surfaceview和view绘制的区别
作者：访客发布时间：2024-01-05分类：程序开发学习浏览：187
一、SurfaceView和View的绘制流程
1.View的绘制流程
View的绘制流程可以分为三个阶段：measure（测量）、layout（布局）和draw（绘制）。这三个阶段是从ViewRootImpl的performTraversals()方法开始，自上而下地遍历整个View树，对每个View进行相应的操作。
① measure阶段的目的是确定每个View的宽度和高度。
这个阶段会调用每个View的measure()方法，该方法会根据View的LayoutParams和父View的MeasureSpecs来计算出View的MeasureSpecs，然后传递给View的onMeasure()方法，该方法会根据View的MeasureSpecs和自身的内容来设置View的MeasuredWidth和MeasuredHeight。View的MeasureSpecs是一个32位的整数，其中高2位表示测量模式（MeasureSpec.EXACTLY、MeasureSpec.AT_MOST或MeasureSpec.UNSPECIFIED），低30位表示测量大小。View的MeasuredWidth和MeasuredHeight是一个16位的整数，表示View在测量阶段的宽度和高度。
②layout阶段的目的是确定每个View的位置。
这个阶段会调用每个View的layout()方法，该方法会根据View的MeasuredWidth和MeasuredHeight以及父View的位置和边距来设置View的Left、Top、Right和Bottom。这四个属性表示View在父View坐标系中的位置和大小。View的layout()方法会调用View的onLayout()方法，该方法会根据View的子View的MeasuredWidth和MeasuredHeight以及View自身的布局规则来设置子View的位置。View的onLayout()方法是一个抽象方法，需要由具体的子类来实现，例如LinearLayout、RelativeLayout等。
③draw阶段的目的是将每个View的内容绘制到屏幕上。
这个阶段会调用每个View的draw()方法，该方法会创建一个Canvas对象，该对象封装了一个Bitmap对象，该Bitmap对象表示View的绘制缓冲区。View的draw()方法会调用View的onDraw()方法，该方法会使用Canvas对象的绘图方法来绘制View的内容，例如drawText()、drawBitmap()等。View的draw()方法还会调用View的dispatchDraw()方法，该方法会遍历View的子View，并调用子View的draw()方法，从而实现View树的递归绘制。View的绘制缓冲区最终会被合成到屏幕上，这个过程由硬件加速或软件渲染来完成。
下面是View的绘制流程的源码分析，以ViewRootImpl的performTraversals()方法为入口：
void performTraversals() {
// ..........
boolean viewScrolled = false;
// 第一次绘制或者窗口大小发生变化时，执行measure阶段
if (mFirst || mReportNextDraw) {
mFullRedrawNeeded = true;
mLayoutRequested = true;
}
boolean windowSizeMayChange = false;
// 获取窗口的宽度和高度
int desiredWindowWidth = mWinFrame.width();
int desiredWindowHeight = mWinFrame.height();
// ..........
// 如果需要执行measure阶段
if (mLayoutRequested && !mStopped) {
// ..........
// 调用View的measure()方法，传入窗口的宽度和高度作为MeasureSpecs
performMeasure(desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
// 获取View的MeasuredWidth和MeasuredHeight
int width = host.getMeasuredWidth();
int height = host.getMeasuredHeight();
// ..........
}
// ..........
// 如果需要执行layout阶段
if ((mLayoutRequested || windowSizeMayChange) && !mStopped) {
// ..........
// 调用View的layout()方法，传入View的Left、Top、Right和Bottom
performLayout(lp, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
// ..........
}
// ..........
// 如果需要执行draw阶段
if (!mStopped) {
// ..........
// 调用View的draw()方法，传入一个Canvas对象
performDraw(canvas);
// ..........
}
// ..........
}
2.SurfaceView的绘制流程
SurfaceView的绘制流程可以分为两个阶段：create（创建）和draw（绘制）。这两个阶段是通过SurfaceHolder的回调方法来触发的，create阶段的目的是创建一个Surface，draw阶段的目的是在Surface上绘制内容。
① create阶段
调用SurfaceHolder.Callback的surfaceCreated()和surfaceChanged()方法，这两个方法会在Surface被创建或者改变时被调用。在这个阶段，可以获取SurfaceHolder对象，该对象封装了一个Surface对象，该Surface对象表示SurfaceView的绘制缓冲区。可以在这个阶段创建一个绘制线程，并将SurfaceHolder对象传递给该线程，以便在后台进行绘制操作。
① draw阶段
调用SurfaceHolder.Callback的surfaceDestroyed()方法，该方法会在Surface被销毁时被调用。在这个阶段，可以停止绘制线程，并释放SurfaceHolder对象。绘制线程可以在运行时获取SurfaceHolder对象的锁，然后获取一个Canvas对象，该对象封装了Surface对象，然后使用Canvas对象的绘图方法来绘制内容，例如drawText()、drawBitmap()等。绘制完成后，需要释放Canvas 下面是SurfaceView的绘制流程的源码分析，以SurfaceView的init()方法为入口：
private void init() {
// ..........
// 创建一个SurfaceHolder对象，该对象封装了一个Surface对象
mSurfaceHolder = new SurfaceHolder() {
// ..........
// 获取Surface对象的锁
@Override
public Canvas lockCanvas() {
return internalLockCanvas(null, false);
}
// ..........
// 释放Surface对象的锁，并将绘制内容合成到屏幕上
@Override
public void unlockCanvasAndPost(Canvas canvas) {
mSurface.unlockCanvasAndPost(canvas);
// ..........
}
// ..........
// 添加SurfaceHolder.Callback对象，用于监听Surface的状态变化
@Override
public void addCallback(Callback callback) {
synchronized (mCallbacks) {
// This is a linear search, but in practice we'll
// have only a couple callbacks, so it doesn't matter.
if (mCallbacks.contains(callback) == false) {
mCallbacks.add(callback);
}
}
}
// ..........
};
// ..........
}
二、SurfaceView和View的绘制原理
1.View的绘制原理
View的绘制是基于Window的Surface来实现的，Window的Surface是一个原生的缓冲区，用来保存当前窗口的像素数据，它是由屏幕显示内容合成器（Screen Compositor）所管理的。屏幕显示内容合成器是一个系统级的服务，它负责将所有Window的Surface合成到屏幕上，形成最终的显示效果。屏幕显示内容合成器的具体实现可能有所不同，例如SurfaceFlinger、HWComposer等，但它们的基本原理都是类似的。
View的绘制过程中，会通过Window的lockCanvas方法，锁定Window的Surface中的Canvas对象，用来在Surface上绘制View的内容，绘制完成后，会通过unlockCanvasAndPost方法，解锁Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中。Surface会将缓冲区中的内容交给屏幕显示内容合成器，由它来将Surface的内容合成到屏幕上，完成绘制流程。
下面我们重点分析draw阶段的源码，draw阶段的源码如下：
private void performDraw(Canvas canvas) {
// .............
// 如果没有传入Canvas对象，就从Window的Surface中
// 获取一个Canvas对象，用于在Surface上绘制View的内容
if (canvas == null) {
// If the view hierarchy contains a SurfaceView that is not
// updated (asynchronous mode), we will use the previous frame
// to render the view hierarchy. This means we won't see the
// updated state of the SurfaceView but there is no way around
// this, unless we were to wait for the new frame to be ready.
// But then, we would end up with a blank frame and drop below
// 60 fps.
if (mAttachInfo.mThreadedRenderer != null) {
canvas = mAttachInfo.mThreadedRenderer.getCanvas();
} else {
canvas = mSurface.lockCanvas(mDirty);
}
}
// .............
// 调用View的draw()方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制View的内容，
// 该方法会先绘制View的背景，然后根据是否需要边缘渐变效果，
// 调用onDraw方法或者drawWithFadingEdges方法，用于在Surface上绘制View的内容，
// 然后调用dispatchDraw方法，用于在Surface上绘制View的子View的内容，
// 然后调用onDrawForeground方法，用于在Surface上绘制View的前景，
// 最后调用debugDrawFocus方法，用于在Surface上绘制View的焦点状态
mAttachInfo.mView.draw(canvas);
// .............
// 如果从Window的Surface中获取了Canvas对象，
// 就释放Surface中的Canvas对象，
// 并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中
if (mAttachInfo.mThreadedRenderer == null) {
mSurface.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
// .............
}
如果没有传入Canvas对象，就从Window的Surface中获取一个Canvas对象，用于在Surface上绘制View的内容，该过程是通过Surface的lockCanvas方法实现的，该方法会返回一个Canvas对象，用于在Surface上绘制内容。该方法的源码如下：
public Canvas lockCanvas(Rect inOutDirty) throws Surface.OutOfResourcesException,
IllegalArgumentException {
synchronized (mLock) {
checkNotReleasedLocked();
if (mLockedObject != 0) {
throw new IllegalArgumentException("Surface was already locked");
}
mLockedObject = nativeLockCanvas(mNativeObject, mCanvas, inOutDirty);
return mCanvas;
}
}
lockCanvas方法主要做了以下几件事：
-
同步锁定mLock对象，用于保证线程安全。
-
检查Surface是否已经被释放，如果是，抛出异常。
-
检查Surface是否已经被锁定，如果是，抛出异常。
-
调用nativeLockCanvas方法，传入mNativeObject、mCanvas和inOutDirty参数，该方法会返回一个mLockedObject对象，用于标识Surface的锁定状态。
-
返回mCanvas对象，用于在Surface上绘制内容。
调用View的draw()方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制View的内容，draw()方法会先绘制View的背景，然后根据是否需要边缘渐变效果，调用onDraw方法或者drawWithFadingEdges方法，用于在Surface上绘制View的内容，然后调用dispatchDraw方法，用于在Surface上绘制View的子View的内容，然后调用onDrawForeground方法，用于在Surface上绘制View的前景，最后调用debugDrawFocus方法，用于在Surface上绘制View的焦点状态。该方法的源码如下：
public void draw(Canvas canvas) {
final int privateFlags = mPrivateFlags;
final boolean dirtyOpaque = (privateFlags & PFLAG_DIRTY_MASK) == PFLAG_DIRTY_OPAQUE &&
(mAttachInfo == null || !mAttachInfo.mIgnoreDirtyState);
mPrivateFlags = (privateFlags & ~PFLAG_DIRTY_MASK) | PFLAG_DRAWN;
if (!dirtyOpaque) {
drawBackground(canvas);
}
final int viewFlags = mViewFlags;
boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;
if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {
// common case onDraw(canvas);
} else {
// …
}
dispatchDraw(canvas);
if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {
mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas);
}
onDrawForeground(canvas);
if (debugDraw()) {
debugDrawFocus(canvas);
}
}
draw()方法主要做了以下几件事：
- 清除View的脏标志，设置View的绘制标志，表示View已经被绘制过。
- 如果View不是完全不透明的，绘制View的背景，该方法会调用Drawable的draw方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制Drawable的内容。
- 根据View的边缘渐变标志，判断是否需要绘制边缘渐变效果，如果不需要，直接调用onDraw方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制View的内容，该方法是一个空方法，一般由子类重写，实现具体的绘制逻辑，例如TextView会绘制文本，ImageView会绘制图片等。如果需要，调用drawWithFadingEdges方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制带有边缘渐变效果的View的内容，该方法会先保存Canvas的状态，然后根据边缘渐变的方向，裁剪Canvas的区域，然后调用onDraw方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制View的内容，最后恢复Canvas的状态。
- 调用dispatchDraw方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制View的子View的内容，该方法会遍历View的子View列表，根据它们的可见性、透明度、动画等属性，决定是否需要绘制，如果需要，就调用子View的draw方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制子View的内容，该方法是一个递归的过程，直到所有的子View都被绘制完毕。
- 如果View有Overlay，且Overlay不为空，调用Overlay的getOverlayView方法，获取Overlay的View对象，然后调用Overlay的View对象的dispatchDraw方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制Overlay的内容，该方法与View的dispatchDraw方法类似，也是一个递归的过程，直到所有的Overlay的子View都被绘制完毕。
- 调用onDrawForeground方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制View的前景，该方法会绘制View的滚动条、前景Drawable等内容。
- 如果开启了调试模式，调用debugDrawFocus方法，传入Canvas对象，用于在Surface上绘制View的焦点状态，该方法会绘制View的边框、焦点框等内容。
如果从Window的Surface中获取了Canvas对象，就释放Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中，该过程是通过Surface的unlockCanvasAndPost方法实现的，该方法会释放Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中。unlockCanvasAndPost方法的源码如下：
public void unlockCanvasAndPost(Canvas canvas) {
synchronized (mLock) {
checkNotReleasedLocked();
if (mLockedObject == 0) {
throw new IllegalStateException("Surface was not locked");
}
nativeUnlockCanvasAndPost(mNativeObject, canvas);
nativeRelease(mLockedObject);
mLockedObject = 0;
}
}
unlockCanvasAndPost方法主要做了以下几件事：
-
同步锁定mLock对象，用于保证线程安全。
-
检查Surface是否已经被释放，如果是，抛出异常。
-
检查Surface是否已经被锁定，如果否，抛出异常。
-
调用nativeUnlockCanvasAndPost方法，传入mNativeObject和canvas参数，该方法会将绘制结果提交到Surface的缓冲区中，并通知SurfaceFlinger进行合成。
-
调用nativeRelease方法，传入mLockedObject参数，该方法会释放Surface的锁定状态，并减少Surface的强引用计数。
Surface会将缓冲区中的内容交给屏幕显示内容合成器，由它来将Surface的内容合成到屏幕上，完成绘制流程。屏幕显示内容合成器是一个系统级的服务，它负责将所有Window的Surface和其他层合成到屏幕上，形成最终的显示效果。屏幕显示内容合成器的源码位于frameworks/native/services/surfaceflinger目录下，它是一个C++的程序，使用OpenGL ES来进行图形渲染。屏幕显示内容合成器的主要类和方法如下：
-
SurfaceFlinger类，它是屏幕显示内容合成器的核心类，它管理着所有的Surface和Layer，以及与客户端的通信和与硬件的交互。
-
SurfaceFlinger::onMessageReceived方法，它是SurfaceFlinger的消息处理方法，它会根据不同的消息类型，执行不同的操作，例如创建Surface、销毁Surface、更新Surface、合成Surface等。
-
SurfaceFlinger::doComposition方法，它是SurfaceFlinger的合成方法，它会遍历所有的Layer，根据它们的Z-order（层级顺序），将它们的内容绘制到一个FrameBuffer对象上，然后将FrameBuffer对象的内容显示到屏幕上。
2.SurfaceView的绘制原理
SurfaceView的绘制原理是基于SurfaceView自己的Surface来实现的，SurfaceView的Surface是一个独立于Window的Surface，用来展示Surface中的数据。
以SurfaceView的init()方法为入口，init()方法是SurfaceView的初始化方法，它会创建一个SurfaceHolder对象，用于管理SurfaceView的Surface，以及一个SurfaceViewUpdateThread对象，用于在非UI线程中更新SurfaceView的内容。
init()方法的源码如下：
private void init() {
// .............
// 创建一个SurfaceHolder对象，用于管理SurfaceView的Surface
mSurfaceHolder = new SurfaceHolder() {
// .............
};
// 创建一个SurfaceViewUpdateThread对象，用于在非UI线程中更新SurfaceView的内容
mSurfaceViewUpdateThread = new SurfaceViewUpdateThread();
// .............
}
init()方法主要做了以下几件事：
- 创建一个SurfaceHolder对象，用于管理SurfaceView的Surface，该对象提供了一些方法，用于获取、锁定、解锁和销毁Surface，以及设置Surface的格式、尺寸、回调等属性。
- 创建一个SurfaceViewUpdateThread对象，用于在非UI线程中更新SurfaceView的内容，该对象是一个继承自Thread的子类，它重写了run()方法，用于在循环中不断地绘制SurfaceView的内容。
下面重点分析SurfaceView的绘制过程，通过SurfaceHolder的lockCanvas方法，锁定SurfaceView的Surface中的Canvas对象，用来在Surface上绘制内容，绘制完成后，会通过unlockCanvasAndPost方法，解锁Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中。SurfaceFlinger会将SurfaceView的Surface和其他层合成到屏幕上，完成绘制流程。
绘制过程的源码如下：
class SurfaceViewUpdateThread extends Thread {
// .............
@Override
public void run() {
// .............
// 循环绘制SurfaceView的内容
while (mRunning) {
// .............
// 通过SurfaceHolder的lockCanvas方法，锁定SurfaceView的Surface中的Canvas对象，用来在Surface上绘制内容
Canvas canvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
if (canvas != null) {
// .............
// 在Canvas上绘制SurfaceView的内容，例如，使用Paint对象绘制颜色、文本、图形等
canvas.drawColor(Color.BLACK);
canvas.drawText("Hello, SurfaceView!", 100, 100, mPaint);
// .............
// 通过SurfaceHolder的unlockCanvasAndPost方法，解锁Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中
mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
// .............
}
}
}
绘制过程主要做了以下两件事：
-
循环绘制SurfaceView的内容，直到线程停止或者Surface被销毁。
-
通过SurfaceHolder的lockCanvas方法，锁定SurfaceView的Surface中的Canvas对象，用来在Surface上绘制内容，lockCanvas方法会返回一个Canvas对象，用于在Surface上绘制内容。
lockCanvas方法的源码如下：
public Canvas lockCanvas() {
return internalLockCanvas(null, false);
}
private final Canvas internalLockCanvas(Rect dirty, boolean hardware) {
// .............
// 调用Surface的lockCanvas方法，传入dirty参数，该方法会返回一个Canvas对象，用于在Surface上绘制内容
Canvas c = mSurface.lockCanvas(dirty);
// .............
return c;
}
lockCanvas方法主要做了以下两件事：
-
调用Surface的lockCanvas方法，传入dirty参数，该方法会返回一个Canvas对象，用于在Surface上绘制内容，该方法的源码与前面分析的Window的Surface的lockCanvas方法相同，不再赘述。
-
在Canvas上绘制SurfaceView的内容，例如，使用Paint对象绘制颜色、文本、图形等，该过程与普通的View的绘制过程类似，不再赘述。
通过SurfaceHolder的unlockCanvasAndPost方法，解锁Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中，unlockCanvasAndPost方法会释放Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中。
unlockCanvasAndPost方法的源码如下：
public void unlockCanvasAndPost(Canvas canvas) {
// .............
// 调用Surface的unlockCanvasAndPost方法，传入canvas参数，该方法会释放Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中
mSurface.unlockCanvasAndPost(canvas);
// .............
}
unlockCanvasAndPost方法主要做了以下两件事：
-
调用Surface的unlockCanvasAndPost方法，传入canvas参数，该方法会释放Surface中的Canvas对象，并将绘制结果提交到Surface的缓冲区中，该方法的源码与前面分析的Window的Surface的unlockCanvasAndPost方法相同，不再赘述。
-
SurfaceFlinger会将SurfaceView的Surface和其他层合成到屏幕上，完成绘制流程，该过程与前面分析的Window的Surface的合成过程类似，不再赘述。
三、SurfaceView和View内的Canvas的区别
| View使用的Canvas | SurfaceView使用的Canvas | |
|---|---|---|
| 所属的Surface | Window的Surface | SurfaceView自己的Surface |
| 绘制线程 | 只能在UI线程中绘制 | 可以在独立的线程中绘制 |
| 绘制时机 | 受到View树的测量、布局和绘制的影响，需要等待Window的刷新 | 不受View的绘制流程的控制，可以在任何时候进行绘制 |
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