UI 开发是 Android 中的基本操作,优美绚丽的界面是最容易打动人的。但是,Android 的碎片化太严重,各种硬件层出不穷,为了实现设计师妹子的效果,再苦再累也是值得。下面我会介绍 Android 绘制的内容,知其所以然很重要。

1. 屏幕与适配

对于屏幕碎片化问题,Android 推荐使用 dp 作为尺寸单位,首先要了解 dp、px、density 等概念。

Android屏幕尺寸概念

使用 dp 是 Android 推荐的屏幕适配方式,但是以下存在问题:dpi 与 ppi 不一致导致控件大小不统一。

目前业界常用的 UI 适配方法主要有下面几种:

2. CPU 与 GPU

UI 渲染依赖两个核心硬件:CPU 和 GPU。UI 组件在绘制到屏幕之前,需要经过栅格化操作,而栅格化非常耗时。GPU 主要用于处理图形运算,可以加快栅格化的过程。

软硬件绘制

对于硬件绘制,Android 使用 OpenGL 在 GPU 上完成,OpenGL 是扩平台的图形 API,为 2D/3D 图形处理硬件制定了标准的软件接口。软件绘制使用的是 Skia 库,它能在低端设备上呈现高质量的 2D 跨平台图形。

3. 渲染

Android 图形系统的整体架构和它包含的主要组件。

Android图形系统

如果把应用程序图形渲染过程当作一次绘画过程。那么绘画过程中,Android 的各个图形组件的作用是:

  • 画笔:Skia 或者 OpenGL。我们可以用 Skia 画笔绘制 2D 图形,也可以用 OpenGL 来绘 制2D/3D图形。正如前面所说,前者使用CPU绘制,后者使用 GPU 绘制。

  • 画纸:Surface。所有的元素都在 Surface 这张画纸上进行绘制和渲染。在 Android 中,Window 是 View 的容器,每个窗口都会关联一个 Surface。而 Windowmanager 则负责管理这些窗口,并且把它们的数据传递给 Surfaceflinger。

  • 画板:Graphic Buffer。Graphic Buffer 缓冲用于应用程序图形的绘制,在 Android 4.1 之前使用的是双冲机制;在 Android 4.1 之后,使用的是三缓冲机制。

  • 显示:Surfaceflinger。它将 Windowmanager 提供的所有 Surface,通过硬件合成器 Hardware Composer 合成并输出到显示屏。

4. 硬件加速

从 Android 3.0 开始,支持硬件加速,到 4.0 时,默认开启硬件加速。

硬件加速绘制

硬件加速绘制与软件绘制整个流程差异非常大,最核心就是我们通过 GPU 完成 Graphic Buffer 的内容绘制。此外硬件绘制还引入了ー个 Display List 的概念,每个 View 内部都有个 Displaylist,当某个 View 需要重绘时,将它标记为 Dirty。

当需要重绘时,仅仅只需要重绘一个 View 的 Display List,而不是像软件绘制那样需要向上递归。这样可以大大减少绘图的操作数量,因而提高了渲染效率。

硬件加速大大提高来 Android 系统显示和刷新的速度,但是也存在一些问题:一方面内存消耗,OpenGL API 和Graphic Buffer 缓冲区占用内存。还存在兼容性问题。

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