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Android中常見的圖形繪制方式總結(jié)

 更新時間：2021年07月02日 11:12:06   作者：奇舞團(tuán)  
Android中繪制圖片或形狀是我們常遇到的事情,通過最近的學(xué)習(xí)與在網(wǎng)上學(xué)習(xí)的案例與資料那么我今天就總結(jié)一下,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Android中常見的圖形繪制方式,需要的朋友可以參考下

圖形繪制概述

Android平臺提供豐富的官方控件給開發(fā)者實現(xiàn)界面UI開發(fā)，但在實際業(yè)務(wù)中經(jīng)常會遇到各種各樣的定制化需求，這必須由開發(fā)者通過自繪控件的方式來實現(xiàn)。通常Android提供了Canvas和OpenGL ES兩種方式來實現(xiàn)，其中Canvas借助于Android底層的Skia 2D向量圖形處理函數(shù)庫來實現(xiàn)的。具體如何通過Canvas和OpenGL來繪制圖形呢？這必須依賴于Android提供的View類來具體實現(xiàn)，下面組合幾種常見的應(yīng)用方式，如下所示：

Canvas

  • View + Canvas
  • SurfaceView + Canvas
  • TextureView + Canvas

OpenGL ES

  • SurfaceView + OpenGL ES
  • GLSurfaceView + OpenGL ES
  • TextureView + OpenGL ES

View + Canvas

這是一種通常使用的自繪控件方式，通過重寫View類的onDraw(Canvas canvas)方法實現(xiàn)。當(dāng)需要刷新繪制圖形時，調(diào)用invalidate()方法讓View對象自身進(jìn)行刷新。該方案比較簡單，涉及自定義邏輯較少，缺點(diǎn)是繪制邏輯在UI線程中進(jìn)行，刷新效率不高，且不支持3D渲染。

public class CustomView extends View {
    public CustomView(Context context) {
        super(context);
    }
 
    public CustomView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
    }
 
    public CustomView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
    }
 
    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        // draw whatever.
    }
}

SurfaceView + Canvas

這種方式相對于View + Canvas方式在于使用SurfaceView，因此會在Android的WMS系統(tǒng)上創(chuàng)建一塊自己的Surface進(jìn)行渲染繪制，其繪制邏輯可以在獨(dú)立的線程中進(jìn)行，因此性能相對于View + Canvas方式更高效。但通常情況下需要創(chuàng)建一個繪制線程，以及實現(xiàn)SurfaceHolder.Callback接口來管理SurfaceView的生命周期，其實現(xiàn)邏輯相比View + Canvas略復(fù)雜。另外它依然不支持3D渲染，且Surface因不在View hierachy中，它的顯示也不受View的屬性控制，所以不能進(jìn)行平移，縮放等變換，也不能放在其它ViewGroup中，SurfaceView 不能嵌套使用。

public class CustomSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {
 
    private boolean mRunning = false;
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
 
    public CustomSurfaceView(Context context) {
        super(context);
        initView();
    }
 
    public CustomSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        initView();
    }
 
    public CustomSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initView();
    }
 
    private void initView() {
        getHolder().addCallback(this);
    }
 
    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        mSurfaceHolder = holder;
        new Thread(this).start();
    }
 
    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
        mSurfaceHolder = holder;
    }
 
    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        mRunning = false;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        mRunning = true;
        while (mRunning) {
            SystemClock.sleep(333);
            Canvas canvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
            if (canvas != null) {
                try {
                    synchronized (mSurfaceHolder) {
                        onRender(canvas);
                    }
                } finally {
                    mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
                }
            }
        }
    }
 
    private void onRender(Canvas canvas) {
        // draw whatever.
    }
}

TextureView + Canvas

該方式同SurfaceView + Canvas方式有些類似，但由于它是通過TextureView來實現(xiàn)的，所以可以摒棄Surface不在View hierachy中缺陷，TextureView不會在WMS中單獨(dú)創(chuàng)建窗口，而是作為View hierachy中的一個普通View，因此可以和其它普通View一樣進(jìn)行移動，旋轉(zhuǎn)，縮放，動畫等變化。這種方式也有自身缺點(diǎn)，它必須在硬件加速的窗口中才能使用，占用內(nèi)存比SurfaceView要高，在5.0以前在主UI線程渲染，5.0以后有單獨(dú)的渲染線程。

public class CustomTextureView extends TextureView implements TextureView.SurfaceTextureListener, Runnable {
 
    private boolean mRunning = false;
    private SurfaceTexture mSurfaceTexture;
    private Surface mSurface;
    private Rect mRect;
 
    public CustomTextureView(Context context) {
        super(context);
        initView();
    }
 
    public CustomTextureView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        initView();
    }
 
    public CustomTextureView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initView();
    }
 
    private void initView() {
        setSurfaceTextureListener(this);
    }
 
    @Override
    public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture surface, int width, int height) {
        mSurfaceTexture = surface;
        mRect = new Rect(0, 0, width, height);
        mSurface = new Surface(mSurfaceTexture);
        new Thread(this).start();
    }
 
    @Override
    public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture surface, int width, int height) {
        mSurfaceTexture = surface;
        mRect = new Rect(0, 0, width, height);
        mSurface = new Surface(mSurfaceTexture);
    }
 
    @Override
    public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture surface) {
        mRunning = false;
        return false;
    }
 
    @Override
    public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture surface) {
 
    }
 
    @Override
    public void run() {
        mRunning = true;
        while (mRunning) {
            SystemClock.sleep(333);
            Canvas canvas = mSurface.lockCanvas(mRect);
            if (canvas != null) {
                try {
                    synchronized (mSurface) {
                        onRender(canvas);
                    }
                } finally {
                    mSurface.unlockCanvasAndPost(canvas);
                }
            }
        }
    }
 
    private void onRender(Canvas canvas) {
        canvas.drawColor(Color.RED);
        // draw whatever.
    }
}

以上都是2D圖形渲染常見的方式，如果想要進(jìn)行3D圖形渲染或者是高級圖像處理（比如濾鏡、AR等效果），就必須得引入OpenGL ES來實現(xiàn)了。OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是 OpenGL 三維圖形 API 的子集，針對手機(jī)、PDA和游戲主機(jī)等嵌入式設(shè)備而設(shè)計，是一種圖形渲染API的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，不同的軟硬件開發(fā)商在OpenGL API內(nèi)部可能會有不同的實現(xiàn)方式。

下面介紹一下在Android平臺上，如何進(jìn)行OpenGL ES渲染繪制，通常有以下三種方式：

SurfaceView + OpenGL ES

EGL是OpenGL API和原生窗口系統(tǒng)之間的接口，OpenGL ES 的平臺無關(guān)性正是借助 EGL 實現(xiàn)的，EGL 屏蔽了不同平臺的差異。如果使用OpenGL API來繪制圖形就必須先構(gòu)建EGL環(huán)境。

通常使用 EGL 渲染的一般步驟：

- 獲取 EGLDisplay對象，建立與本地窗口系統(tǒng)的連接調(diào)用eglGetDisplay方法得到EGLDisplay。

- 初始化EGL方法，打開連接之后，調(diào)用eglInitialize方法初始化。

- 獲取EGLConfig對象，確定渲染表面的配置信息調(diào)用eglChooseConfig方法得到 EGLConfig。

- 創(chuàng)建渲染表面EGLSurface通過EGLDisplay和EGLConfig，調(diào)用eglCreateWindowSurface或eglCreatePbufferSurface方法創(chuàng)建渲染表面得到EGLSurface。

- 創(chuàng)建渲染上下文EGLContext通過EGLDisplay和EGLConfig，調(diào)用eglCreateContext方法創(chuàng)建渲染上下文，得到EGLContext。

- 綁定上下文通過eglMakeCurrent 方法將 EGLSurface、EGLContext、EGLDisplay 三者綁定，綁定成功之后OpenGLES環(huán)境就創(chuàng)建好了，接下來便可以進(jìn)行渲染。

- 交換緩沖OpenGLES 繪制結(jié)束后，使用eglSwapBuffers方法交換前后緩沖，將繪制內(nèi)容顯示到屏幕上，而屏幕外的渲染不需要調(diào)用此方法。

- 釋放EGL環(huán)境繪制結(jié)束后，不再需要使用EGL時，需要取消eglMakeCurrent的綁定，銷毀 EGLDisplay、EGLSurface、EGLContext三個對象。

以上EGL環(huán)境構(gòu)建比較復(fù)雜，這里先不做過多解釋，下面可以通過代碼參考其具體實現(xiàn)：

public class OpenGLSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {
    private boolean mRunning = false;
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
 
    public OpenGLSurfaceView(Context context) {
        super(context);
        initView();
    }
 
    public OpenGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        initView();
    }
 
    public OpenGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initView();
    }
 
    private void initView() {
        getHolder().addCallback(this);
    }
 
    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        mSurfaceHolder = holder;
        new Thread(this).start();
    }
 
    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
        mSurfaceHolder = holder;
    }
 
    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        mRunning = false;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        //創(chuàng)建一個EGL實例
        EGL10 egl = (EGL10) EGLContext.getEGL();
        //
        EGLDisplay dpy = egl.eglGetDisplay(EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
        //初始化EGLDisplay
        int[] version = new int[2];
        egl.eglInitialize(dpy, version);
 
        int[] configSpec = {
                EGL10.EGL_RED_SIZE,      5,
                EGL10.EGL_GREEN_SIZE,    6,
                EGL10.EGL_BLUE_SIZE,     5,
                EGL10.EGL_DEPTH_SIZE,   16,
                EGL10.EGL_NONE
        };
 
        EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
        int[] num_config = new int[1];
        //選擇config創(chuàng)建opengl運(yùn)行環(huán)境
        egl.eglChooseConfig(dpy, configSpec, configs, 1, num_config);
        EGLConfig config = configs[0];
 
        EGLContext context = egl.eglCreateContext(dpy, config,
                EGL10.EGL_NO_CONTEXT, null);
        //創(chuàng)建新的surface
        EGLSurface surface = egl.eglCreateWindowSurface(dpy, config, mSurfaceHolder, null);
        //將opengles環(huán)境設(shè)置為當(dāng)前
        egl.eglMakeCurrent(dpy, surface, surface, context);
        //獲取當(dāng)前opengles畫布
        GL10 gl = (GL10)context.getGL();
 
        mRunning = true;
        while (mRunning) {
            SystemClock.sleep(333);
            synchronized (mSurfaceHolder) {
                onRender(gl);
 
                //顯示繪制結(jié)果到屏幕上
                egl.eglSwapBuffers(dpy, surface);
            }
        }
 
        egl.eglMakeCurrent(dpy, EGL10.EGL_NO_SURFACE, EGL10.EGL_NO_SURFACE, EGL10.EGL_NO_CONTEXT);
        egl.eglDestroySurface(dpy, surface);
        egl.eglDestroyContext(dpy, context);
        egl.eglTerminate(dpy);
    }
 
    private void onRender(GL10 gl) {
        gl.glClearColor(1.0F, 0.0F, 0.0F, 1.0F);
        // Clears the screen and depth buffer.
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT
                | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    }
}

從上面的代碼可以看到，相對于SurfaceView + Canvas的繪制方式，主要有以下兩點(diǎn)變化：

  • 在while(true)循環(huán)前后增加了EGL環(huán)境構(gòu)造的代碼
  • onRender()方法內(nèi)參數(shù)用的是GL10而不是Canvas

GLSurfaceView + OpenGL ES

由于構(gòu)建EGL環(huán)境比較繁瑣，以及還需要健壯地維護(hù)一個線程，直接使用SurfaceView進(jìn)行OpenGL繪制并不方便。幸好Android平臺提供GLSurfaceView類，很好地封裝了這些邏輯，使開發(fā)者能夠快速地進(jìn)行OpenGL的渲染開發(fā)。要使用GLSurfaceView類進(jìn)行圖形渲染，需要實現(xiàn)GLSurfaceView.Renderer接口，該接口提供一個onDrawFrame(GL10 gl)方法，在該方法內(nèi)實現(xiàn)具體的渲染邏輯。

public class OpenGLGLSurfaceView extends GLSurfaceView implements GLSurfaceView.Renderer {
    public OpenGLGLSurfaceView(Context context) {
        super(context);
        setRenderer(this);
    }
 
    public OpenGLGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        setRenderer(this);
    }
 
    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        // pass through
    }
 
    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        gl.glViewport(0, 0, width, height);
    }
 
    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        gl.glClearColor(1.0F, 0.0F, 0.0F, 1.0F);
        // Clears the screen and depth buffer.
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT
                | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    }
}

TextureView + OpenGL ES

該方式跟SurfaceView + OpenGL ES使用方法比較類似，使用該方法有個好處是它是通過TextureView來實現(xiàn)的，所以可以摒棄Surface不在View hierachy中缺陷，TextureView不會在WMS中單獨(dú)創(chuàng)建窗口，而是作為View hierachy中的一個普通View，因此可以和其它普通View一樣進(jìn)行移動，旋轉(zhuǎn)，縮放，動畫等變化。這里使用TextureView類在構(gòu)建EGL環(huán)境時需要注意，傳入eglCreateWindowSurface()的參數(shù)是SurfaceTexture實例。

public class OpenGLTextureView extends TextureView implements TextureView.SurfaceTextureListener, Runnable {
    private boolean mRunning = false;
    private SurfaceTexture mSurfaceTexture;
 
    public OpenGLTextureView(Context context) {
        super(context);
        initView();
    }
 
    public OpenGLTextureView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        initView();
    }
 
    public OpenGLTextureView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initView();
    }
 
    private void initView() {
        setSurfaceTextureListener(this);
    }
 
    @Override
    public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture surface, int width, int height) {
        mSurfaceTexture = surface;
        new Thread(this).start();
    }
 
    @Override
    public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture surface, int width, int height) {
        mSurfaceTexture = surface;
    }
 
    @Override
    public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture surface) {
        mRunning = false;
        return false;
    }
 
    @Override
    public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture surface) {
 
    }
 
    @Override
    public void run() {
        //創(chuàng)建一個EGL實例
        EGL10 egl = (EGL10) EGLContext.getEGL();
        //
        EGLDisplay dpy = egl.eglGetDisplay(EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
        //初始化EGLDisplay
        int[] version = new int[2];
        egl.eglInitialize(dpy, version);
 
        int[] configSpec = {
                EGL10.EGL_RED_SIZE,      5,
                EGL10.EGL_GREEN_SIZE,    6,
                EGL10.EGL_BLUE_SIZE,     5,
                EGL10.EGL_DEPTH_SIZE,   16,
                EGL10.EGL_NONE
        };
 
        EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
        int[] num_config = new int[1];
        //選擇config創(chuàng)建opengl運(yùn)行環(huán)境
        egl.eglChooseConfig(dpy, configSpec, configs, 1, num_config);
        EGLConfig config = configs[0];
 
        EGLContext context = egl.eglCreateContext(dpy, config,
                EGL10.EGL_NO_CONTEXT, null);
        //創(chuàng)建新的surface
        EGLSurface surface = egl.eglCreateWindowSurface(dpy, config, mSurfaceTexture, null);
        //將opengles環(huán)境設(shè)置為當(dāng)前
        egl.eglMakeCurrent(dpy, surface, surface, context);
        //獲取當(dāng)前opengles畫布
        GL10 gl = (GL10)context.getGL();
 
        mRunning = true;
        while (mRunning) {
            SystemClock.sleep(333);
            synchronized (mSurfaceTexture) {
                onRender(gl);
 
                //顯示繪制結(jié)果到屏幕上
                egl.eglSwapBuffers(dpy, surface);
            }
        }
 
        egl.eglMakeCurrent(dpy, EGL10.EGL_NO_SURFACE, EGL10.EGL_NO_SURFACE, EGL10.EGL_NO_CONTEXT);
        egl.eglDestroySurface(dpy, surface);
        egl.eglDestroyContext(dpy, context);
        egl.eglTerminate(dpy);
    }
 
    private void onRender(GL10 gl) {
        gl.glClearColor(1.0F, 0.0F, 1.0F, 1.0F);
        // Clears the screen and depth buffer.
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT
                | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    }
}

代碼示例參考

github.com/sunjinbo/hi…

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Android中常見圖形繪制方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Android圖形繪制方式內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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