【最新Android高級面試知識點--繪圖機制】

【最新Android高級面試知識點乾貨分享（五）】
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六、Android自定義View

更深入一點的，應該瞭解一下WMS，以及View與Window、Activity之間是怎麼關聯，怎麼添加上去的。針對View，還得了解它的測量模式與測量規範。

• 延伸：從源碼角度分析View的繪製流程(onAttach–onMeasure—onLayout—onDraw)

針對Android繪圖機制，推薦下面2篇文章，加深理解記憶：

• https://www.jianshu.com/p/1dab927b2f36

• https://www.jianshu.com/p/e79a55c141d6

$6.1、Activity、Window/PhoneWindow、View、ViewRootImpl、DecorView的關係

下面這圖是我自己根據源碼畫的圖：從Activity啓動開始，WMS是如何把View添加到窗口上且與Activity相關起來的。

下面這圖來源於網絡，清楚的展現出了Activity、PhoneWindow/Window、DecorView三者之間的關係。

七、Android 動畫繪製原理

$7.1、 Android屏幕刷新機制

• 每隔16.6ms刷新一次屏幕(即每幀【每一屏幕】繪製時間大致爲16.6ms:理想狀態下，每秒展示不低於60幀(FPS)時纔會感覺不到卡頓 ，即一幀屏幕繪製完耗時：1000ms/60fps = 16.6ms）

• 幀的渲染過程(下圖來源於google開發者文檔)

參考博客：https://www.jianshu.com/p/280ec5c566ea

$7.2、典型的顯示系統：CPU、GPU、Buffer

（只有一個緩衝，又稱單緩衝）

• 顯示器重要特性：

  • 行頻(HSYNC:水平掃描頻率Horizontal Scanning Frequency)：HSYNC脈衝信號爲高電平時，將告訴系統該掃描下一行了，即要轉到下一行起始處了。
  • 場頻(VSYNC:垂直掃描頻率Vertical Scanning Frequency)：由於屏幕是先從左至右掃描，再垂直掃描，因此場頻也是作爲屏幕刷新完畢的條件，即每秒屏幕刷新的的次數。
  • 行頻 = 場頻 * 縱座標分辨率
    （下圖來源於網絡）
    

• VSync(VerticalSynchronization)垂直同步：
  當屏幕從左至右，從上到下掃描一次完畢後，又將從頭開始，進入下一次循環。
  這時有一段時間空隙，叫做VBI(VerticalBlankingInterval)。
  因爲此時屏幕沒有在刷新，這個時間點就是我們進行緩衝區交換的最佳時間，也就避免了交換過程中出現 screentearing的狀況
  VSync是屬於脈衝信號，由高低電平來控制類似開關的操作。因此在VBI時，底層硬件發出VSync脈衝信號，來進行緩衝區數據的交互。

DoubleBuffer雙緩衝系統：

Triple Buffer三級緩衝：
與雙緩衝差不多，就是多了一個BackBuffer.

$7.3、 View動畫（Tween Animation 補間動畫)

參考文章：https://www.jianshu.com/p/48317612c164

Animation動畫執行原理

• View.startAnimation(mAnimation):
  調用此方法時，並不會立即開始動畫，startAnimation方法裏面會去遍歷View樹，調用draw()方法進行繪製，最終執行動畫的方法是在draw()方法裏面

• 主要執行流程圖：
  

記住一點：

View動畫最後執行的原理爲Matrix矩陣變換。比如：平移、縮放、旋轉，Alpha漸變等。變換的是parentView，也就是ViewGroup，但對其他沒影響。因此View動畫纔不會改變view的屬性。

$7.4、 屬性動畫（Property Animator)

• 工作原理
  在一定時間間隔內，通過不斷對值進行改變，並不斷將該值賦給對象的屬性，從而實現該對象在該屬性上的動畫效果

• 執行流程圖
  屬性動畫在原理上與視圖動畫有很大的區別。屬性動畫是利用顯示系統原理來進行渲染顯示。在Android中主要是利用SurfaceFlinger 與 Choreographer來接收VSnc垂直同步信號，通過幀回調來刷新界面顯示。

• SurfaceFlinger:用於接收各種數據，並組進行組合，之後將結果存入FrameBuffer中。以便Display顯示系統從中獲取。類似【編劇】

• Choreographer:編舞者。用於對View的編排。由ViewRootImpl持有。當接收到VSnc信號時，就會執行回調方法，

參考網上的圖：

• 插值器（Interpolator）

  • 1，一個輔助動畫實現的接口；
  • 2，設置屬性值 從“初始值” 【過渡】到“結束值”的變化規律（如：勻速、加速、減速、先加速後減速、先減速後加速。可根據需要的變化規律進行自定義插值器）；
  • 3、系統內置插值器：
    • LinearInterpolator(線性插值器)：動畫勻速改變
    • DecelerateInterpolator(減速插值器):動畫高速開始，減速運行
    • AccelerateInterpolator(加速插值器):動畫低速開始，加速運行
    • AccelerateDecelerateInterpolator:先加速後減速
    • AnticipateInterpolator：先退後，再加速向前至終點結束
    • AnticipateOvershootInterpolator：先退後，再加速先進，越過終點後，再返回終點
    • BounceInterpolator：到達終點後，再回彈，至靜止
    • CycleInterpolator：週期運動（動畫可以不到終點就回彈，也可以到了終點後在回彈，還可以回彈多次，小於1.0f不到終點就回彈，大於1.0f會到了終點後回彈，如果大於2，則會回彈多次）
    • OvershootInterpolator：快速完成動畫，會超出一點然後再回到結束樣式
    • PathInterpolator：根據路徑來控制動畫的執行快慢，路徑可以是貝塞爾曲線，也可以是普通Path。

• 估值器（TypeEvaluator)

  • 1，一個輔助動畫插值器實現的接口；
  • 2，設置屬性值 在從初始值過渡到結束值的變化規律中的過渡值。(如：從0 過渡到1時，估值器會根據給定的插值器變化規律，估算出0~1之間的過渡值：0.4，0.6，0.7等)
  • 3，系統內置估值器：IntEvaluator、FloatEvaluator、ArgbEvaluator(針對Color)
  • 4,爲屬性動畫所特有，可自定義

八、Android Camera系統

重點相關概念及知識點：

$8.1、照相機物理架構(下圖來源於網絡)

爲生產者消費者模型：

Camera負責生產，Display負責消費

    名詞解釋：
    IPU: Image Process Unit 圖像處理單元，用於控制攝像機和顯示屏
    DMA:內存映射（在這裏指將IPU採集到的數據DMA到內存裏面
    QBUF(QueueBuffer):緩存隊列
    DQBUF(DequeueBuffer):空閒隊列

$8.2、Camera Android架構(下圖來源於網絡)

$8.3、CameraService

$8.4、Camera、Camera2、CameraX

名稱	缺點	優點
Camera	1、要自己管理Camera實例； 2、處理與SurfaceView相關	開發者比較實現此開發流程
Camera2	接口更多了，使用更不方便	1、不用自己管理surfaceview； 2、基於狀態管理
CameraX	目前還是alpha版	1、解決了設備兼容問題； 2、基於camera2封裝，調用更加簡單

$8.5、Surface、SurfaceView、SurfaceHolder

下面這篇文章寫得好：
https://www.cnblogs.com/Sharley/p/5600314.html

• Surface: 對應一塊屏幕緩衝區，它是由SurfaceFlinger(屏幕顯示內容合成器)來管理的【原始緩衝區】的句柄(即Surface對象爲SurfaceFlinger所持有)。
  每個Window對應一個Surface。所有的View都要畫在Surface的Canvas上。傳統的View共享一塊屏幕緩衝區，即共享一個Surface,且所有的繪製都在UI線程。

  • 總結：拿到Surface對象後，就可以獲取原始緩衝區中的原始數據或者往緩衝區中存儲數據、獲取Canvas畫布、其他。

• SurfaceView:
  它繼承自View，裏面新建了一個Window對像，因此SurfaceView內嵌了一個Surface,SurfaceView則用來控制Surface裏面的View的位置與尺寸。

• SurfaceHolder:
  接口，用於訪問和控制SurfaceView中Surface相關的方法。

Surface\SurfaceView\SurfaceHolder爲典型的MVC模式。

$8. 6、SurfaceTexture

SurfaceTexture和SurfaceView不同的是，它對圖像流的處理並不直接顯示，而是轉爲GL外部紋理，因此可用於圖像流數據的二次處理（如Camera濾鏡，桌面特效等）。比如Camera的預覽數據，變成紋理後有以下2種處理方式：

• 可以交給GLSurfaceView直接顯示，

• 也可以通過SurfaceTexture交給TextureView作爲View heirachy中的一個硬件加速層來顯示。

  • 首先，SurfaceTexture從圖像流（來自Camera預覽，視頻解碼，GL繪製場景等）中獲得幀數據，當調用updateTexImage()時，
    根據內容流中最近的圖像更新SurfaceTexture對應的GL紋理對象，
  • 接下來，就可以像操作普通GL紋理一樣操作它了。

• TextureView與SurfaceView的區別：

  • TextureView是將紋理加入到了View樹中，因此可以像操作普通View一樣操作此紋理控件。
  • SurfaceView則是有獨立的Surface,可以在子線程中展示。獨立於View樹。

(下一篇將整理分享筆記：Android事件派發機制 、Handler消息機制以及Binder機制）