一、Android 图形显示系统

1. 从下层往上层理解

1.1 显示屏
显示屏上的内容，是从硬件帧缓冲区的，大致读取过程为：从Buffer的起始地址开始，从上往下，从左往右（一行一行读取）扫描整个Buffer，将内容映射到显示屏上。扫描一行显示一行
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如果同时读写会引起屏幕的撕裂，该如何解决？
答：方式一：加锁，在写入的时候对其进行加锁，写完之后才对锁的释放，读取的时候也是一样，只要读取完毕之后才能进行写入。但是该方式的缺点就是加锁会造成性能的浪费
方式二：增加缓冲区，用来显示内容到屏幕的帧缓冲区叫前缓冲区，增加一个后缓冲区，用于后台合成下一帧图形的帧缓冲区，这样可以同时的进行写和读，而且不是对同一块资源进行增强。这样既能够解决掉同时增强资源引起的屏幕撕裂问题，也能避免对资源的浪费。在这里插入图片描述
其中，前缓冲区和后缓冲区可以进行交换（地址进行更换就好），前缓冲区变成后缓冲区，后缓冲区变成前缓冲区。

增加双缓冲区的好处：
① 避免资源的争抢
② 避免性能的浪费

然而，上面假设“当前一帧显示完毕，后一帧准备好了”的情况，在现实中这两个事件并非同时完成，那么屏幕扫描缓冲区的速度和系统合成帧的速度之间有什么关系呢？
屏幕刷新率（HZ）：代表屏幕在一秒内刷新屏幕的次数，Android手机一般为60HZ(也就是1秒刷新60帧，大约16.67毫秒刷新1帧)
系统帧速率（FPS）：代表了系统在一秒内合成的帧数，该值的大小由系统算法和硬件决定。

我们用以下两个假设来分析两者的关系：
①屏幕刷新速率比系统帧速率快
此时，在前缓冲区内容全部映射到屏幕之后，后缓冲区尚未准备好下一帧，屏幕将无法读取下一帧，所以只能继续显示当前一帧的图形，造成一帧显示多次，也就是卡顿。
②系统帧速率比屏幕刷新速率快
此时，屏幕未完全把前缓冲区的一帧映射到屏幕，而系统已经在后缓冲区准备好了下一帧，并要求读取下一帧到屏幕，将会导致屏幕上半部分是上一帧的图形，而下半部分是下一帧的图形，造成屏幕上显示多帧，也就是屏幕撕裂。
上面两中情况，都会导致问题，根本原因就是两个缓冲区的操作速率不一致，解决办法就是让屏幕控制前后缓冲区的切换，让系统帧速率配合屏幕刷新率的节奏。

Drawing with VSYNC
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Time：从左到右流动变化
CPU：生成图片
GPU：合成图片
Display：显示图片，那一行上的数字表示第几帧，比如0表示第0帧，在第0帧上CPU、GPU在生成合成第一帧的内容。合成完成VSync信号来了就显示第一帧的内容。

但这种模式有一定的缺点：
Display上的数字是逐步增长的，这些数据都是要放在一个个缓存buffer上，这样开辟的控件就越多，旧的没有进行回收复用，这样就浪费性能

Parallel Processing and Double Buffering

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好处：在整个过程中只有A、B两个Buffer，不会再去开辟新的空间，对以前空间进行了很好的利用，减少CPU计算性能的浪费，减少了内存的开辟。
Jank：表示一帧显示了多次，造成了卡顿，
造成卡顿原因：从上图可以看出，GPU在合同B或者A的时候超出了一帧的时间，一帧内没有合成完，只能复用上一帧的内容，具体原因可能是主线程里面做了耗时工作
从上图可以看出，CPU和GPU流程过程中其实是很多空闲时间给浪费掉了，从而延申出三缓冲的思想。

谷歌文档中，给出了这样的解释：假如缓冲区B的处理需要较长时间，并且A正在使用中显示当前帧。此时引入第三个缓冲区，则CPU与GPU不会空等，而是系统创建C缓冲区，可以避免下一次jank，从而让系统变得流畅，通俗来讲就是减少红绿灯的等待。

Parallel Processing and Triple Buffering
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三缓存与双缓存的区别就是利用卡顿的时间即在CPU或者GPU空闲的时候进行第三个缓存的生成与合成操作，减少后续卡顿事件
一个window对应一个surface（一个window对应一个图层)，一个surface对应三个buffer