SurfaceView探索

诞生背景:
TextView、Button和CheckBox等,它们都是将自己的UI绘制在宿主窗口的绘图表面之上,这意味着它们的UI是在应用程序的主线程中进行绘制的。由于应用程序的主线程除了要绘制UI之外,还需要及时地响应用户输入,否则的话,系统就会认为应用程序没有响应了,因此就会弹出一个ANR对话框出来。对于一些游戏画面,或者摄像头预览、视频播放来说,它们的UI都比较复杂,而且要求能够进行高效的绘制,因此,它们的UI就不适合在应用程序的主线程中进行绘制。这时候就必须要给那些需要复杂而高效UI的视图生成一个独立的绘图表面,以及使用一个独立的线程来绘制这些视图的UI。

特性:
1.
它拥有独立的特殊的绘制表面,即 它不与其宿主窗口共享一个绘制表面
2.
SurefaceView的UI可以在一个独立的线程中进行绘制,这样就可以进行复杂的UI绘制,不会影响主线程响应用户的输入。

适合的实际场景:
实现动态的或者比较复杂的图像还有动画的显示。比如游戏、摄像头、视频界面

原理:
每个窗口在SurfaceFlinger中都有一个对应的layer,描述其用于绘制的表面surface,而包含surfaceView的窗口,会在SurfaceFlinger中额外地有一个layer或者layerBuffer对应该surfaceView所绘制的表面surface

整体过程分为三步走:
绘图表面的创建过程、在宿主窗口上面进行挖洞的过程,以及绘制过程。
1、绘图表面创建过程
由于SurfaceView具有独立的绘图表面,因此,在它的UI内容可以绘制之前,我们首先要将它的绘图表面创建出来。尽管SurfaceView不与它的宿主窗口共享同一个绘图表面,但是它仍然是属于宿主窗口的视图结构的一个结点的,也就是说,SurfaceView仍然是会参与到宿主窗口的某些执行流程中去。
从ViewRoot类的成员函数performTraversals开始,SurfaceView类的成员函数onWindowVisibilityChanged就会调用另外一个成员函数updateWindow来更新当前正在处理的SurfaceView。在更新的过程中,如果发现当前正在处理的SurfaceView还没有创建绘图表面,那么就地请求WindowManagerService服务为它创建一个,WMS请求SurfaceFlinger服务为该窗口创建一个新的绘图表面,并且将该绘图表面返回来给调用者,即成员变量mSurface。
2、SurfaceView的挖洞过程
SurfaceView的窗口类型一般都是TYPE_APPLICATION_MEDIA或者TYPE_APPLICATION_MEDIA_OVERLAY,也就是说,它的Z轴位置是小于其宿主窗口的Z位置的。为了保证SurfaceView的UI是可见的,SurfaceView就需要在其宿主窗口的上面挖一个洞出来,实际上就是在其宿主窗口的绘图表面上设置一块透明区域,以便可以将自己显示出来。ViewRoot类的成员函数performTraversals在刷新窗口UI的过程中,就会将嵌入在它里面的SurfaceView所要设置的透明区域收集起来,以便可以请求WindowManagerService将这块透明区域设置到它的绘图表面上去。
3、SurfaceView的绘制过程
SurfaceView类的成员函数draw和dispatchDraw的参数canvas所描述的都是建立在宿主窗口的绘图表面上的画布,因此,在这块画布上绘制的任何UI都是出现在宿主窗口的绘图表面上的.
本来SurfaceView类的成员函数draw是用来将自己的UI绘制在宿主窗口的绘图表面上的,但是这里我们可以看到,如果当前正在处理的SurfaceView不是用作宿主窗口面板的时候,即其成员变量mWindowType的值不等于WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_PANEL的时候,SurfaceView类的成员函数draw只是简单地将它所占据的区域绘制为黑色。同时,它还会通过调用另外一个成员函数updateWindow更新自己的UI,实际上就是请求WindowManagerService服务对自己的UI进行布局,以及创建绘图表面。
如果要在一个绘图表面进行UI绘制,那么就顺序执行以下的操作:

    (1). 在绘图表面的基础上建立一块画布,即获得一个Canvas对象。

    (2). 利用Canvas类提供的绘图接口在前面获得的画布上绘制任意的UI。

    (3). 将已经填充好了UI数据的画布缓冲区提交给SurfaceFlinger服务,以便SurfaceFlinger服务可以将它合成到屏幕上去。

SurfaceView提供了一个SurfaceHolder接口,通过这个SurfaceHolder接口就可以执行上述的第(1)和第(3)个操作。

SurfaceView sv = (SurfaceView )findViewById(R.id.surface_view);
SurfaceHolder sh = sv.getHolder();
Cavas canvas = sh.lockCanvas()
//Draw something on canvas
......
sh.unlockCanvasAndPost(canvas);
注意,只有在一个SurfaceView的绘图表面的类型不是SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS的时候,我们才可以自由地在上面绘制UI。我们使用SurfaceView来显示摄像头预览或者播放视频时,一般就是会将它的绘图表面的类型设置为SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS。在这种情况下,SurfaceView的绘图表面所使用的图形缓冲区是完全由摄像头服务或者视频播放服务来提供的,因此,我们就不可以随意地去访问该图形缓冲区,而是要由摄像头服务或者视频播放服务来访问,因为该图形缓冲区有可能是在专门的硬件里面分配的。
另外还有一个地方需要注意的是,上述代码既可以在应用程序的主线程中执行,也可以是在一个独立的线程中执行。如果上述代码是在应用程序的主线程中执行,那么就需要保证它们不会占用过多的时间,否则的话,就会导致应用程序的主线程不能及时地响应用户输入,从而导致ANR问题。
Surface.lockCanvas它大致就是通过JNI方法来在当前正在处理的绘图表面上获得一个图形缓冲区,并且将这个图形绘冲区封装在一块类型为Canvas的画布中返回给调用者使用。
调用者在画布上绘制完成所需要的UI之后,就可以将这块画布的图形绘冲区的UI数据提交给SurfaceFlinger服务来处理了,这是通过调用SurfaceHolder类的成员函数unlockCanvasAndPost来实现的。
Surface.unlockCanvasAndPost,它大致就是将在前面所获得的一个图形缓冲区提交给SurfaceFlinger服务,以便SurfaceFlinger服务可以在合适的时候将该图形缓冲区合成到屏幕上去显示,这样就可以将对应的SurfaceView的UI展现出来了。

参考文章:
https://juejin.im/post/5da721a6518825200b2d547e#heading-8
https://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/8661317/
//www.greatytc.com/p/b037249e6d31

Demo:
https://github.com/LeeFranz/Android-Network/tree/master/SurfaceViewTest

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