Android屏幕刷新机制

发表于 更新于

“应用层负责绘制，系统层负责渲染，屏幕刷新机制把数据更新到屏幕上。”

看懂这张图

大家肯定都见过这张图。大家也肯定都听过这句话。

对应上图，应用层使用CPU“绘制”，系统层使用GPU“渲染”，屏幕刷新机制对应Display。

最后就是Vsync的机制，使得绘制、渲染对BackBuffer的写入和屏幕刷新机制对FrameBuffer的读取得以同步。也就是说对两个Buffer的读、写 保持同一步调。

最完美的状态就是下一个刷新周期到来时，对BackBuffer的写入操作已经完成。即对应上图 “蓝+绿”<=“黄”

Triple Buffer

解释上图，双缓冲就够了。但是实现就是那么不完美。如果**“蓝+绿”>“黄”**呢？第二个刷新周期来了，bufferB还没准备好，屏幕只能继续显示bufferA，这样CPU就闲置了。

为解决这个问题，所以就有了bufferC，在bufferB还没准备好的时候往bufferC里绘制view的内容（如下图）。这样我们就有一个FrameBuffer、两个BackBuffer，合计三个buffer，即所谓的Triple Buffer

Quadruple Buffer(四倍的Buffer )

别怕！这个小标题是唬人的。如果真的有**“蓝+绿”>2“黄”**的情况发生，只能证明咱的程序太烂，要优化代码了！

必须知道的Choreographer

Android在4.1版本引入了一个重大的改进—Project Butter，也即是黄油计划。其对Android Display系统进行了重构，引入了三个核心元素，即Vsync、Triple Buffer和Choreographer。下在来看Choreographer

  • Choreographer的作用：

    对于应用层显示系统来讲，Choreographer的主要作用是协调绘制的时间（即上文说的 “保持同一步调”），它从显示子系统接收Vsync信号，然后安排绘制下一帧的数据。

  • Choreographer的实现原理：

    一句话简述：用一个队列暂存绘制任务，等Vsync信号来了，再从队列里取出任务进行绘制。

  1. 先排队绘制任务：

    ViewRootImpl#scheduleTraversals()

    —>Choreographer#postCallbackDelayedInternal()
    //绘制任务入队 //mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);

    —>—>Choreographer##scheduleFrameLocked()

    —>—>—>Choreographer##scheduleVsyncLocked()
    //这里会调用DisplayEventReceiver#scheduleVsync()

  2. 注册Vsync信号。

    DisplayEventReceiver#scheduleVsync()
    //会调到一个native方法，咱就不管它怎么实现的了

  3. 收到Vsync信号。

    DisplayEventReceiver#dispatchVsync()

    —>FrameDisplayEventReceiver#onVsync()

    —>—>Choreographer#doFrame()
    //取出绘制任务，执行绘制//doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);

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    //这个Handler的作用：延时、切换线程
    private final class FrameHandler extends Handler {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                //2开始绘图
                case MSG_DO_FRAME:
                    doFrame(System.nanoTime(), 0);
                    break;
                //1注册vsync信号的通知
                case MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC:
                    doScheduleVsync();
                    break;
                //0安排一下，等会儿我要绘图
                case MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK:
                    doScheduleCallback(msg.arg1);
                    break;
            }
        }
    }

Choreographer扩展知识

CallbackRecord.action可以是Runnable也可以是FrameCallback， 所以我们就可以用FrameCallback来做 卡顿监测，详见：广研Android卡顿监控系统的方式4