SurfaceView使用与双缓冲技术

为什么引入SurfaceView

• Android屏幕刷新时间是16ms, 如果View在16ms内完成所需要执行的绘图操作，那么在视觉上，界面是流畅的，否则就会出现卡顿，View,ViewGroup，Animator的代码执行全部是在主线程中完成的，当执行大量逻辑代码的时候，轻则卡顿，甚至会发生ANR问题，所以一般会使用Handler和AsyncTask，但是同时也会加大代码的复杂度，为了解决逻辑及处理带来的时间的耗费，引入了SurfaceView
• SurfaceView的改进点：
  • 使用双缓冲技术
  • 自带画布，支持在子线程中更新画布内容
• SurfaceView的缺点：
  • 事件同步问题难处理

使用场景：

• View：

  • 当界面需要被动更新的时候比如手势交互，因为画面的更新是依赖onTouch来完成的，所以可以直接使用invalidate()函数，在这种情况下两次的Touch之间的事件间隔比较长，不会产生影响

• SurfaceView：

  • 当界面需要主动更新，比如一个人在跑，需要一个单独的线程不停地重绘人的状态，避免主线程的阻塞
  • 当界面绘制需要频繁刷新，或者刷新时数据处理量比较大时，使用SurfaceView来实现，比如视频播放和摄像头

双缓冲技术

• 双缓冲技术在原有画布的基础上多增加了一块画布，当需要执行绘图操作的时候，先在缓冲画布上绘制，绘制好后直接将缓冲画布上的内容更新到主画布上，当屏幕更新 时，只需要将缓冲画布上的内容搬过来即可，从而解决了超时处理的问题
• 双缓冲技术需要两个图形缓冲区
  • 前端缓冲区：当前屏幕正在显示的内容
  • 后端缓冲区：指的是接下来要渲染的图形缓冲区

SurfaceView基本用法：

• SurfaceView派生自View,所以View中的方法或者实现的自定义控件，SurfaceView都可以实现（此时因为View只能在主线程进行更新，所以此时的SurfaceView也只能在子线程使用

public class SurfaceView extends View{
    
 }

• 基本实现：

public class SurfaceGesturePath extends SurfaceView {
    private Paint paint;
    private Path path;
    public SurfaceGesturePath(Context context) {
        super(context);
        init();
    }


    public SurfaceGesturePath(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        init();
    }


    public SurfaceGesturePath(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        init();
    }


    private void init() {
        //如果不加这句话会一直黑屏，这个语句是告知系统哪个控件需要在屏幕重绘时重新绘制，哪些不用
        setWillNotDraw(true);
        paint = new Paint();
        path = new Path();
        paint.setColor(Color.RED);
        paint.setStrokeWidth(5);
        paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
    }


    @Override
    public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
        int x = (int) event.getX();
        int y = (int) event.getY();
        if(event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN){
            path.moveTo(x, y);
            return true;
        }else if(event.getAction() == MotionEvent.ACTION_MOVE){
            path.lineTo(x,y);
        }
        postInvalidate();
        return super.onTouchEvent(event);
    }


    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.drawPath(path, paint);


    }
}

setWillNotDraw(boolean willNotDraw):

• 这个函数主要用于View派生子类的初始化中，如果参数willNotDraw取true，则表示当前控件没有回执内容，当屏幕重绘时，这个标记为true的控件无需绘制，所以在重绘时也不会掉用那个onDraw()函数，如果设置为false,则在每次刷新屏幕都会重新绘制这个控件（一般来说布局控件他们的构造函数会显示 的设置setWillNotDraw(false);）所以并不建议使用SurfaceView来实现View的自定义控件

使用缓冲绘图

Surface Holdersurface Holder= getHolder();
//获得自带的缓冲画布，并将画布加锁，防止被其他线程更改
Canvas canvas = surfaceHolder.lockCanvas();
....绘图操作
//绘图操作完成，通过SurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas)函数将缓冲区画布释放，并将所画内容更新到主线程的画布上，显示在屏幕上
surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);

注意：加锁使用的时候，当画布被其他线程锁定的时候或者缓存Canvas没有创建的时候，surfaceHolder.lockCanvas()函数会返回null, 所以多线程的情况下，不仅要对画布进行判空操作，还需要为画布为空时进行重试策略。

• 将上述代码改为surfaceView在子线程中更新UI

/**
* surfaceView的正确使用方式
*/
private void drawCanvas() {
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            SurfaceHolder surfaceHolder = getHolder();
            Canvas canvas = surfaceHolder.lockCanvas();
            canvas.drawPath(path, paint);
            surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
        }
    }).start();
}

监听Surface生命周期

• 与SurfaceView相关的三个概念(MVC)：

  • Surface Model
  • SurfaceView View
  • SurfaceHolder Controller

• Surface保存着缓冲画布和绘图内容相关的各种信息，SurfaceView与用户交互负责将Surface中的数据展现在View上，Surface是不允许进行操作的，必须通过Sufaceholder来操作Surface中的数据

• Android为我们提供了监听Surface生命周期的函数（为了避免获取到空的Canvas）

surfaceHolder.addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
    //当Surface对象被创建的时候,该函数就会被立即调用
    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        
    }

    //当Surface发生任何结构性变化的时候（格式或者大小）该函数就会被调用
    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {


    }

    //当Surface对象将要销毁时，该函数就会被立即调用
    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {


    }
});

• 一般来说我们在类初始化的时候就立即绘图，那么一般是放在surfaceCreated()函数中开启线程来操作，以防Surface还没有被创建，返回的缓冲画布是空的，在调用SurfaceDestoryed()函数时看线程是否执行完，如果没有执行完就强制取消

SurfaceView的双缓冲技术

• SurfaceView是使用双缓冲技术来渲染程序UI的， 双缓冲技术需要两个图形缓冲区，其中一个是前端缓冲区，另一个是后端缓冲区，前端缓冲区对应当前屏幕正在显示的内容，而后端缓冲区是接下来要渲染的图形缓冲区。

SurfaceHolder surfaceHolder = getHolder();

//通过这个函数获取的是后端缓冲区
Canvas canvas  = surfaceHolder.lockCanvas();

//通过这个函数是将后端缓冲区与前端缓冲区交换，使得后端缓冲区变为前端缓冲区，将更新的内容显示在屏幕上，而原来的前端缓冲区就变为了后端缓冲区，等待下一次的调用，将其返回给用户，如此往复
surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);

• 但是正是应为两块画布的交替绘图，会导致两块画布的内容会产生不一致的情况（多线程情况下尤为明显），比如使用一个线程操作A,B两块画布，A是屏幕画布，所以获取的是B画布，更新之后B在前端，A在后端，此时如果线程再次申请画布会获得A画布，如果A画布和B画布上的内容不一致，那么在A画布上继续作画肯定会丢失一些内容