Android硬件加速

简介: 概述 从Android 3.0开始(API L11),Android开始全面使用硬件加速来进行2D渲染,硬件加速是指Android中在View上进行绘制的图形图像都使用GPU来进行绘制,使用硬件加速,在大部分时候都让绘制更加流畅,但付出的代价是需要消耗更多的内存资源。

概述


从Android 3.0开始(API L11),Android开始全面使用硬件加速来进行2D渲染,硬件加速是指Android中在View上进行绘制的图形图像都使用GPU来进行绘制,使用硬件加速,在大部分时候都让绘制更加流畅,但付出的代价是需要消耗更多的内存资源。

硬件加速在API L14之上是默认开启的,对于基本的View绘制,通过硬件加速可以增加绘图的流程性,但是要注意的是,并不是所有的2D图形绘制API都支持硬件加速。

通过开发者选项中的“强制进行GPU渲染”,用户可以为全局打开硬件加速。在3.0 以上的Android中,系统已经对大部分动画都进行了硬件加速。


名词解释

  • GPU:Graphic Processing Unit (图形处理器)
  • OpenGL:Open Graphic Library 定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格,不同厂商会有不同的实现方法,它主要用于三维图象(二维的亦可)绘制。
  • SurfaceFlinger:Android中负责Surface之间叠加、混合操作的动态库
  • Skia:Android中的2D图形库

控制硬件加速


由于硬件加速对某些2D绘图API的不支持,所以Android系统提供了四种级别的控制方式。


Application级别


在应用的Android清单文件中,把下列属性添加到<application>元素中,来开启整个应用程序的硬件加速,代码如下所示:

android:hardwareAccelerated="true"


Activity级别


比整个App范围稍小,我们可以在Activity范围内进行控制,代码如下所示:

android:hardwareAccelerated="true"


Window级别

针对单个的Window,Android同样可以控制硬件加速,代码如下所示:

getWindow().setFlags(
        WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
        WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);

但是对Window来说,Android无法禁止硬件加速。



View级别


View级别是用的最多的控制硬件加速的级别,我们可以通过如下所示的代码来禁止硬件加速:

setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

与Window级别相反,我们无法在View级别开启硬件加速。


判断View是否已开启硬件加速


判断View是否支持硬件加速一般有如下所示的两种方法:


View.isHardwareAccelerated()
Canvas.isHardwareAccelerated()

尽量使用Canvas对象的判断方法。


Android绘图模式


相对于是否开启硬件加速模式,Android的绘图模式被分为两种——基于软件的绘图模式与基于硬件的绘图模式。


基于软件的绘图模式


基于软件的绘图模式在重绘View时,需要如下两个过程:

  • Invalidate the hierarchy
  • Draw the hierarchy

需要进行重绘时,系统发出invalidate()信号,并在View视图树中进行传递,计算需要重新绘制的区域,但是这种绘图方式有两个不足:

  1. 当我们只需要重绘视图树中的一个View时,视图树中的View都将进行重绘,而且遍历视图树也浪费大量时间。例如一个ViewA在另一个ViewB之上,即使B没有发生变化,重绘A的时候,B也会重绘。
  2. 这种方式隐藏了绘制中的bug,例如上面的例子中,由于ViewA、ViewB相互重叠,有需要重绘的the dirty region,那么如果B忘记了进行重绘的逻辑,那么A进行重绘的时候,就会将B重绘,也就是说使用错误的行为来得到了正确的现象。正是因为这个原因,开发者需要保证在View需要发生重绘时,调用正确的invalidate()方法。

基于硬件的绘图模式


基于硬件的绘图方式同样使用invalidate()信号来进行重绘,但其绘制和渲染的方式不同。Android内部维护一个display list用于记录视图树的显示状态。当收到invalidate()信号时,系统只需要更改需要重绘的视图的display list,而其他未发生改变的视图只需要使用原来的display list即可,整个过程分为三部分:

  • Invalidate the hierarchy
  • Record and update display lists
  • Draw the display lists

使用这种方式,就可以避免软件绘图中第二点的bug。

例如,假设有一个包含了一个Button对象的ListView对象的LinearLayout布局,那么LinearLayout布局的显示列表如下:

1. DrawDisplayList(ListView);

2.DrawDisplayList(Button)

假设现在要改变ListView对象的不透明度,那么在调用ListView对象的setAlpha(0.5f)方法时,显示列表就包含了以下处理:

1.SaveLayerAlpha(0.5);

2.DrawDisplayList(ListView);

3. Restore;

4.DrawDisplayList(Button)


不支持硬件加速的绘图方法


如果应用程序受到这些错误的功能或限制的影响,那么能够通过调用setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null)方法针对应用程序受到影响的部分来关闭硬件加速。

具体哪些方法不支持硬件加速可以参考Google开发者网站上的这篇文档 http://developer.android.com/guide/topics/graphics/hardware-accel.html


View Layers


在所有的Android版本中,View都可以通过Canvas.saveLayer()方法来获得离屏缓冲的能力,离屏缓冲区或层有多种用途,特别是在呈现复杂的动画或使用组合效果时,能够获得更好的性能。例如,使用Canvas.saveLayer()可以实现淡入淡出的效果,先暂时把一个View对象渲染在一个层中,然后把它和不透明因子合成到屏幕上显示。

从Android3.0(API Level 11)开始,用View.setLayerType()方法使用层的方式和时机会更多的控制。这个API需要两个参数:一个是层的类型,另一个是可选的,用于描述层应该如何被合成的Paint对象。能够使用这个Paint对象来进行颜色过滤、特殊的混合模式、或者层的透明度。View对象能够使用以下三种层类型:


  • LAYER_TYPE_NONE:View对象用普通的方式来呈现,并且不是由屏幕外缓存来返回的。这种类型是默认的行为;
  • LAYER_TYPE_HARDWARE:如果应用程序是硬件加速的,那么该View对象被呈现在硬件的一个硬件纹理中。如果没有被硬件加速,那么这种层类型的行为与LAYER_TYPE_SOFTWARE相同。
  • LAYER_TYPE_SOFTWARE:View对象会被呈现在软件的一个位图中。

使用哪种层的类型,依赖以下目标:

  • 性能:使用硬件层类型,把View呈现到一个硬件纹理中。一旦该View对象被呈现到一个层中,那么它的绘图代码直到调用该View对象的invalidate()方法时才会被执行。对于某些动画,如alpha动画,就能够直接使用该层,这么做对于GPU来说是非常高效的。
  •  视觉效果:使用硬件或软件层类型和一个Paint对象,能够把一些特殊的视觉处理应用给一个View对象。例如,使用ColorMatrixColorFilter对象绘制一个黑白相间的View对象。
  •  兼容性:使用软件层类型会强制把一个View对象呈现在软件中。如果View对象被硬件加速(例如,如果整个应用程序都被硬件加速)发生呈现问题,那么使用软件层类型来解决硬件呈现管道的限制是一个容易的方法。


View layers and animations


当应用层使用硬件加速的时候,手机显示硬件可以让动画、显示效果更加平滑。如果你的动画效果不够流畅,那么就需要考虑在View层面上使用硬件加速来进行优化。在Android中,有些视图操作使用硬件加速是非常高效的,因为这些操作不需要让对象失效后重绘,例如:

1. alpha:改变层的透明度

2. x,y,translation,translation:改变层的位置

3. scaleX,scaleY:改变成的缩放

4. rotation,rotation,rotationY:改变3D空间中视图的方向

5. pivotX,pivotY:改变层的变换控制点



对于以上属性的动画,在开启硬件加速后将会得到非常高效的绘制,下面的代码展示了如何高效的在3D空间中围绕Y轴旋转View对象,代码如下所示:

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE,null);
ObjectAnimator.ofFloat(view,"rotationY",180).start();

但是由于硬件加速会消耗系统内存,因此强烈建议在动画结束后取消硬件加速,代码如下所示:

View.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
ObjectAnimator animator = ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180);
animator.addListener(new AnimatorListenerAdapter() {
    @Override
    public void onAnimationEnd(Animator animation) {
        view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null);
    }
});
animator.start();


硬件加速的缺点


当我们使用硬件加速时,会消耗更多的内存(将近4倍),如果分给应用的内存没有这么多,那么就会从系统剩于内存中进行划分,因此,硬件加速不适用于系统的核心进程。好的应用,应该在硬件加速(GPU)与软件绘制(CPU)中找到平衡点。

        另外,需要注意的是,App中进行UI渲染是无法使用并发的,多核心无法带来显示上的性能提升。同时,分辨率也是影响流畅度的一个非常重要的方面,为了能够在更高的分辨率上进行流畅的绘制效果,那么就需要使用更加强大的GPU进行渲染。















相关实践学习
基于阿里云DeepGPU实例,用AI画唯美国风少女
本实验基于阿里云DeepGPU实例,使用aiacctorch加速stable-diffusion-webui,用AI画唯美国风少女,可提升性能至高至原性能的2.6倍。
目录
相关文章
|
缓存 移动开发 前端开发
“一文读懂”系列:Android中的硬件加速
前几天有个朋友问我“了不了解关于手机硬件加速方面的知识?”,嗯?其实我也想知道。。。
|
缓存 算法 Java
Android硬件加速(二)-RenderThread与OpenGL GPU渲染
Android硬件加速(二)-RenderThread与OpenGL GPU渲染
944 0
Android硬件加速(二)-RenderThread与OpenGL GPU渲染
|
存储 缓存 算法
理解Android硬件加速原理的小白文
理解Android硬件加速原理的小白文
321 0
理解Android硬件加速原理的小白文
|
API Android开发 异构计算
|
前端开发 Java Android开发
|
Android开发 缓存 异构计算
Android动画之硬件加速
你的动画写出来卡嘛?流畅嘛 如果你想提升动画的性能,那就是用它-hardware layers。 During animations your views may be redrawn each frame.
772 0
|
缓存 API Go
Android图形显示系统——上层显示2:硬件加速实现
Android界面绘制的硬件加速实现 Android的界面绘制的硬件加速采取上下整合的一套流程实现 一、代码结构 (一)Java HardwareRenderer-&gt;ThreadedRenderer:组织硬件加速渲染的类,下发创建显示列表和回放的指令。 GLES20RecordngCanvas GLES20Canvas HardWareCanvas:与
4687 0
|
Android开发
Android硬件加速以及WebView的onPause,onResume,OnDestroy
MainActivity如下: package cn.testwebview; import java.util.Timer; import java.
976 0
|
1月前
|
存储 Java 开发工具
Android开发的技术与开发流程
Android开发的技术与开发流程
70 1
|
1月前
|
安全 Android开发 开发者
【Android开发小技巧】扔掉这坑人的 Handler
【Android开发小技巧】扔掉这坑人的 Handler
20 0

相关产品

  • 云迁移中心