Android開發之硬件加速

說到硬件加速就必須和軟件加速一起解釋。

(1)定義

所謂硬件加速,指的是把某些計算工作交給專門的硬件來做,而不是和普通的計算工作一樣交給 CPU 來處理。這樣不僅減輕了 CPU 的壓力,而且由於有了專門硬件的處理,這份計算工作的速度也被加快了。這就是硬件加速

對於 Android 來說,硬件加速有它專屬的意思:在 Android 裏,硬件加速專指把View中繪製的計算工作交給 GPU來處理。進一步地明確一下,這個繪製的計算工作指的就是把繪製方法中的那些 Canvas.drawXXX() 變成實際的像素。

(2)原理
  • 當硬件加速關閉的時候, Canvas繪製的工作方式是:把要繪製的內容寫進一個 Bitmap,然後在之後的渲染過程中,這個 Bitmap 的像素內容被直接用於渲染到屏幕。這種繪製方式的主要計算工作在於把繪製操作轉換爲像素的過程(例如由一句 Canvas.drawCircle() 來獲得一個具體的圓的像素信息),這個過程的計算是由 CPU 來完成的。
  • 而開啓硬件加速後,Canvas的工作方式改變了:它把繪製的內容轉爲GPU的操作保存下來,然後交給GPU來完成顯示工作。
(3)硬件加速和軟件加速的區別
  • 硬件加速
  1. 記錄繪製的操作(RenderList)
  2. 使用GPU加速
  3. 部分繪製操作不支持
  • 軟件加速
  1. 直接進行繪製
  2. 使用CPU
(4)默認是否開啓
  • Android 3.0,API 11開始引入
  • Android4.0,API 14默認開啓

由於現在Android4.4以下的手機基本已被淘汰,所以以後的版本默認都是開啓了硬件加速。

(5)影響範圍比較

Application > Activity > Window > View

(6)在Application層的運用
<application
    android:allowBackup="true"
    android:icon="@mipmap/ic_launcher"
    android:label="@string/app_name"
    android:hardwareAccelerated="true"
    android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
    android:supportsRtl="true"
    android:theme="@style/AppTheme">
</application>

可以在 AndroidManifest.xmlapplication標籤下開啓或關閉硬件加速。

開啓:android:hardwareAccelerated="true"
關閉:android:hardwareAccelerated="false"

其影響範圍是整個APP,也就是說該App下的所有ActivityWindowView的硬件加速支持會受到該配置的影響。(當然,硬件加速默認是開啓的)

(7)在Activity中的運用

運用方法和Application上的用法一樣

    <activity android:name=".MainActivity"
        android:hardwareAccelerated="true">
        <intent-filter>
            <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

            <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
        </intent-filter>
    </activity>

可以在 AndroidManifest.xmlactivity標籤下開啓或關閉硬件加速。

開啓:android:hardwareAccelerated="true"
關閉:android:hardwareAccelerated="false"

(8)在Window中的運用

開啓硬件加速的代碼如下:

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

另外,應該沒有什麼方法可以關閉硬件加速,所以這個方法基本不用。

(9)在View中的運用(重點)

第一: 先了解一下怎麼設置硬件加速

開啓硬件加速:setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, mPaint)
關閉硬件加速:setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, mPaint)

第二: 瞭解一下判斷是否支持硬件加速的兩個方法。

//只會受到Application、Activity的影響,如果Activity本身不支持硬件加速,那麼返回false,反之返回true
view.isHardwareAccelerated()

//會受到Application、Activity的影響,如果設置了setLayerType,那麼會被setLayerType直接影響
//假如沒有設置setLayerType,如果Activity支持硬件加速,那麼返回ture,反之返回false;
//假如設置了setLayerType,那麼是它的返回值受到setLayerType參數的影響。
canvas.isHardwareAccelerated()

第三: 一般情況下,比如

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    canvas.drawLine(0, 0, 300, 300, mPaint);
}

它的圖層數量是1,當我們設置了setLayerType之後,圖層數量變成2,新增的圖層就是hardware layer

圖層的概念請參考Canvas圖層的概念(saveLayer)

(10)硬件加速繪製模型(hardware accelerate)

view可以被繪製到off-screen buffers(離屏緩衝區),也就說正常是把view 繪製到屏幕對應的內存,但也可以繪製到另一塊內存中。所以layer實際就是一個buffer。相當於Photoshop中圖層的概念,請參考我的另一篇博客Canvas圖層的概念(saveLayer)

上面說的緩存就是執行setLayerType添加的。

setLayerType(int layerType, @Nullable Paint paint)

layerType: 圖層類型,圖層類型有三種:

  • LAYER_TYPE_NONE: 清除layer緩存
  • LAYER_TYPE_SOFTWARE: 新增支持軟件加速的layer緩存,圖像計算和顯示有CPU負責
  • LAYER_TYPE_HARDWARE: 新增支持硬件加速的layer緩存,圖像計算和顯示有GPU負責

默認情況下無layer緩存,所以layer類型是LAYER_TYPE_NONE
當設置了LAYER_TYPE_SOFTWARE之後,也就是從LAYER_TYPE_NONE切換到LAYER_TYPE_SOFTWARE之後,會執行invalidate方法,使view的onDraw方法再執行一次,而第二次執行將交給GPU來處理;
LAYER_TYPE_XXXXWARELAYER_TYPE_NONE不要一起使用,否則onDraw會無限執行;
LAYER_TYPE_SOFTWARELAYER_TYPE_HARDWARE不要一起使用,hardware layer只有一個,如果兩者一起使用,那麼系統執行就紊亂了。

(11)硬件加速的限制

Canvas的有些方法在硬件加速開啓時會失效或者無法正常工作,比如:drawBitmapMesh() 在API 18之後不支持硬件加速,需要關閉硬件加速纔可以實現。

參考文獻:

https://www.jianshu.com/p/7a832e074b69
https://blog.csdn.net/zhjali123/article/details/81366937
https://blog.csdn.net/zhjali123/article/details/81367453

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