Android 畫圖方式
Android apk 里面的畫圖分為2D和3D兩種：2D是由Skia 來實現的，也就是我們在框架圖上看到的SGL，SGL也會調用部分opengl 的內容來實現簡單的3D效果；3D部分是由OpenGL|ES實現的，OpenGL|ES是Opengl的嵌入式版本，我們先了解一下Android apk的幾種畫圖方式，然后再來來看一看這一整套的圖形體系是怎么建立的。
首先畫圖都是針對提供給應用 程序的一塊內存填充數據 ， 沒去研究過一個Activity是否就對應著底層的一個surface，但是應該都是對這塊surface內存進行操作。因此說穿了就是我們要么調用2D 的API畫圖，要么調用3D的API畫圖，然后將畫下來的圖保存在這個內存中，最后這個內存里面的內容會被Opengl渲染以后變為可以在屏幕上的像素信 息。
一 、Apk應用主要關心的還是這些API的使用，在Android apk里面畫圖有2種方式 [2D]：
1、Simple Graphics in View
就是直接使用Android已經實現的一些畫圖操作，比如說images，shapes，colors，pre-defined animation等等，這些簡單的畫圖操作實際上是由skia來提供的2D圖形操作。使用這些預定義好的操作，我們可以實現諸如貼一張背景圖啊，畫出簡 單地形狀阿，實現一些簡單的動畫之類的操作。這里的簡單可以這么理解，就是我們在這里沒有一筆一畫地構造出一個圖形出來，我們只是把我們的Graphic 資源放入View體系中，由系統 來將這些Graphic畫出來。舉個例子：我們現在在Activity里面綁定一個ImageView，我們可以設置 這 個ImageView的內容是我們的picture，然后我們可以讓這個picture整體顏色上來點藍色調，然后我們還可以為這個ImageView加 入一個預定義動畫，這樣當系統要顯示這個View的時候就會顯示我們的picture，并且會有動畫，并帶有一個藍色調，我們并沒有自己去定義畫圖操作， 而是將這些內容放入View中，由系統來將這些內容畫出來。這種方式只能畫靜態或者極為簡單的2D圖畫，對于實時性很強的動畫，高品質的游戲都是沒法實現 的。
2、Canvas
首先我們要明白這個Canvas是一個2D的概念，是在Skia中定義的。也就是說在這個方式下還是說的畫2D圖形。我們可以把這個Canvas理解成系 統提供給我們的一塊內存區域(但實際上它只是一套畫圖的API，真正的內存是下面的Bitmap)，而且它還提供了一整套對這個內存區域進行操作的方法， 所有的這些操作都是畫圖API。也就是說在這種方式下我們已經能一筆一劃或者使用Graphic來畫我們所需要的東西了，要畫什么要顯示什么都由我們自己 控制。這種方式根據環境還分為兩種：一種就是使用普通View的canvas畫圖，還有一種就是使用專門的SurfaceView的canvas來畫圖。 兩種的主要是區別就是可以在SurfaceView中定義一個專門的線程來完成畫圖工作，應用程序不需要等待View的刷圖，提高性能。前面一種適合處理 量比較小，幀率比較小的動畫，比如說象棋游戲之類的；而后一種主要用在游戲，高品質動畫方面的畫圖。下面是這兩種方式的典型sequence ：
2.1、View canvas
(1) 定義一個自己的View ：class your_view extends View{} ；
(2) 重載View的onDraw方法：protected void onDraw(Canvas canvas){} ；
(3) 在onDraw方法中定義你自己的畫圖操作 ；
ps: 可以定義自己的Btimap：
Bitmap b = Bitmap.createBitmap(100, 100, Bitmap.Config.ARGB_8888);
Canvas c = new Canvas(b);
但是必須將這個Bitmap放入View的canvas中，畫的圖才能顯示出來：public void drawBitmap (Bitmap bitmap, Matrix matrix, Paint paint) ；
invalidate()這個函數被調用后，系統會在不久的將來重新調用onDraw()函數，這個時間很短但并不是可預知的，我曾經在onDraw() 中寫了一個if語句，利用validate讓系統死循環調用onDraw刷兩張圖，幾乎上這兩張圖是刷在一起的。
2.2、Surface View Canvas
(1) 定義一個自己的SurfaceView : class your_surfaceview extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback() {} ;
(2) 實現SurfaceHolder.Callback的3個方法surfaceCreated() surfaceChanged() surfaceDestroyed() ;
(3) 定義自己的專注于畫圖的線程 : class your_thread extends Thread() {} ;
(4) 重載線程的run()函數 ［一般在run中定義畫圖操作，在surfaceCreated中啟動這個線程］
(5) 畫圖的過程一般是這樣的：
SurfaceHolder surfaceHolder = getHolder() ; //取得holder，這個holder主要是對surface操作的適配，用戶不具備對surface操作的權限
surfaceHolder.addCallback(this) ; //注冊實現好的callback
Canvas canvas ＝ surfaceHolder.lockCanvas() ; //取得畫圖的Canvas
/*---------------------------------畫圖
**-------------------------------- 畫圖結束*/
surfaceHolder.unlockCanvasAndPost() ; //提交并顯示
所有前面3種方式的畫圖的一些例子在SDK上都有，寫得也比較清楚，我這里就不說了，這里寫一下我調這些代碼過程一些小經驗，應該主要涉及的是Activity這方面，應該以后都用得到：
首先是關于Eclipse的 ：
(1) ctrl ＋ shift ＋ O 可以自動添加需要的依賴包，這功能挺實用的覺得，還有alt + /是語法補全 ；
(2) 代碼中右鍵比較實用的功能有很多，我記得的是F3找類的聲明，F4找類的繼承關系 ；
(3) 斷點調試比較方便的，在Eclipse的右上交可以選擇閱讀代碼的方式，還能經如debug模式，我現在用到的兩個打log的方式：
Log.e("class", "value : "+ classname) ; //檢測class是否為空指針
Log.e(this.getClass().getName(), "notice message") ;
然后是關于Activity的 ：
(1) 首先盡量把UI的設計放在XML中實現，而不要放在代碼中實現，這樣方便設計，修改和移植 ；
(2) 所有使用到的component都必須在manifest中聲明，不然程序中找不到相應的conponet的時候會報錯 ；
(3) 一般每一個Activity都對應于一個類，和一個相應的布局文件xml ；
(4) 每一個Activity只有使用setContentView()綁定內容后才會顯示，而且你才能從這個內容(比如xml中)獲取到你需要的元素 ；
(5) res/drawable和res/raw中的元素的區別是drawable中的元素像素可能會被系統優化，而raw中的不會被優化 ；
(6) 當多個Activity都從res/drawable中獲得同一個元素，如果其中一個修改它的屬性，所有其他的Activity中這個元素的相應屬性都會改變 ；
(7) res/anim中保存的是動畫相關的xml ；
下面我們總結以下2D畫圖用到的包 ：
android.view //畫圖是在View中進行的
android.view.animation //定義了一些簡單的動畫效果Tween Animation 和 Frame. Animation
android.graphics //定義了畫圖比較通用的API，比如canvas，paint，bitmap等
android.graphics.drawable //定義了相應的Drawable(可畫的東西)，比如說BitmapDrawable，PictureDrawable等
android.graphics.drawable.shapes //定義了一些shape
二、了解了2D，我們再來看看3D的畫圖方式。3D畫圖SDK上講得很簡單，只是提了一個通用的方式，就是繼承一個View，然后在這個View里面獲得 Opengl的句柄進行畫圖，道理應該來說是和2D一樣的，差別就是一個是使用2D的API畫圖，一個是使用3D的。不過因為3D openGl|ES具有一套本身的運行機制，比如渲染的過程控制等，因此Android為我們提供了一個專門的用在3D畫圖上的 GLSurfaceView。這個類被放在一個單獨的包android.opengl里面，其中實現了其他View所不具備的操作：
(1) 具有OpenGL|ES調用過程中的錯誤跟蹤，檢查工具，這樣就方便了Opengl編程過程的debug ；
(2) 所有的畫圖是在一個專門的Surface上進行，這個Surface可以最后被組合到android的View體系中 ；
(3) 它可以根據EGL的配置來選擇自己的buffer類型，比如RGB565，depth＝16 (這里有點疑問，SurfaceHolder的類型是SURFACE_TYPE_GPU，內存就是從EGL分配過來的？)
(4) 所有畫圖的操作都通過render來提供，而且render對Opengl的調用是在一個單獨的線程中
(5) Opengl的運行周期與Activity的生命周期可以協調
下面我們再看看利用GLSurface畫3D圖形的一個典型的Sequence
(1) 選擇你的EGL配置(就是你畫圖需要的buffer類型) [optional] ：
setEGLConfigChooser(boolean)
setEGLConfigChooser(EGLConfigChooser)
setEGLConfigChooser(int, int, int, int, int, int)
(2) 選擇是否需要Debug信息 [optional] :
setDebugFlags(int)
setGLWrapper(GLSurfaceView.GLWrapper).
(3) 為GLSurfaceView注冊一個畫圖的renderer ： setRenderer(GLSurfaceView.Renderer)
(4) 設置reander mode，可以為持續渲染或者根據命令 來渲染,默認是continuous rendering [optional]： setRenderMode(int)
這里有一個要注意的地方就是必須將Opengl的運行和Activity的生命周期綁定在一起，也就是說Activity pause的時候，opengl的渲染也必須pause。另外GLSurfaceView還提供了一個非常實用的線程間交互的函數 queueEvent(Runnable)，可以用在主線程和render線程之間的交互，下面就是SDK提供的范例：
class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {
private MyRenderer mMyRenderer;
public void start() {
mMyRenderer = ...;
setRenderer(mMyRenderer);
}
public boolean onKeyDown(int keyCode, KeyEvent event) {
if (keyCode == KeyEvent.KEYCODE_DPAD_CENTER) {
queueEvent(new Runnable() {
// This method will be called on the rendering
// thread:
public void run() {
mMyRenderer.handleDpadCenter();
}});
return true;
}
return super.onKeyDown(keyCode, event);
}
}
GLSurfaceView是Android提供的一個非常值得學習 的類，它實際上是一個如何在View中添加畫圖線程的例子，如何在Java 中使用線程的例子，如何添加事件隊列的例子，一個使用SurfaceView畫圖的經典Sequence，一個如何定義Debug信息的例子，覺得把它看懂了可以學到很多知識 ，具體的源碼在：/framworks/base/opengl/java/android/opengl/GLSurfaceView.java 。
3D的內容基本到這里基本講完了，剩下的主要是如何使用Opengl API的問題了，可以看看API demo中簡單的立方體，復雜的可以看看它那個魔方的實現。下面我們總結一下3D畫圖需要用到的包：
Android.opengl //主要定義了GLSurfaceView
javax.microedition.khronos.egl //java層的egl接口
javax.microedition.khronos.opengles //opengl API
三、了解了2D和3D基本的畫圖方法，我們再回過頭來看看整個Android對Opengl和Ｓkia的調用層次關系
3.1、首先來看2D，2D是主要使用的圖形引擎，畢竟3D受制于其過高的硬件要求在手機上使用還是比較少，而且Skia也能部分實現類似于3D的效果， 因此可以說SKia實現了Android平臺上絕大多數的圖形工作。下面我們來看看從應用層到底層對skia的調用關系：
Android對skia的調用是一個比較經典 的調用過程，應用程序的幾個包是在SDK中提供的；JNI放在框架的JNI目錄下面的Graphic目錄；skia是作為一個第三方組件放在external目錄下面。我們可以稍微了解一下skia的結構：
這里主要涉及到的3個庫：
libcorecg.so 包含/skia/src/core的部分內容，比如其中的Region，Rect是在SurfaceFlinger里面計算可是區域的操作基本單位
libsgl.so 包含/skia/src/core|effects|images|ports|utils的部分和全部內容，這個實現了skia大部分的圖形效果，以及圖形格式的編解碼
libskiagl.so 包含/skia/src/gl里面的內容，主要用來調用opengl實現部分效果
另外我看到/skia/src中有兩個目錄animator和view沒有寫入makefile的編譯路徑中，我覺得這兩個目錄是很重要的，不知道是現在Android還沒使用到，還是用其他的方式加載進去的。
要想在底層使用skia的接口來畫圖需要全面了解skia的一整套機制，實際上skia開源到現在還沒多久，在網上能找到的資料是也是很粗淺的，如果將來真需要在這方面下功夫肯定是需要一定的工作量的。
3.2、Android對3D的調用曾經讓我迷惑了一段時間，因為在framewoks/base/core/jni這個目錄一直沒找到跟opengl相 關的內容，后面去仔細看看opengl里面的內容才知道Android把opengl的本地實現，JNI，java接口都放在/frameworks /base/opengl下面了，而且它內部還帶了一個工具可以生成JNI代碼。
我們來看看opengl的目錄結構：
/include 包含egl和gles所有的頭文件
/java/android/opengl 這個目錄包含的就是我們3D畫圖要使用到的GLSurfaceView
/java/com/google/android/gles_jni 這個目錄包含一些自動生成的文件
/java/javax/microedition/khronos/egl 這就是應用層使用到的egl接口
/java/javax/microedition/khronos/opengl 這就是應用層使用到的opengl接口
/libagl 這個就是opengl主要的實現了
/libs 這里面包含兩個庫的實現，一個是libegl.so 還有一個是libGL|ES_CM.so
/tools 在我的理解這就是一個jni的生成工具
Opengl編程誰都知道是一個大工程，我覺得現在對3D的需求應該是很低的，很多效果我們使用skia也可以實現。所以我覺得將來的重點應該還是放在skia上面。 |
posted on 2010-08-30 13:54
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