單獨控制。要啟動或者禁用一個Activity的硬件加速，你可以使用activity的android:hardwareAccelerated屬性。下面的一個列子使整個Application啟用硬件加速，但是對一個Activity禁止使用硬件加速。

　　1.1.3 Window級別

　　如果你需要更細(xì)粒度的控制，你可以通過如下代碼給window進(jìn)行加速。

　　getWindow().setFlags( WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED, WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);

　　注意：現(xiàn)階段你不能在Window級別對它禁用硬件加速。

　　1.1.4 View級別

　　我們可以對單獨的View在運行時階段禁用硬件加速。我們可以使用如下代碼：

　　myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

　　注意：現(xiàn)階段不能夠在View級別進(jìn)行硬件加速。

　　1.2 判斷一個View是否已經(jīng)啟用了硬件加速

　　有時候我們需要知道一個應(yīng)用程序是否已經(jīng)啟用了硬件加速，特別是針對一些自定義控件。因為你的應(yīng)用程序做了很多自定義“畫”的操作，但并不是所有的過程都支持新的“畫”的渲染過程。

　　有兩種不同的方法來檢查Application是否啟用了硬件加速：

　　1.2.1 使用View.isHardwareAccelerated() 如果返回true則可以說明這個View所在的窗口已經(jīng)啟用了硬件加速。

　　1.2.2 Canvas.isHardwareAccelerated() 如果返回true則說明這個Canvas已經(jīng)啟用了硬件加速。

　　如果你必須要在你的繪畫代碼中進(jìn)行是否已經(jīng)加速的檢查，如果可能的話請使用Canvas.isHardwareAccelerated()來代替View.isHardwareAccelerated()。當(dāng)一個View是存在于一個已經(jīng)加速的Windows上時，任然可以使用沒有硬件加速的Canvas進(jìn)行繪畫，這場發(fā)生在，比如，當(dāng)我們把一個View畫到Bitmap上然后用作緩存。

　　 2.Android 4.0的繪制模型

　　當(dāng)開啟了硬件加速，Android框架將會使用一種新的繪制模型，這種模型將會使用顯示列表把你的應(yīng)用顯示到屏幕上。要完全理解顯示列表和他們?nèi)绾斡绊懩愕膽?yīng)用程序，理解Android 4.0如何在非硬件加速的情況下如何繪制Views是很有必要的，下面將分別介紹軟件加速和硬件加速。

　　2.1基于軟件的繪制模型

　　在基于軟件繪制模型中，View的繪制遵循以下兩步：1.使整個控件層級無效。2.對層級進(jìn)行繪制。

　　當(dāng)一個應(yīng)用程序需要更新它UI的一部分時，它將會調(diào)用內(nèi)容發(fā)生改變的View的invalidate()方法(或者invalidate的變體)。Invalidate的消息按照View的層級關(guān)系向上傳遞用以計算需要重畫的部分(即臟區(qū)域)。然后Android系統(tǒng)會對和臟區(qū)域有交集的所有View進(jìn)行繪制，不幸的是這種模型中有兩個缺點：

　　2.1.1 在這種模型中當(dāng)在不同的層進(jìn)行畫的時候，會額外執(zhí)行很多代碼。例如一個Button是位于另外一個View之上，當(dāng)對Button調(diào)用 Invalidate()時，Android就會對這個View進(jìn)行重繪，即便這個View沒有發(fā)生任何變化。

　　2.1.2 第二個問題是這種繪制模型會隱藏你Application中的Bug。因為Android系統(tǒng)會對和臟區(qū)域有交集的View進(jìn)行重繪，在這種情況下如果一個view的內(nèi)容發(fā)生了改變，即便這個View的Invalidate()的方法并沒有得到調(diào)用，它也可能被重繪。你便會依賴調(diào)用了invalidate()的其他的控件以便獲得正確的行為，因此每當(dāng)你的Application發(fā)生改變時，這種行為多要隨之發(fā)生改變。也是基于次因，在你的自定義控件中你必須不斷地調(diào)用invalidate()方法，當(dāng)你的數(shù)據(jù)或者是狀態(tài)會影響View的繪制代碼時。

　　注意：Android的View當(dāng)它們的屬性發(fā)生改變時會自動的調(diào)用Invalidate()。比如，你改變一個 Textview的背景或者是它的文本。

　　2.2 基于硬件加速模型

　　Android 系統(tǒng)仍然通過invalidate()和draw()去請求屏幕更新和重新渲染，但是實際處理畫的方式是不同的。不是立即執(zhí)行畫的命令，Android而會將所有畫的命令記錄在一個顯示列表里面，這個顯示列表包含了輸出的View層級的繪制代碼。還有一個優(yōu)化就是Android在顯示列表中只會記錄和更新顯示層級中通過調(diào)用invalidate()函數(shù)被標(biāo)記為“臟”的view。沒有被請求刷新的view可以通過重新請求先前的顯示列表以便重畫。新的繪制模型包括有三個步驟：1.禁用整個View層級。2.記錄和更新顯示列表。3.繪制顯示列表。

　　使用這個模型你不能依賴一個View和臟區(qū)域有交集就會執(zhí)行draw()方法。要確保Android系統(tǒng)記錄了一個View的顯示列表，你必須調(diào)用invalidate()方法，如果忘記了調(diào)用刷新，會使View即便是發(fā)生了改變后也會看起來相同，這是一個比較容易發(fā)現(xiàn)bug的方式。

　　使用顯示列表的方式對動畫的表現(xiàn)也是很有好處的，因為設(shè)置指定的屬性值，比如透明度或者旋轉(zhuǎn)，就不需要請求刷新目標(biāo)View(這將自動執(zhí)行)。這項優(yōu)化也應(yīng)用于有顯示列表的Views(啟用了硬件加速的View)，例如，現(xiàn)在有一個LinearLayout包含了一個ListView和Button，listview在button的上面。這時候LinearLayout的顯示列表如下所示：

　　◆DrawDisplayList(ListView) ;

　　◆DrawDisplayList(Button) ;

　　假設(shè)你現(xiàn)在你想更新這個Listview的不透明度，在設(shè)置Listview的 setAlpha(0.5f) 屬性之后，LinearLayout的顯示列表應(yīng)該包含如下：

　　◆ SaveLayerAlpha(0.5)

　　◆ DrawDisplayList(ListView)

　　◆ Restore

　　◆ DrawDisplayList(Button)

　　這時候繪制Listview的復(fù)雜過程就會省略了，取而代之的是簡單的更新了LinearLayout的顯示列表。如果一個應(yīng)用程序并沒有啟用硬件加速，Listview和它的父view的畫的代碼都會重新執(zhí)行。

　　3.Android 4.0 View的層

　　3.1層的分類

　　所有的Android版本都有能力對離屏緩沖進(jìn)行渲染，或者是使用View的繪制緩沖，或者是使用Canvas.saveLayer()函數(shù)。離屏緩沖或者Layer能夠有很多種應(yīng)用，例如能使處理復(fù)雜view的動畫效果或者應(yīng)用一些合成效果都有更好地表現(xiàn)。例如你可以通過Canvas.saveLayer()的方式來對View做一個漸入漸出效果同時把它渲染到Layer中，然后再加上不透明效果合成后顯示到屏幕上。

　　由Android 3.0開始你就能夠通過View.setLayerType()方法對何時以及如何使用層有了更多的控制，這個API具有兩個參數(shù)一個是你想使用的層類型，另外一個是可選參數(shù)Paint表明了Layer是如何被疊加的。你可以把Paint參數(shù)應(yīng)用到顏色過濾上，特別是混合模式或者是對一個layer進(jìn)行不透明效果。一個View可以使用如下的三種layer類型之一：

　　◆ LAYER_TYPE_NONE: 這個View將被按普通的方式進(jìn)行渲染，但是不會返回一個離屏的緩沖，這個是默認(rèn)的行為。

　　◆ LAYER_TYPE_HARDWARE:如果這個應(yīng)用被硬件加速的話，這個View將會在硬件中渲染為硬件紋理，如果應(yīng)用程序并沒有被硬件加速，則其效果和LAYER_TYPE_SOFTWARE是相同的。

　　◆ LAYER_TYPE_SOFTWARE: 此View 通過軟件渲染為一個bitmap。

　　3.2 層的使用

　　使用層的類型取決于你的目的：

　　3.2.1 性能：使用硬件層來渲染一個View成為硬件紋理。一旦一個View被渲染為一個層，它的繪制代碼將不會得到執(zhí)行，直到你調(diào)用了invalidate()函數(shù)。對于一些動畫，比如透明動畫可以直接應(yīng)用到一個層上，這是GPU最有效率的使用方式。

　　3.2.2 顯示效果：使用硬件或者軟件層和Paint來對一個View進(jìn)行特殊的視覺處理，例如你可以對一個View通過使用ColorMatrixColorFilter來實現(xiàn)黑白效果。

　　3.2.3 兼容性：使用軟件層類型會強(qiáng)制使一個view在軟件中被渲染。如果一個view是硬件加速的話(比如你設(shè)置整個應(yīng)用程序是硬件加速的話)，同時有渲染的問題，這是一種很簡單的方式來限制硬件繪制流程。

　　3.3 View的層和動畫的關(guān)系

　　當(dāng)你的應(yīng)用程序已經(jīng)使用了硬件加速的話，硬件層能夠帶來更為快速和更為平滑的動畫效果。當(dāng)對一個復(fù)雜的View進(jìn)行動畫操作時，因為要進(jìn)行很多的畫操作，所以并不可能總是能達(dá)到60幀每秒。在這種情況下可以通過硬件層來渲染為硬件紋理來提高性能。硬件紋理操作可以用作對一個view進(jìn)行動畫操作，當(dāng)進(jìn)行動畫的時候可以減少對View自身頻繁的重繪。除非你改變這個view的屬性(調(diào)用invalidate()方法)或者你手動的調(diào)用invalidate()。如果在你的應(yīng)用中運行一個動畫，但是并沒有得到你想要的平滑效果，可以考慮為你要動畫的view開啟硬件層。

　　當(dāng)一個View通過硬件層返回時，當(dāng)所有的層疊加后最終的畫面顯示在屏幕時，View一些屬性會被同時被處理。設(shè)置這些屬性是十分有效率的，因為他們不需要View去invalidate和重繪。如下的屬性將影響層的疊加，設(shè)置這些屬性將會使View自動請求刷新，而且不需要對View進(jìn)行重繪。

　　◆alpha: 改變層的透明度。

　　◆x, y, translationX, translationY: 改變層的位置

　　◆scaleX, scaleY: 改變層的大小

　　◆rotation, rotationX, rotationY:在3D空間內(nèi)改變層的方向

　　◆pivotX, pivotY: 指定它進(jìn)行變形的原點位置

　　這些屬性是通過ObjectAnimator對象對一個view進(jìn)行動畫操作時所使用的，如果你想訪問這些屬性，直接調(diào)用這些屬性的setter或者getter方法，例如想改變View的alpha則直接調(diào)用setAlpha()。如下的代碼片段顯示了一個View通過Y軸進(jìn)行3D旋轉(zhuǎn)。

　　view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null); ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180).start();

　　因為硬件層會消耗視頻的內(nèi)存，強(qiáng)烈的推薦你在作動畫的時候啟用他們，當(dāng)動畫完成了之后禁用他們，你可以通過動畫監(jiān)聽來完成這些。代碼如下：

　　View.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null); ObjectAnimator animator= ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180); animator.addListener(new AnimatorListenerAdapter() { @Override public void onAnimationEnd(Animator animation) { view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null); } }); animator.start();

　　4 Android 4.0提示和技巧

　　切換到硬件加速2D圖形可以立即增強(qiáng)表現(xiàn)，但是你還是需要通過如下的建議來設(shè)計你的應(yīng)用程序來更有效率的使用GPU。

　　4.1 減少你程序中使用View的數(shù)量

　　你系統(tǒng)中畫的view的數(shù)量越多，你的程序就會越慢，在軟件繪制的流程也是一樣的，減少view的數(shù)量是優(yōu)化你UI的一個最簡單的方法。

　　4.2 避免過多繪制

　　不要過多的疊加層，當(dāng)一個View被其他view完全遮擋住了的話，最好把被遮擋的view移除掉。如果你需要繪制不同的層做一個疊加效果的話，考慮把這些層合并為一個層。就現(xiàn)在的硬件來看，有一個好的經(jīng)驗就是動畫的每幀不要繪制多余屏幕像素2.5倍的像素數(shù)量(bimap中的透明像素也計算在內(nèi))。

　　4.3 不要在繪制的方法中創(chuàng)建繪制對象

　　一個常見的錯誤就是當(dāng)繪制方法被調(diào)用的時候，每次都要創(chuàng)建一個新的Paint或者Path。這將迫使垃圾回收器過于頻繁的運行，這將對緩沖和硬件的繪制造成影響。

　　4.4 不要過于頻繁的修改形狀

　　以復(fù)雜的shapes，path和旋轉(zhuǎn)為例，這些繪制都會用到紋理的遮罩。每當(dāng)你創(chuàng)建或者修改一個path,硬件渲染過程都會創(chuàng)建一個新的遮罩，這耗費的代價是相當(dāng)大的。

　　4.5 不要過于頻繁的修改bitmap

　　每當(dāng)修改一次bitmap的內(nèi)容，當(dāng)你下次再繪制它的時候都會以GPU的紋理形式上傳一次。

　　4.6 要小心使用alpha通道

　　當(dāng)你使用setAlpha ，AlphaAnimation或者ObjectAnimator設(shè)置一個View的透明效果時。它將需要2倍離屏的渲染緩沖填充率，當(dāng)應(yīng)用一個alpha到一個大的View上的時候，考慮設(shè)置view 層的類型為LAYER_TYPE_HARDWARE。