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Android 优化之硬件加速

Android 优化之硬件加速

作者: tandeneck | 来源:发表于2021-02-01 09:59 被阅读0次

原理

可以简单理解为通过底层软件代码,将 CPU 不擅长的图形计算转换为 GPU 专用指令,由 GPU 完成。

当目标 API 级别大于等于 14 时,硬件加速默认开启。

控制硬件加速

我们可以在以下 4 个级别控制硬件加速:

  • Application
    在清单文件种,加入以下属性,为整个应用启用硬件加速:
<application android:hardwareAccelerated="true" ...>
  • Activity
    在清单文件中对应的 <activity> 标签下添加下面代码:
 <application android:hardwareAccelerated="true">
        <activity ... />
        <activity android:hardwareAccelerated="false" />
    </application>
  • Window
    window 级别不能停用硬件加速。
    window.setFlags(
            WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
            WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED
    )
  • View
    View 不能启用硬件加速,只能停用硬件加速,如下:
view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null)

DisplayList

DisplayList 是一个基本绘制元素,包含元素原始属性(位置、尺寸、角度、透明等),当 view 的一些属性改变(scale 、rotate、alpha、translate),只需把属性更新给 GPU,不需要生成新的 DisplayList。

RenderNode

一个 RenderNode 包含若干个 DisplayList,通常一个 RendeNode 对应一个 View,包含 View 及其 View 的所有 DisplayList。

软件绘制与硬件绘制

  • 软件绘制
    绘制内容会被 CPU 转换成实际的像素(由 Bitmap 来承载),然后直接渲染到屏幕上。

  • 硬件绘制
    绘制的内容会转换成 GPU 的操作保存下来(由 DisplayList 来承载),再交给 GPU 来操作。

    来自美团
  1. 场景1中,无论是否开启硬件加速,遍历 view 树并都会走 Draw 路径。硬件加速后 Draw 路径不做实际绘制工作,只是构建 DisplayList,复杂的绘制计算被 GPU 分担。

  2. 场景2 中,TextView 设置前后尺寸位置不变,不会触发重新 Layout。

  • 软件绘制中,TextView 所在的区域及为脏区,由于 TextView 有透明区域,遍历 View 树的过程中,和脏区重叠的多数 View 都要重绘,包括与之重叠的的兄弟节点和他们的父节点,不要绘制的 View 在 draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime) 方法中判断直接返回。

判断 View 是否经过硬件加速

  • View.isHardwareAccelerated()
    当 view 已经附着到启用硬件加速的 window 后,这个方法只会返回 true,即使在设置了 view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null) 之后。如果 view 已经附着到关闭硬件加速的 window 中,则只会返回 false。这种判断方法并不靠谱。
  • Canvas.isHardwareAccelerated(),如果 Canvas 经过硬件加速,则其会返回 true。在绘制代码中如果要判断 view 是否启用硬件加速时,应该用这个方法而不是上面那个。

ViewLayer

View Layer 又称离屏缓冲,它的作用是单独开辟一块地方来绘制 view,
前面提到 View 不能启用硬件加速,只能停用硬件加速具体展开情况如下:

  • 如果 View 附着的 window 启用硬件加速,则可通过 view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null) 关闭(暂停)硬件加速,此后还是可以通过 view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null) 或者 view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null) 来恢复硬件加速的,因为 Window 一开始是支持硬件加速的,故不能说 view 能启动硬件加速。

  • 如果 View 附着 的 window 没有启用硬件加速(Activity 关闭了硬件加速),无论 view 设置 LayerType 为何值,都不能启用硬件加速。

当我们设置了 View Layer 后,绘制操作会被缓存下来,而且缓存的的是最终的绘制结果。这样,View 的重绘效率进一步提升:只要绘制的内容没有变,那么无论是软件绘制(CPU)还是硬件绘制(GPU),它们都不用重新计算,只用之前的缓存的绘制结果即可。(可以对标图片加载缓存来理解。)

硬件加速与动画

动画在 App 中是必不可少的,而动画又是相对消耗性能的,卡顿的动画严重影响用户体验。幸运的是,我们可以通过设置 Hardware Layer 的方式提升动画的效率,代码如下:

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null)
    ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180f).apply {
        addListener(object : AnimatorListenerAdapter() {
            override fun onAnimationEnd(animation: Animator) {
                view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null)
            }
        })
        start()
    }

设置 Hardware Layer 会占用视频内存,因此我们应该只在动画播放期间启用。之所以能提高动画效率是因为在进行移动、旋转、缩放、透明度(无需调用 invalidate)的动画时候,View 本身并没有发生改变,只是它的位置或者角度改变了,而这种改变是可以由 GPU 通过简单计算就完成的,并不需要重绘整个 View。与之对应的,如果我们开启的是 自定义属性绘制的动画或者手动调用了 invalidate,这种设置方式是没有用的。

参考

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