开发者社区> ccj659> 正文

深入Android渲染机制

简介: 1.知识储备 CPU: 中央处理器,它集成了运算,缓冲,控制等单元,包括绘图功能.CPU将对象处理为多维图形,纹理(Bitmaps、Drawables等都是一起打包到统一的纹理). GPU:一个类似于CPU的专门用来处理Graphics的处理器, 作用用来帮助加快栅格化操作,当然,也有相应的缓存数据(例如缓存已经光栅化过的bitmap等)机制。
+关注继续查看

1.知识储备

  • CPU: 中央处理器,它集成了运算,缓冲,控制等单元,包括绘图功能.CPU将对象处理为多维图形,纹理(Bitmaps、Drawables等都是一起打包到统一的纹理).

  • GPU:一个类似于CPU的专门用来处理Graphics的处理器, 作用用来帮助加快栅格化操作,当然,也有相应的缓存数据(例如缓存已经光栅化过的bitmap等)机制。

  • OpenGL ES是手持嵌入式设备的3DAPI,跨平台的、功能完善的2D和3D图形应用程序接口API,有一套固定渲染管线流程. 附相关OpenGL渲染流程资料

  • DisplayList 在Android把XML布局文件转换成GPU能够识别并绘制的对象。这个操作是在DisplayList的帮助下完成的。DisplayList持有所有将要交给GPU绘制到屏幕上的数据信息。

  • 栅格化 是 将图片等矢量资源,转化为一格格像素点的像素图,显示到屏幕上,过程图如下.

img_bedb07d9d5714f1ddfc5b74d794c041b.png
栅格化操作
  • 垂直同步VSYNC:让显卡的运算和显示器刷新率一致以稳定输出的画面质量。它告知GPU在载入新帧之前,要等待屏幕绘制完成前一帧。下面的三张图分别是GPU和硬件同步所发生的情况,Refresh Rate:屏幕一秒内刷新屏幕的次数,由硬件决定,例如60Hz.而Frame Rate:GPU一秒绘制操作的帧数,单位是30fps,正常情况过程图如下.
img_a86d70e1b60fe353c3d2973542a36360.png
正常情况

2.渲染机制分析

渲染流程线

UI对象---->CPU处理为多维图形,纹理 -----通过OpeGL ES接口调用GPU----> GPU对图进行光栅化(Frame Rate ) ---->硬件时钟(Refresh Rate)----垂直同步---->投射到屏幕

img_94682addd84c3d58d365f9c4db0d8b1f.png
图片名称

渲染时间线

Android系统每隔16ms发出VSYNC信号(1000ms/60=16.66ms),触发对UI进行渲染, 如果每次渲染都成功,这样就能够达到流畅的画面所需要的60fps,为了能够实现60fps,这意味着计算渲染的大多数操作都必须在16ms内完成。

正常情况

img_5fc2375f63c9543e4c54d163e4a9d37f.png
这里写图片描述

渲染超时,计算渲染时间超过16ms

当这一帧画面渲染时间超过16ms的时候,垂直同步机制会让显示器硬件 等待GPU完成栅格化渲染操作,
这样会让这一帧画面,多停留了16ms,甚至更多.这样就这造成了 用户看起来 画面停顿.

img_fbc3057eff745aadc3f40618ef385d98.png

当GPU渲染速度过慢,就会导致如下情况,某些帧显示的画面内容就会与上一帧的画面相同

img_e5953d67117044a725c60df0d259b4ca.png
GPU超时情况

3.渲染时会出现的问题

GPU过度绘制

GPU的绘制过程,就跟刷墙一样,一层层的进行,16ms刷一次.这样就会造成,图层覆盖的现象,即无用的图层还被绘制在底层,造成不必要的浪费.

img_80d9e2cb6444b1642f7924d94fa12385.png
这里写图片描述

过度绘制查看工具

在手机端的开发者选项里,有OverDraw监测工具,调试GPU过度绘制工具,
其中颜色代表渲染的图层情况,分别代表1层,2层,3层,4层覆盖.

img_d8255838e654a712492dc97d53362a7c.png
这里写图片描述

我的魅族手机的Monitor GPU Rendering

img_e3801c21525141d9708ad99398a7bcc5.png
这里写图片描述

计算渲染的耗时

任何时候View中的绘制内容发生变化时,都会重新执行创建DisplayList,渲染DisplayList,更新到屏幕上等一 系列操作。这个流程的表现性能取决于你的View的复杂程度,View的状态变化以及渲染管道的执行性能。

举个例子,当View的大小发生改变,DisplayList就会重新创建,然后再渲染,而当View发生位移,则DisplayList不会重新创建,而是执行重新渲染的操作.

当你的View过于复杂,操作又过于复杂,就会计算渲染时间超过16ms,产生卡顿问题.

img_20598ec3d0647661510d77674d789f19.png

渲染耗时呈现工具

工具中,不同手机呈现方式可能会有差别.分别关于StatusBar,NavBar,激活的程序Activity区域的GPU Rending信息。激活的程序Activity区域的GPU Rending信息。

界面上会滚动显示垂直的柱状图来表示每帧画面所需要渲染的时间,柱状图越高表示花费的渲染时间越长。

中间有一根绿色的横线,代表16ms,我们需要确保每一帧花费的总时间都低于这条横线,这样才能够避免出现卡顿的问题。

img_3e0ce42f3e59a8ba6987d5adb7782f72.jpe
这里写图片描述

每一条柱状线都包含三部分,
蓝色代表测量绘制Display List的时间,
红色代表OpenGL渲染Display List所需要的时间,
黄色代表CPU等待GPU处理的时间。

img_ae95054a1fc7d914c6974516326f7696.png
这里写图片描述

4.如何优化

有人会说这些小地方,不值得优化.但是当你用的是低配机器,内存到饱和,CPU运算到达饱和,就像一个界面要做很多交互,绘制,加载图片,请求网络.后,一个小问题就会导致页面卡顿(就像我手机的淘宝客户端...),OOM,项目崩溃.

是的,这就是力量~

Android系统已经对它优化

在Android里面那些由主题所提供的资源,例如Bitmaps,Drawables都是一起打包到统一的Texture纹理当中,然后再传递到 GPU里面,这意味着每次你需要使用这些资源的时候,都是直接从纹理里面进行获取渲染的。

我们要做的优化

扁平化处理,防止过度绘制OverDraw

**1.每一个layout的最外层父容器 是否需要? **

img_ee8068796fc9eca0b7858ca23c289181.png
这里写图片描述

**2.布局层级优化 **

进行检测时,可能会让多种检测工具冲突,用Android Device Monitor的时候,最好关闭相关手机上的开发者检测工具开关.
查看自己的布局,深的层级,是否可以做优化.
渲染比较耗时(颜色就能看出来),想办法能否减少层级以及优化每一个View的渲染时间.

Hierarchy Viewer工具

他是查看耗时情况,和布局树的深度的工具.

img_20fffd1b4b2b421e59ff8ced53f94ea2.png
这里写图片描述

3.图片选择

Android的界面能用png最好是用png了,因为32位的png颜色过渡平滑且支持透明。jpg是像素化压缩过的图片,质量已经下降了,再拿来做9path的按钮和平铺拉伸的控件必然惨不忍睹,要尽量避免。

对于颜色繁杂的,照片墙纸之类的图片(应用的启动画面喜欢搞这种),那用jpg是最好不过了,这种图片压缩前压缩后肉眼分辨几乎不计,如果保存成png体积将是jpg的几倍甚至几十倍,严重浪费体积。

4.清理不必要的背景

img_039f279cb77b421fed324246fe0933e4.png
这里写图片描述

5.当背景无法避免,尽量用Color.TRANSPARENT

因为透明色Color.TRANSPARENT是不会被渲染的,他是透明的.


//优化前
//优化前: 当图片不为空,ImageView加载图片,然后统一设置背景
Bean bean=list.get(i);
 if (bean.img == 0) {
            Picasso.with(getContext()).load(bean.img).into(holder.imageView);
        }
        chat_author_avatar.setBackgroundColor(bean.backPic);

//优化后
//优化后:当图片不为空,ImageView加载图片,并设置背景为TRANSPARENT;
//当图片为空,ImageView加载TRANSPARENT,然后设置背景为无照片背景
Bean bean=list.get(i);
 if (bean.img == 0) {
            Picasso.with(getContext()).load(android.R.color.transparent).into(holder.imageView);
            holder.imageView.setBackgroundColor(bean.backPic);
        } else {
            Picasso.with(getContext()).load(bean.img).into(holder.imageView);
            holder.imageView.setBackgroundColor(Color.TRANSPARENT);
        }

-------------对比结果--------------------


img_dbd46811cbdc07a1e1d6afb4ab26f2e4.png
这里写图片描述

6.优化自定义View的计算

View中的方法OnMeasure,OnLayout,OnDraw.在我们自定义View起到了决定作用,我们要学会研究其中的优化方法.

学会裁剪掉View的覆盖部分,增加cpu的计算量,来优化GPU的渲染


  /**
     * Intersect the current clip with the specified rectangle, which is
     * expressed in local coordinates.
     *
     * @param left   The left side of the rectangle to intersect with the
     *               current clip
     * @param top    The top of the rectangle to intersect with the current clip
     * @param right  The right side of the rectangle to intersect with the
     *               current clip
     * @param bottom The bottom of the rectangle to intersect with the current
     *               clip
     * @return       true if the resulting clip is non-empty
     */
    public boolean clipRect(float left, float top, float right, float bottom) {
        return native_clipRect(mNativeCanvasWrapper, left, top, right, bottom,
                Region.Op.INTERSECT.nativeInt);
    }


5.总结

性能优化其实不仅仅是一种技术,而是一种思想,你只听过它的高大上,却不知道它其实就是各个细节处的深入研究和处理.

当然,有的时候也需要自己进行权衡效果和性能,根据需求进行选择.

还有,Android Device Monitor 是个好东西~简直就是性能优化大本营,性能优化的工具基本都在其中.

所以在平时的开发过程中,养成良好的思考习惯,是第一步~

写代码的时候要想:

1.你的代码是不是多余?

2.你的对象有没有必要在循环中创建?

3.你的计算方法是不是最优?

画界面的时候要想:

1.布局是否有背景?

2.是否可以删掉多余的布局?

3.自定义View是否进行了裁剪处理?

4.布局是否扁平化,移除非必需的UI组?

最后,Android Device Monitor 是个好东西~ 性能优化的工具基本都在其中.

关于我:

我的github: https://github.com/ccj659/

我的简书: 简书地址传送门

我的CSDN博客: http://blog.csdn.net/ccj659/article

我的上一篇性能优化文章: 深入android内存泄漏

QQ进阶交流群:570381965

版权声明:本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献,版权归原作者所有,阿里云开发者社区不拥有其著作权,亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《阿里云开发者社区用户服务协议》和《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,填写侵权投诉表单进行举报,一经查实,本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。

相关文章
TextView的XML属性说明全析 ---Android基础篇
TextView的XML属性说明全析 ---Android基础篇
10 0
Git 解决Bug:fatal: Could not read from remote repository
Git 解决Bug:fatal: Could not read from remote repository
7 0
Eclipse解决bug:JDK是8.0,打不开eclipse
Eclipse解决bug:JDK是8.0,打不开eclipse
6 0
Android: 解决GridView、ListView在ScrollView中出现冲突的问题
Android: 解决GridView、ListView在ScrollView中出现冲突的问题
9 0
❤️Android 从源码解读 Apk 的安装过程 ❤️(上)
目录 App安装过程 PackageInstallerActivity onCreat() onResume() bindUi() startInstall() InstallInstalling onCreat() onStart() onResume() InstallingAsyncTask PackageInstaller.commit() PackageInstallerSession commit() dispatchStreamValidateAndCommit() mHandler() handleStreamValidateAndCommit()
9 0
❤️Android 从源码解读 Apk 的安装过程 ❤️(中)
PackageManagerService installStage() mHandler() HandlerParams.startCopy() InstallParams FileInstallArgs.copyApk() PackageManagerServiceUtils.copyPackage()
13 0
❤️Android 从源码解读 Apk 的安装过程 ❤️(下)
prepareAppDataLeafLIF() Installer 流程图 相关推荐 Android Gradle 详解 Android apk 包体积优化
9 0
Java JVM知识汇总
1、JVM 是什么? Java虚拟机(Java virtual machine,JVM)是 Java 程序运行基础,Java虚拟机有自己完善的硬件架构,如处理器、堆栈等,还具有相应的指令系统。 Java虚拟机本质上就是一个程序,当它在命令行上启动的时候,就开始执行保存在某字节码文件中的指令。Java语言的可移植性正是建立在Java虚拟机的基础上。任何平台只要装有针对于该平台的Java虚拟机,字节码文件(.class)就可以在该平台上运行。这就是“一次编译,多次运行”。
6 0
+关注
ccj659
专注于Android和Java技术!
50
文章
0
问答
文章排行榜
最热
最新
相关电子书
更多
OceanBase 入门到实战教程
立即下载
阿里云图数据库GDB,加速开启“图智”未来.ppt
立即下载
实时数仓Hologres技术实战一本通2.0版(下)
立即下载