[译]关于Android图形系统的一些事实真相

街头流浪哥

　　此刻网上满天飞的各类关于Android图像衬着的水文其实让我不爽，下面给巨匠一些关于Android硬件衬着的事实秘闻，硬件加速并非巨匠想的那么完美，而我们也一向在改良！

　　1. Android 一向在使用硬件加速。现实橄潢夜1.0版本之后，所有的窗口元素的合成与显示都是经由过程硬件完成的。

　　2.这意味着良多你所看见的动画都是被加速过的：按钮的显示、通知栏下拉的暗影、分歧Activity之间的切换动画、弹出窗口以及提醒框的显示和潜匿等等等等。

　　3.Android以前使用软件体例(与硬件加速相对应)来节制各个窗口元素的衬着，例如下图的UI，其中搜罗四个窗口组件：状况条、壁纸、桌面上的的启动器、以及菜单。如不美观其一一个元素更改了自身的内容，例如高亮一个菜单条目，对于3.0之前的版本，系统使用软件体例来绘制新的内容，然而并非所有的元素都需要被年夜头绘制，同时各个窗口元素的拼接也是经由过程硬件体例完成的。近似的，任何窗口的移动：例如菜单的上下行为是完全经由过程硬件体例衬着的。


　　4. 此刻我们来关注窗口元素的内部衬着，现实上为了达到每秒60帧的FPS,你并不必然需要硬件加速。帧速取决于要显示的像素的数目以及CPU的速度。好比说，二儿子完全可以以60FPS的速度在它800*480分辩率的屏幕上完成任何通俗的原生UI动画，例如列表的滚动等，完全没有问题。而最初的Droid系列却很难达到这样的速度。

　　5.在Android3.0中可以实现窗口的”完全”的硬件加速绘制。而在Android 4.0中也没有惹人更多的功能。 年夜3.0起头，如不美观在你的应用中设置了一个标识表记标帜许可硬件加速，那么此时所有的窗口的绘制城市交给GPU来完成。在Android 4.0中最首要的改变就是：在面向Android4.0或更高版本的应用中，硬件加速是被默认开启的，再也不需要在设置装备摆设文件中设置 android:handwareAccelerated=”true”.(而我们不许可之前的应用默认打开硬件加速，是因为光靠硬件加速，无法很好的完成某些非凡的绘制操作；同时在应用需要其一一部门UI更新的时辰，会影响其的一些默示。对于今朝现有的良多应用，强制开启硬件加速，会较着的间断应用的运行)

　　6.硬件加速并不如巨匠所认为的那样完美。例如在基于PVR驱动的设备上(好比二儿子跟三儿子)，光是在历程中开启OpenGL就得占用8M的RAM。对比一般历程的2M的开销其实是巨年夜。RAM是有限的，一年夜部门被拿去绘制，那么其他正在运行的历程就会因为贫窭内存而出问题，好比降低应用间切换的速度。

　　7.因为OpenGL的额外开销，我们最好不要过多的使用其进行绘制。好比我们此刻在做的一些工作，就是为了让Android 4.0能在不使用硬件加速的情形下贱利的在二儿子上使用：这样我们就不需要在系统历程中华侈8MB的内存用，也不需要在手机历程中华侈额外的8M内存，或者是在系统UI历程中的8MB内存 等等等等。相信我，你不会注重到用OpenGL来绘制一些近似状况栏或是华美的动画是完全没有益处的。

　　8.硬件加速并非流利UI的“解药”。我们为了UI的流利考试考试了良多分歧的体例，好比耸ё仝1.6中惹人的对前台/后台历程的调剂策略，在2.3中的对输入系统的重写，”峻厉模式”的使用，并发的垃圾收受接管机制，载入器等等。如不美观你想达到60fps的帧速，你只有20毫秒的时刻来措置每帧的内容。这时刻其实不长，光是在UI历程中篡夺存储卡的操作发生的延时就会年夜于这个时限，尤其是在写操作的时辰。

　　9.举些比来发现的一些影响UI流利度的例子：我们注重到在二儿子上，使用4.0时列表的滚动就不如使用2.3时流利。而导致这个现象的原因则是计时骥的轻细漂移：有些时辰应用正在领受触摸事务并在屏幕上绘制，而在上一个动作还没完成的的时辰，就接管到下矣闽事务并起头绘制，导致它丢失踪了当前这帧。尽管发生这种现象的时辰，帧速能达到不变的60FPS.(当然，这个问题已经批改)

　　10.当人们斗劲Android跟IOS上浏览器的滚动流利度的时辰，他们所看见的分歧并非开没开启硬件加速所导致。 最初的时辰，Android使用了一种完全分歧的衬着策略，并做了一些折中：网页被转换成一个”显示列表“，持续的在屏幕长进行绘制，而非使用块(Tiles)的形式。它有一个利益：就是在滚动或是缩放的时辰不会发生有的块还没被衬着出来的现象(译者注：早期的IOS上这种现象很是较着，快速滚动到底部时要等一会网页才会一块一块的绘制出来)。 而这个体例的不给力之处就在于页面复杂的时辰，帧速就较着低了。例如Android3.0，浏览器中此刻起头使用块的体例进行衬着，于是它可以在滚动或是放年夜的时辰连结一个不变的帧速，自然也会呈现新的块没有被当即衬着出来的情形。 而每个块都是以软件体例绘制的，我相信在IOS中也是这样的。(在3.0之前的版本中，没有开启硬件加速，基于块的策略也可以使用。而且如我之前提到的，二儿子可以很轻易的达到60FPS)

　　11.硬件加速不能如巨匠所想事业般的让绘制的问题实足消逝踪。GPU的机能就是一个很主要的限制。比来一个很有趣的例子：基于英伟达的Tegra2的平板可以很轻易的以60FPS的速度访谒2.5次1280*800分辩率的屏幕中的任何一个像素。此刻考虑到在Android 3.0中切换到所有应用列表的气象：你需要绘制布景(1x 所有的像素)、接着是快捷体例和桌面小工具(假设内容不多，破耗0.5x)，接着是所有应用的黑色布景(1x)，接着是所有应用的ICON(0.5x)。显然，我们已经跨越了原先的预算了，而此时我们还没完成各个自力窗口元素的拼接并做最后的显示。想要取得60FPS的动画，Android 3.0以及后续版本使用了一系列的小技巧。 其中首要的一个就是： 它将所有的窗口元素平铺在一个层中，而不是挨个拷贝到CPU的缓存中。但即使是这样，我们已然超出预算，幸好我们使用另一个技巧：因为Android中的布景是一个自力的窗口元素，我们可以将它设置的比屏幕更年夜来放置整幅位图，此刻，用户起头滑动，布景跟着行为，此时并不需要任何非凡的绘制，仅仅是移动窗口即可，而因为这个窗口是在一个平铺层上，我们甚至不需要用GPU来将这个窗口元素组织到屏幕中输出。

　　12.跟着屏幕分辩率的不竭升高，能否达到60FPS跟GPU的速度尤其是内存总线带宽互相关注。事实上，如不美观你想要晋升硬件的效力，出格注重要晋升内存总线的带宽。良多时辰CPU(出格是带有完美的NEON指令集的CPU)会比内存总线块的多。

　　UPDATE：下面居然有这么多谈判，可是我木有能力诠释清嚣张相关的所有问题了。不外我会死力在这里供给一些我认为斗劲有趣的不雅概念。

　　有些人认为盖世兔已经有了一个很是流利的UI并指出他们已经超越三儿子并做了良多改良。事实上，巨匠忽略了良多设备的差异，盖世兔的屏幕是480*800而三儿子是720*1280。如不美观二儿子在它480*800的屏幕上都能达到60FPS，拥有更NB的CPU的盖世兔必需得同样流利嘛。

　　而两者之间最年夜的分歧就是三儿子需要同时绘制2.4倍于盖世兔的像素。这相当于在单核上晋升到2.4倍的速度。(需要指出 在UI衬着的时辰，多核是没有意义的，因为衬着必需要在一个历程中完成，无法并行)

　　这就是为什媚暌共件加速很是主要：跟着像素的晋升，GPU凡是能更好的措置图像的运算。事实上，这是我们在Android中惹人硬件加速的最年夜动力。在720*1280的屏幕上，现有的ARM CPU达到60FPS很吃力，可是经由过程GPU衬着就分歧了。同样，在与盖世兔的斗劲中，同时打开没有硬件加速的应用，在三儿子中无法达到盖世兔同样的60FPS，是因为它得衬着2.4倍于盖世兔的像素。

　　在最后，还得说起GPU的此吐矣闽优势：良多绘制的效不美观变得加倍轻易。好比你要以软件形式绘制一个位图，你除了设置一个位移，不能做任何事。仅仅是缩小就得花上相当多的侍旧锁行衬着。而在GPU中，此类转换则相当轻易。这就是为神马新的默认主题Holo使用硬件加速绘制布景。而在没有开启硬件加速的应用中，此类布景会自动去失踪~

　　原文地址：https://plus.google.com/105051985738280261832/posts/2FXDCz8x93s

　　(声名：后面的良多评论认为我写这个只是为Android不如IOS卡乱找砌词或是不关心用户等等，我在这里需要澄清一下：我之所以写这篇文章，仅仅是为了更正网上传布的关于Android的各类错误认知。我并非是为体味释什么，只不外是想给那些关注Android饶暌怪被网上各类错误认知困扰的童鞋供给参考)