Android系统架构 —— 图形系统概述

补充中

疑问

BufferQueue中的数据(GraphicBuffer)又是怎么传递给Layer的呢？
SurfaceFlinger是怎么合成所有Layer数据的？一次合成多少个Layer？
Surface和窗口 or Window 有什么关系？一个窗口会有多个图层，比如导航栏、content、底部栏等View，是一个窗口中所有View都投射到一个Surface中么？
Window和Activity、View是什么关系？

三种上屏方式

两种方式将图像绘制到屏幕上：

Canvas
OpenGL ES
Vulkan

软件、硬件加速区别？

无论哪种方式，都是将图像渲染到Surface上。

Surface：

Surface是一个窗口，例如一个Activity是一个Surface，一个Dialog也是一个Surface。Surface位于App进程，承载了窗口的图形数据，与SurfaceFlinger侧的Layer对应。

BufferQueue：

BufferQueue是Surface和Layer的纽带。

Native层的Surface实现了ANativeWindow结构体，构造函数中持有一个IGraphicBufferProducer，用于和BufferQueue交互。

类声明：
class Surface
    : public ANativeObjectBase<ANativeWindow, Surface, RefBase>

构造函数：
Surface::Surface(const sp<IGraphicBufferProducer>& bufferProducer, bool controlledByApp)

上层图形数据渲染到Surface，然后Surface通过IGraphicBufferProducer把GraphicBuffer提交到BufferQueue，即图形数据实际是渲染到BufferQueue中的一个GraphicBuffer，让SurfaceFlinger执行后续的合成显示工作。

显示？

HWC

Hardware Composer，硬件混合渲染器，显示子系统的硬件抽象实现。

HAL：
Hardware Abstraction Layer，硬件抽象层。Android HAL是连接Android Framework和Kernel的重要桥梁，主要目的是向下屏蔽设备及其驱动的实现细节，向上为系统服务以及Framework提供统一的设备访问接口。参考Android系统框架：>>

BufferQueue

Android图形系统包含两对生产者、消费者模型，都是通过BufferQueue进行连接：

Canvas和OpenGL ES生成图形数据，SurfaceFlinger消费数据；
SurfaceFlinger合成所有Layer的图形数据，Display进行显示。

SurfaceFlinger

Surface代表App进程中的一个窗口，承载窗口的图形数据。SurfaceFlinger是系统进程中合成所有窗口(Layer)图形数据的系统服务，然后送显到屏幕。

SurfaceFlinger既是上层应用的图形数据消费者，又是Display的生产者。起到承上启下的作用。

官方架构图：

屏幕画面显示流程

Android显示系统，一般包括CPU、GPU、Display三个硬解部分。其中：

CPU：负责计算图形数据，并交给GPU
GPU：对图形数据进行渲染，渲染好后放到buffer中（其中SurfaceFlinger负责buffer的合成）
Display：屏幕或显示器，把GPU中合成好的buffer数据显示到屏幕上

CPU计算图形数据

CPU计算图形数据指的就是View树的绘制过程，也就是Activity对应视图树从根布局DecorView层层遍历View，分别执行measure、layout、draw过程。该流程生成纹理和多边形，并送到GPU。

1	measure+layout+draw -> polygons texture

GPU合成图形数据

GPU将CPU生成的纹理、多边形进行栅格化以及合成。

1	polygons texture -> rasterization

OpenGL的绘制流程中好像也有栅格化？

Display显示图形数据

常说的16ms屏幕刷新一次，其实就是系统硬件16ms发送一次时钟信号，即vsync信号，通知Display将最新合成的图形数据显示到屏幕上。

三缓冲

为了解决双缓冲带来的卡顿问题，Android黄油计划推出了三缓冲，CPU、GPU、SurfaceFlinger各占一个Buffer，并行处理图像。

疑问