Android中SurfaceView与GLSurfaceView 的关系

2024-10-30 10:32:53

SurfaceView 与 GLSurfaceView 的关系

在 Android 开发中，SurfaceView 和 GLSurfaceView 是实现自定义渲染效果的关键组件。它们提供了不同的渲染方式，适用于不同的应用场景。我们将通过以下几个方面详细说明 SurfaceView 和 GLSurfaceView 的特点及实现原理，并结合 GLSurfaceView 的源码进行深入分析。

1. 概述

SurfaceView：提供一个独立的绘制表面 (Surface)，用于在子线程中渲染图像。它适用于需要高频率更新画面的应用场景，如视频播放、相机预览等。
GLSurfaceView：继承自 SurfaceView，封装了 OpenGL 的渲染环境，为应用提供了更简便的 OpenGL 渲染接口。适用于图形密集的应用场景，如 3D 游戏或数据可视化。

2. SurfaceView 的实现与原理

2.1 工作原理

SurfaceView 的核心在于提供了一个独立的 Surface，即在独立于主线程的后台线程上绘制内容。SurfaceView 通过 SurfaceHolder 来管理 Surface 的生命周期，确保绘制与 UI 更新分离，提高渲染效率。

2.2 SurfaceHolder 机制

SurfaceView 使用 SurfaceHolder 管理 Surface 的创建、销毁和变化，主要方法包括：

SurfaceHolder.Callback：监听 Surface 的生命周期变化。
lockCanvas() 和 unlockCanvasAndPost()：锁定画布进行绘制，解锁画布并提交绘制结果。

2.3 示例代码

class MySurfaceView(context: Context) : SurfaceView(context), SurfaceHolder.Callback {

    init {
        holder.addCallback(this)
    }

    override fun surfaceCreated(holder: SurfaceHolder) {
        val canvas = holder.lockCanvas()
        // 在canvas上绘制
        holder.unlockCanvasAndPost(canvas)
    }

    override fun surfaceChanged(holder: SurfaceHolder, format: Int, width: Int, height: Int) {
        // Surface 改变时调用
    }

    override fun surfaceDestroyed(holder: SurfaceHolder) {
        // Surface 销毁时调用
    }
}

3. GLSurfaceView 的实现与源码解析

GLSurfaceView 是 SurfaceView 的子类，旨在为 OpenGL 渲染提供支持。GLSurfaceView 封装了 OpenGL 的初始化、渲染线程管理等，简化了开发流程。通过 GLSurfaceView，开发者可以更轻松地将 OpenGL 绘图代码与 Android 的渲染机制结合。

3.1 核心类分析

GLSurfaceView：提供了 GLSurfaceView.Renderer 接口，用于实现自定义的 OpenGL 渲染逻辑。主要方法包括 onSurfaceCreated()、onDrawFrame() 和 onSurfaceChanged()。
GLThread：负责管理 OpenGL 的渲染线程。GLThread 保持 OpenGL 上下文，确保渲染工作在独立线程中完成，避免阻塞主线程。

3.2 GLSurfaceView 源码分析

在 GLSurfaceView 中，setRenderer() 会启动一个 GLThread 线程，调用开发者自定义的 Renderer 方法。GLThread 使用 OpenGL API 进行绘图，同时将绘制操作与 UI 线程分离。

public class GLSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {
    
    // 1. 初始化渲染器
    public void setRenderer(Renderer renderer) {
        checkRenderThreadState();
        mRenderer = renderer;
        mGLThread = new GLThread(mThisWeakRef);
        mGLThread.start(); // 启动GLThread线程
    }
    
    // 2. GLThread：渲染线程
    private static class GLThread extends Thread {
        private WeakReference<GLSurfaceView> mGLSurfaceViewWeakRef;

        GLThread(WeakReference<GLSurfaceView> glSurfaceViewWeakRef) {
            mGLSurfaceViewWeakRef = glSurfaceViewWeakRef;
        }

        @Override
        public void run() {
            // 渲染主循环
            while (true) {
                // 执行 OpenGL 绘制
                if (glSurfaceView.mRenderer != null) {
                    glSurfaceView.mRenderer.onDrawFrame(gl);
                }
            }
        }
    }
}

3.3 Renderer 接口方法

onSurfaceCreated()：在创建 OpenGL 表面时调用，用于初始化 OpenGL 环境。
onSurfaceChanged()：当视图大小或形状改变时调用，用于适应新的显示区域。
onDrawFrame()：在每一帧绘制时调用，实际的绘图逻辑写在此方法中。

class MyGLRenderer : GLSurfaceView.Renderer {
    override fun onSurfaceCreated(gl: GL10?, config: EGLConfig?) {
        // 初始化OpenGL相关资源
    }

    override fun onDrawFrame(gl: GL10?) {
        // 绘制每一帧
    }

    override fun onSurfaceChanged(gl: GL10?, width: Int, height: Int) {
        // 更新视图大小
        GLES20.glViewport(0, 0, width, height)
    }
}

4. SurfaceView 与 GLSurfaceView 的区别

特性	SurfaceView	GLSurfaceView
渲染技术	Canvas	OpenGL
渲染线程	可在自定义线程中渲染	自动管理 OpenGL 渲染线程
应用场景	视频播放、相机预览	3D 游戏、图形密集的应用
渲染接口	lockCanvas() 和 unlockCanvasAndPost()	Renderer 接口，提供 onDrawFrame() 等方法

5. 总结

SurfaceView 和 GLSurfaceView 是 Android 中用于自定义渲染的重要组件，适用于不同的应用场景。SurfaceView 提供了在独立线程上绘制内容的机制，而 GLSurfaceView 则为 OpenGL 渲染进行了更高层次的封装，使得图形密集型应用的开发更加便捷。

在实际开发中，选择 SurfaceView 还是 GLSurfaceView 主要取决于渲染需求，如果应用需要大量的 3D 图形渲染或频繁更新的图像内容，GLSurfaceView 是更优选择。

参考

http://labs.beatcraft.com/ja/index.php?Android%20%A4%C7%20OpenGL%20ES%20%20%A4%F2%BB%C8%CD%D1%A4%B9%A4%EB

码农公寓