作者
大家好，我叫大圣；
自己于2018年5月加入37手游安卓团队，曾经上任于爱拍等互联网公司；
目前是37手游安卓团队的国内担任人，首要担任相关业务开发和一些日常业务统筹等。
布景
最近在处理一个游戏内嵌社区页面卡顿问题的进程中，发现在Manifest的Activity中有将硬件加速封闭的配置，假如将其敞开，那么页面卡顿的问题就处理了。对这一块的知识还不是很了解，也不知道直接打开硬件加速对游戏是否有影响。所以乎在网上查了一波他人的文章，做了一个简单的总结。
CPU与GPU
在了解什么是硬件加速之前，先了解一下什么是CPU和GPU。 CPU（Centr(l Processing Unit，中央处理器）是核算机设备核⼼器材，⽤于执⾏ 程序代码，软件开发者对此都很了解；GPU（Gr(phics Processing Unit，图形处理 器）首要⽤于处理图形运算，一般所说“显卡”的核⼼部件便是GPU。
- 黄色的Control为操控器，用于和谐操控整个CPU的运转，包括取出指令、操控其他模块的运转等；
- 绿色的ALU（Arithmetic Logic Unit）是算术逻辑单元，用于进行数学、逻辑运算；
- 橙色的Cache和DRAM分别为缓存和RAM，用于存储信息。 从上面的结构图能够看出，CPU的操控器较为复杂，拿手各种复杂的逻辑运算；GPU的操控器比较简单，但包括了大量ALU，拿手大量的数学运算。
硬件加速的首要原理，便是通过底层软件代码，将CPU不拿手的图形核算转换成GPU专用指令，由GPU完结。
显卡和GPU不是同一个概念，显卡指的是包括GPU的一个完整的卡，GPU是单指显卡的核心芯片，是一颗芯片；
听说比特币挖矿的机器都是采用GPU运算的，是不是和上面的原理相同，挖矿是大量的数学核算，GPU愈加拿手呢？
Android中的硬件加速
接下来看看Android中怎么使用硬件加速的。
怎么敞开硬件加速
从 Android 3.0（API 等级 11）开端，Android 2D 烘托管道⽀持硬件加速，也 便是说，在 View 的画布上执⾏的一切制作操作都会使⽤ GPU。启⽤硬件加速需求 更多资源，因此应⽤会占⽤更多内存。
假如您的⽬标 API 等级为 14 及更⾼等级，则硬件加速默许处于启⽤状态，但也能够 清晰启⽤该功用。假如您的应⽤仅使⽤规范视图和 Dr(w(ble，则大局启⽤硬件加速 不会形成任何不良制作效果。
您能够在以下等级操控硬件加速：
- 应⽤
- Activity
- 窗⼝
- 视图
应⽤等级
在 Android 清单⽂件中，将以下特点添加到 标记中，为整个应⽤启⽤硬件加速：
<application android:hardwareAccelerated="true" ...>
Activity 等级
假如大局启用硬件加速后，您的使用无法正常运转，则您也能够针对各个 Activity 操控硬件加速。要在 Activity 等级启用或停用硬件加速，您能够使用 元素的 android:hardwareAccelerated 特点。以下示例展现了怎么为整个使用启用硬件加速，但为一个 Activity 停用硬件加速：
<application android:hardwareAccelerated="true">
<activity ... />
<activity android:hardwareAccelerated="false" />
</application>
窗口等级
假如您需求完成更精细的操控，能够使用以下代码为给定窗口启用硬件加速：
getWindow().setFlags(
WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);
视图等级
您能够使用以下代码在运转时为单个视图停用硬件加速：
myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);
制作流程上面的优化
在说完以上CPU和GPU的特性，以及Android怎么操控硬件加速之后，来看看在界面View在改写和制作进程中，详细是哪些要害点来做了硬件加速的操控。
硬件加速情况下Canvas生成的是DisplayListCanvas目标
在View的制作进程中会沿着draw(canvas,parent,drawingTime) –> draw(canvas) –> onDraw –> dispachDraw 这条递归途径往下走，在draw(canvas,parent,drawingTime)中，假如是硬件加速情况下，会走updateDisplayListIfDirty()。
if (drawingWithRenderNode) {
renderNode = updateDisplayListIfDirty();
if (!renderNode.isValid()) {
// ...
renderNode = null;
drawingWithRenderNode = false;
}
}
在updateDisplayListIfDirty()办法中，生成了DisplayListCanvas目标，然后调用draw(canvas)办法，此刻Canvas已经不是一般的Canvas了，而是DisplayListCanvas。
final DisplayListCanvas canvas = renderNode.start(width, height);
canvas.setHighContrastText(mAttachInfo.mHighContrastText);
try {
//...
if (debugDraw()) {
debugDrawFocus(canvas);
}
} else {
draw(canvas);
}
}
} finally {
renderNode.end(canvas);
setDisplayListProperties(renderNode);
}
在调用DisplayListCanvas的drawXXX办法进程中，并没有履行真实的制作，而是用构建DisplayList，并保存在RenderNode中，通过renderNode.end(canvas)进行该操作。
/**
* Ends the recording for this display list. A display list cannot be
* replayed if recording is not finished. Calling this method marks
* the display list valid and {@link #isValid()} will return true.
*
* @see #start(int, int)
* @see #isValid()
*/
public void end(DisplayListCanvas canvas) {
long displayList = canvas.finishRecording();
nSetDisplayList(mNativeRenderNode, displayList);
canvas.recycle();
}
JNI层将DisplayListCanvas的操作转化成DisplayList
一个RenderNode包括若干个DisplayList，一般一个RenderNode对应一个View，包括View本身及其子View的一切DisplayList。
在ViewRootImpl中，假如是支撑硬件加速，会履行mAttachInfo.mThreadedRenderer.draw(mView, mAttachInfo, this)办法。
// ViewRootImpl.java
if (mAttachInfo.mThreadedRenderer != null && mAttachInfo.mThreadedRenderer.isEnabled()) {
mAttachInfo.mThreadedRenderer.draw(mView, mAttachInfo, this);
} else {
//...
}
ThreadedRenderer的draw进程，会调用到updateRootDisplayList，然后调用updateViewTreeDisplayList，此进程会更新整个View树的DisplayList，终究履行ThreadedRenderer.nSyncAndDrawFrame来发动线程对DisplayList进行终究的制作操作
// ThreadedRenderer.java
void draw(View view, AttachInfo attachInfo, DrawCallbacks callbacks) {
...
updateRootDisplayList(view, callbacks);
...
int syncResult = nSyncAndDrawFrame(mNativeProxy, frameInfo, frameInfo.length);
}
因为制作流程的不同，硬件加速在界面内容产生重绘的时分制作流程能够得到优化，避免了一些重复操作，然后大幅提高制作功率。在updateDisplayListIfDirty办法从姓名能够看出，更新Displaylist是产生在脏区域。
在硬件加速封闭时，制作内容会被 CPU 转换成实践的像素，然后直接烘托到屏幕。详细来说，这个「实践的像素」，它是由 Bitmap 来承载的。在界面中的某个 View 因为内容产生改动而调用 invalidate() 办法时，假如没有敞开硬件加速，那么为了正确核算 Bitmap 的像素，这个 View 的父 View、父 View 的父 View 乃至一直向上直到最尖端 View，以及一切和它相交的兄弟 View，都需求被调用 invalidate()来重绘。一个 View 的改动使得大半个界面甚至整个界面都重绘一遍，这个工作量是非常大的。
而在硬件加速敞开时，前面说过，制作的内容会被转换成 GPU 的操作保存下来（承载的方式称为 display list，对应的类也叫做 DisplayList），再转交给 GPU。因为一切的制作内容都没有变成终究的像素，所以它们之间是彼此独立的，那么在界面内容产生改动的时分，只要把产生了改动的 View 调用 invalidate() 办法以更新它所对应的 GPU 操作就好，至于它的父 View 和兄弟 View，只需求保持原样。那么这个工作量就很小了。
在默许情况下，View的clipChildren的特点为true，即每个View制作区域不能超出其父View的规模。假如设置一个页面根布局的clipChildren特点为false，则子View能够超出父View的制作区域。
上图中右边的ViewGroup的clipChildren特点即为false，其子View的制作超出了本身规模。
当一个View触发invalidate，且没有播放动画、没有触发layout的情况下：
-
关于全不通明的View，其本身会设置标志位
PFLAG_DIRTY，其父View会设置标志位PFLAG_DIRTY_OPAQUE。在draw(canvas)办法中，只有这个View本身重绘。上图中的TextView布景全不通明，此刻调用TextView的invalidate，自由其本身重制作。
-
关于可能有通明区域的View，其本身和父View都会设置标志位
PFLAG_DIRTY。-
clipChildren为true时，脏区会被转换成ViewRoot中的Rect，改写时层层向下判断，当View与脏区有堆叠则重绘。假如一个View超出父View规模且与脏区堆叠，但其父View不与脏区堆叠，这个子View不会重绘。
上图中假如TextView布景通明，那么脏区域会从TextView投影至ViewRoot上面的Rect，也便是绿色区域，此刻在这个投影之上的View都会被触发制作（即TextView、左边ViewGroup、ViewRoot）
-
clipChildren为false时，
ViewGroup.invalidateChildInParent()中会把脏区扩大到本身整个区域，所以与这个区域堆叠的一切View都会重绘。上图中右边ViewGroup的clipChildren为false，那么脏区域即为右边ViewGroup的整个投影的区域，与此堆叠的View都会被重新制作。
-
实践问题处理
布景中说到的游戏内嵌web页面卡顿的问题， 在敞开硬件加速后卡顿的问题处理了。但是因为对游戏引擎不了解，所以不清楚敞开硬件加速是否会影响到游戏的运转，比方游戏界面制作会不会错乱，耗电量会不会添加等等问题。其实从上面第三末节说到的，Android不只仅能够对整个使用敞开硬件加速还支撑对单个Activity进行设置，那么这个问题其实就很好处理了， 直接将显示Web的页面写成一个Activity单独敞开硬件急速即可，这样完全不会影响到游戏。
总结
在硬件加速进程中，充沛利用CPU和GPU各自的特性，将逻辑部分交个CPU处理，将大量的数学核算交个GPU处理，在硬件层面对整个进程功率提高。界面改写进程中，CPU只会更新需求重绘的DisplayList，进一步提高制作功率。
上文的介绍只是在一些要害的代码上面做了讲解，未深化介绍细节；关于DisplayListCanvas怎么生成DisplsyList的进程，属于JNI层的操作，文档并未触及。关于RenderNode是怎么安排DiaplayList，以及View树的各个RenderNode是怎么安排的都未说明，文章充沛学习了一些大神文章的内容，文末有参阅链接，需求深化了解能够自行查阅。
结束语
进程中有问题或者需求沟通的同学，能够添加微信号AndroidAssistant37，然后进群进行问题和技术的沟通等。
参阅链接
- /post/684490…
- developer.android.com/guide/topic…
- www.codeleading.com/article/337…
- /post/684490…
