Android系统显示原理

Android的显示过程可以简单的概括为：Android应用程序把经过测量、布局、绘制后的sruface缓存数据，通过SurfaceFlinger把数据渲染到显示屏幕上，通过Android的刷新机制来刷新数据。也就是说应用层负责绘制，系统层负责渲染，通过进程间通信机制把应用层需要绘制的数据传递到系统层服务，系统层服务通过刷新机制把数据更新到屏幕。

1.应用层测量布局绘制流程：

应用层由很多不同层次的基本元素——view，整体是一个树形结构，有不同的嵌套，存在着父子关系，子View在父View中，这些View都经过一个相同的流程最终显示到屏幕上，这也意味着要显示所有的数据，就要对其中所有的View都进行一次绘制工作，并针对每个View的绘制工作都是一个递归过程。

应用层View的绘制要经过测量、布局、绘制过程，并且每个View都要执行一次这样的操作，并且View的绘制流程是一个递归过程，即先从最底层的子View开始绘制，那么View的层级越深，View元素越多，绘制越耗时。

android在测量的过程中，需要用到一个帮助类MeasureSpec,它封装了父布局传递给子布局的布局要求。一个MeasureSpec有大小和模式组成，它有三种模式：

  UNSPECIFIED(未指定),父元素部队自元素施加任何束缚，子元素可以得到任意想要的大小；

  EXACTLY(完全)，父元素决定自元素的确切大小，子元素将被限定在给定的边界里而忽略它本身大小；

  AT_MOST(至多)，子元素至多达到指定大小的值。

  它常用的三个函数：
  //根据提供的测量值(格式)提取模式(上述三个模式之一)
  static int getMode(int measureSpec){
    return (measureSpec & MODE_MASK);
  }
 //根据提供的测量值(格式)提取大小值(这个大小也就是我们通常所说的大小)
 static int getSize(int measureSpec){
   return (measureSpec & ~MODE_MASK);  
 }
 //根据提供的大小值和模式创建一个测量值(格式)
 static int makeMeasureSpec(int size,int mode){
   return size + mode;  
 }

目前android绘制的方式有两种，第一种是软件绘制（CPU）和硬件加速（GPU）,很显然，硬件加速在UI的显示和绘制的效率远远高于CPU绘制，但是硬件加速也有其缺陷：

    1）.耗电，GPU的功耗比CPU高

    2）.兼容问题，某些接口和函数不支持硬件加速

    3）.内存大，使用openGL的接口至少需要8MB内存

2.系统层绘制流程
真正把需要显示的数据渲染到屏幕上，是通过系统级进程中的SurfaceFlinger服务来实现的，SurfaceFlinger的主要工作有：

  1）.响应客户端事件，创建Layer与客户端的Surface建立连接。
  2）.接受客户端的数据及属性，修改Layer属性，如尺寸、颜色、透明度等。
  3）.将新建的Layer数据刷新到屏幕上。
  4）.维持Layer的序列，并对Layer输出做出裁剪计算。

系统层和应用层之间的通信是跨进程的，所以需要一个跨进程的通信机制来实现数据传输。在Android的显示系统，使用了Android的匿名共享内存：SharedClient。每一个应用和SurfaceFlinger之间都会创建一个SharedClient，一个SharedClient对应一个Android应用程序。在每个SharedClient中，最对可以创建31个SharedBufferStack，每一个surface对应一个SharedBufferStack，也就是一个window。

最后总结起来显示流程分为三个模块：应用层绘制到缓存区，SurfaceFlinger把缓存区数据渲染到屏幕，由于是两个不同的进程，所以使用Android的匿名共享内存SharedClient缓存需要显示的数据来达到目的。