Android帧绘制流程深度解析（一）

news2024/11/24 18:46:20

Android帧绘制技术有很多基础的知识，比如多buffer、vsync信号作用等基础知识点很多笔记讲的已经很详细了，我也不必再去总结，所以此处不再过多赘述安卓帧绘制技术，基础知识这篇文章总结的很好，一文读懂"系列：Android屏幕刷新机制 - 掘金 (juejin.cn)，本文重点记录代码的学习笔记。
代码流程图：在这里插入图片描述

1、 Invalidate()

Android帧绘制的入口就是invalidate()函数，在调用invalidate函数后，当前界面上的内容就会被设置为脏区，需要进行更新。

void invalidate() {
    mDirty.set(0, 0, mWidth, mHeight);
    if (!mWillDrawSoon) {//防止在更新界面时，重复触发更新流程
        scheduleTraversals();
    }
}

2、 scheduleTraversals

void scheduleTraversals() {
    if (!mTraversalScheduled) {//同样是防止重复触发界面更新流行
        mTraversalScheduled = true;
        mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();//开启同步屏障，让帧绘//制的消息尽快得到处理
        mChoreographer.postCallback(
                Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);//（1）发送帧绘制的消息，以请求vsync信号。
        notifyRendererOfFramePending();
        pokeDrawLockIfNeeded();
    }
}

（1）处通过choreographer触发请求vsync流程。
此处的调用逻辑如流程图中5-7，最后调用到了postCallbackDelayedInternal方法：

private void postCallbackDelayedInternal(int callbackType,
        Object action, Object token, long delayMillis) {
    if (DEBUG_FRAMES) {
        Log.d(TAG, "PostCallback: type=" + callbackType
                + ", action=" + action + ", token=" + token
                + ", delayMillis=" + delayMillis);
    }

    synchronized (mLock) {
        final long now = SystemClock.uptimeMillis();//获取当前时间
        final long dueTime = now + delayMillis;//上面调用过来的时候，时间延迟为0
        mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);//将callback放进callbackQueue中，不同的callbackType对应不用的事件，后面再具体说明，此处type是Traversal

        if (dueTime <= now) {
            scheduleFrameLocked(now);//立即触发帧绘制
        } else {
            Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK, action);
            msg.arg1 = callbackType;
            msg.setAsynchronous(true);
            mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime);//时间还没到，所以通过延迟消息触发请求vsync流程
        }
    }
}

3、 scheduleFrameLocked：

因为帧绘制都是立即执行的，所以此处直接查看scheduleFrameLocked，其实如果是走到延迟消息的话，流程也差不多，这里大概的解释下：
首先通过mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime)发送延时消息，消息的target就是choreographer中的mHandler，而mHandler的类型是FrameHandler。所以找到FrameHandler的定义：

private final class FrameHandler extends Handler {
    public FrameHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
            case MSG_DO_FRAME:
                doFrame(System.nanoTime(), 0, new DisplayEventReceiver.VsyncEventData());
                break;
            case MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC:
                doScheduleVsync();
                break;
            case MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK:
                doScheduleCallback(msg.arg1);//此处会走到这里。
                break;
        }
    }
}

可以看到此处会走到case2，然后继续往下找就是这里：

void doScheduleCallback(int callbackType) {
    synchronized (mLock) {
        if (!mFrameScheduled) {
            final long now = SystemClock.uptimeMillis();
            if (mCallbackQueues[callbackType].hasDueCallbacksLocked(now)) {
                scheduleFrameLocked(now);
            }
        }
    }
}

所以最终还是走到了scheduleFrameLocked方法了。再次回到scheduleFrameLocked方法的解读：

private void scheduleFrameLocked(long now) {
    if (!mFrameScheduled) {//同样是为了防止重复触发该流程。
        mFrameScheduled = true;
        if (USE_VSYNC) {//如果是使用Vsync机制，这里好像是android4之后都是默认使用vsync机制的
            if (DEBUG_FRAMES) {
                Log.d(TAG, "Scheduling next frame on vsync.");
            }
            if (isRunningOnLooperThreadLocked()) {//如果当前线程有looper的话
                scheduleVsyncLocked();//请求vsync
            } else {//如果当前线程无Looper的话需要通过消息机制发送消息到Looper线程进行触发
                Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC);
                msg.setAsynchronous(true);
                mHandler.sendMessageAtFrontOfQueue(msg);
            }
        } else {//这里就是无vsync机制时的绘帧逻辑
            final long nextFrameTime = Math.max(
                    mLastFrameTimeNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS + sFrameDelay, now);
            if (DEBUG_FRAMES) {
                Log.d(TAG, "Scheduling next frame in " + (nextFrameTime - now) + " ms.");
            }
            Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_FRAME);
            msg.setAsynchronous(true);
            mHandler.sendMessageAtTime(msg, nextFrameTime);
        }
    }
}

上述代码中有个比较有意思的概念，就是isRunningOnLooperThreadLocked()这个方法，这个方法的解读就是运行在looper线程上。方法定义如下：

private boolean isRunningOnLooperThreadLocked() {
    return Looper.myLooper() == mLooper;
}

这里可以参考之前的说Android消息机制这节内容，这个myLooper方法还会牵扯到ThreadLocal的内容，这里就不再细说，感兴趣的可以看看：Android消息机制-CSDN博客。
主要思想就是不是每个线程都会有Looper对象（choreographer的初始化参数中有Looper这个量），但是有Looper的都可以初始化一个choreographer，所以这里就是检查当前线程的Looper是否与choreographer关联的线程相同。

4、 scheduleVsyncLocked：

该方法用来请求Vsync信号：

private void scheduleVsyncLocked() {
    try {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "Choreographer#scheduleVsyncLocked");
        mDisplayEventReceiver.scheduleVsync();
    } finally {
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
    }
}

public void scheduleVsync() {
    if (mReceiverPtr == 0) {
        Log.w(TAG, "Attempted to schedule a vertical sync pulse but the display event "
                + "receiver has already been disposed.");
    } else {
        nativeScheduleVsync(mReceiverPtr);
    }
}