Android Surface詳解

一、Surface的基本概念

Surface是Android系統中一個重要的原語，它是一塊屏幕的抽象表示。它提供了一個支持繪製、更改尺寸、透明度、格式和管理SurfaceView的生命周期的接口。在Android應用程序中，Surface通常表示一個可以渲染、處理用戶輸入、與其他SurfaceView進行組合的視圖元素。

在不同的場景下，Surface可以有不同的實現方式：SurfaceView、TextureView、GLSurfaceView等等。SurfaceView是其中應用最為廣泛的一種實現方式，因為在面向用戶的應用程序中，通過SurfaceView可以提供流暢的UI交互和動畫效果。

二、SurfaceView的使用

SurfaceView是Android系統提供的一種底層視圖，它可以用於自定義繪製以及更高效地渲染大量視圖。

下面是一個簡單的SurfaceView實現代碼：

public class MySurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {

    private Thread drawThread;
    private volatile boolean running = false;

    public MySurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        getHolder().addCallback(this);
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        running = true;
        drawThread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (running) {
                    draw();
                }
            }
        });
        drawThread.start();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
        // TODO: Implement surfaceChanged()
    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        running = false;
        try {
            drawThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void draw() {
        SurfaceHolder holder = getHolder();
        Canvas canvas = holder.lockCanvas();
        if (canvas != null) {
            // 繪製
            holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
        }
    }
}

在該實現中，我們重寫了SurfaceView的三個生命周期方法，分別是surfaceCreated、surfaceChanged和surfaceDestroyed。在surfaceCreated中，我們創建了一個繪製線程，在循環中不斷地調用draw()方法來進行繪製工作。在surfaceDestroyed中，我們停止了繪製線程，調用join()方法等待其結束。

三、SurfaceView的局限性

儘管SurfaceView提供了一個強大的繪製框架，但是在實際開發中，我們也要考慮到其局限性。在特定的場景下，SurfaceView可能會出現一些問題，例如：卡頓、閃爍、裂屏等等。

為了解決這些問題，我們可以採用一些優化手段，例如：

四、TextureView的使用

TextureView是Android系統提供的一種基於硬件加速的視圖，它可以在不同Surface之間進行無縫切換，並且支持疊加和混合。在一些高級應用程序中，如果需要同時顯示多個Surface，我們可以選擇使用TextureView實現。

下面是一個簡單的TextureView實現代碼：

public class MyTextureView extends TextureView implements TextureView.SurfaceTextureListener {

    private Thread drawThread;
    private volatile boolean running = false;
    private SurfaceTexture surfaceTexture;

    public MyTextureView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        setSurfaceTextureListener(this);
    }

    @Override
    public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture surfaceTexture, int width, int height) {
        running = true;
        this.surfaceTexture = surfaceTexture;
        drawThread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (running) {
                    draw();
                }
            }
        });
        drawThread.start();
    }

    @Override
    public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture surfaceTexture, int width, int height) {
        // TODO: Implement onSurfaceTextureSizeChanged()
    }

    @Override
    public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture surfaceTexture) {
        running = false;
        try {
            drawThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return true;
    }

    @Override
    public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture surfaceTexture) {
        // TODO: Implement onSurfaceTextureUpdated()
    }

    private void draw() {
        if (surfaceTexture == null) {
            return;
        }
        Canvas canvas = lockCanvas();
        if (canvas != null) {
            // 繪製
            unlockCanvasAndPost(canvas);
        }
    }
}

在該實現中，我們實現了TextureView.SurfaceTextureListener，用於監聽SurfaceTexture的生命周期事件。在onSurfaceTextureAvailable中，我們創建了一個繪製線程，在循環中不斷地調用draw()方法來進行繪製工作。在onSurfaceTextureDestroyed中，我們停止了繪製線程，調用join()方法等待其結束。

五、GLSurfaceView的使用

GLSurfaceView是Android系統提供的一種可與OpenGL ES結合使用的視圖，它可以對3D場景進行實時渲染。在需要實現動態圖像和高級圖形效果時，我們可以選擇使用GLSurfaceView實現。

下面是一個簡單的GLSurfaceView實現代碼：

public class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView implements Renderer {

    private FloatBuffer vertexBuffer;
    private float[] vertices = {0f, 1f, -1f, -1f, 1f, -1f};

    public MyGLSurfaceView(Context context) {
        super(context);
        setEGLContextClientVersion(2);
        setRenderer(this);
    }

    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        // 初始化
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4);
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder());
        vertexBuffer = bb.asFloatBuffer();
        vertexBuffer.put(vertices);
        vertexBuffer.position(0);
        gl.glClearColor(0f, 0f, 0f, 0f);
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        // TODO: Implement onSurfaceChanged()
    }

    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        // 渲染
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        gl.glColor4f(0f, 1f, 0f, 1f);
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
        gl.glVertexPointer(2, GL10.GL_FLOAT, 0, vertexBuffer);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, vertices.length / 2);
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
    }
}

在該實現中，我們重寫了GLSurfaceView的三個生命周期方法，分別是onSurfaceCreated、onSurfaceChanged和onDrawFrame。在onSurfaceCreated中，我們初始化了一些OpenGL ES相關的屬性和參數。在onDrawFrame中，我們對3D場景進行渲染操作，具體內容可以在OpenGL ES相關文檔中找到。