Android 硬件加速使用总结

我会带着你远行 2022-05-25 05:07 541阅读 0赞

从Android3.0（API Level 11）开始，支持硬件加速，可充分利用GPU的特性，使得界面渲染更加平滑，但是会消耗更多内存RAM。硬件加速自身并非完美，在某些Android5的rom上，由于内存RAM分配的问题，如果代码不当，会引发闪屏、花屏等渲染问题。

硬件加速的主要原理，就是通过底层软件代码，将CPU不擅长的图形计算转换成GPU专用指令，由GPU完成。

1.Android3.0（API level 11）开始，2D渲染管道支持硬件加速，也就是说绘制操作可以使用GPU绘制在View的canvas上。使用硬件加速需要更多的资源，所以app会消耗更多内存。

2.硬件加速在Target API >= 14时是默认开启的。

3.硬件加速还不支持所有的2D绘图命令，开启后可能会影响自定义View和绘图操作。异常通常是不可见元素、运行异常、或者错误的像素点。

4.如果只使用系统的View和Drawable，则没有任何副作用。

5.如果app里有自定义的绘图操作，需要在开启硬件加速的设备上测试来发现问题。

6.可以在4个级别上控制硬件加速

①应用：(AndroidManifest.xml)

②Activity：(AndroidManifest.xml)

③Window：

getWindow().setFlags(
                    WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
                    WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);

④View：

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

在这四个层次中，应用和Activity是可以选择的，Window只能打开，View只能关闭。

7.有两种方式来检测应用是否在使用硬件加速：

view.isHardwareAccelerated();// returns true if the View is attached to a hardware accelerated window.
            canvas.isHardwareAccelerated();// returns true if the Canvas is hardware accelerated

推荐使用Canvas.isHardwareAccelerated()来检测，因为View关联到一个硬件加速的window上，仍然可以使用非硬件加速的canvas绘制。

9.View layers   
所有的Android版本View都可以在非屏幕内存(off-screen buffers)上渲染，使用view的drawing cache或者Canvas.saveLayer().非屏幕内存或者layers有许多用处，在对复杂对View做动画或者做一些叠加复合效果时可以得到更好的性能。   
在Android3.0之后可以使用View.setLayerType()来控制如何使用layers。

*  LAYER\_TYPE\_NONE 默认行为，正常渲染，不会在off-screen buffer上备份
 *  LAYER\_TYPE\_HARDWARE 如果应用开启了硬件加速view渲染在硬件上，否则与LAYER\_TYPE\_SOFTWARE行为一样
 *  LAYER\_TYPE\_SOFTWARE 用软件渲染在一个bitmap上

使用硬件加速有更高的效率，如果产生兼容性问题，可以用setLayerType改变渲染方式。

10.使用硬件加速在对一些view的属性改变上有更高的效率，因为不需要view的invalidate和redrawn。属性如下

*  alpha
 *  x, y, translationX, translationY
 *  scaleX, scaleY
 *  rotation, rotationX, rotationY
 *  pivotX, pivotY

对这些熟悉改变时最好使用硬件加速

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
            ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180).start();

或者

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
            ObjectAnimator animator = ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180);
            animator.addListener(new AnimatorListenerAdapter() {
                @Override
                public void onAnimationEnd(Animator animation) {
                    view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null);
                }
            });
            animator.start();

**GPU和CPU：**

CPU（Central Processing Unit，中央处理器）是计算机设备核心器件，用于执行程序代码，软件开发者对此都很熟悉；GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）主要用于处理图形运算，通常所说“显卡”的核心部件就是GPU。

下面是CPU和GPU的结构对比图。其中：

*  黄色的Control为控制器，用于协调控制整个CPU的运行，包括取出指令、控制其他模块的运行等；
 *  绿色的ALU（Arithmetic Logic Unit）是算术逻辑单元，用于进行数学、逻辑运算；
 *  橙色的Cache和DRAM分别为缓存和RAM，用于存储信息。

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*  从结构图可以看出，CPU的控制器较为复杂，而ALU数量较少。因此CPU擅长各种复杂的逻辑运算，但不擅长数学尤其是浮点运算。
    
     *  以8086为例，一百多条汇编指令大部分都是逻辑指令，数学计算相关的主要是16位加减乘除和移位运算。一次整型和逻辑运算一般需要1~3个机器周期，而浮点运算要转换成整数计算，一次运算可能消耗上百个机器周期。
     *  更简单的CPU甚至只有加法指令，减法用补码加法实现，乘法用累加实现，除法用减法循环实现。
     *  现代CPU一般都带有硬件浮点运算器（FPU），但主要适用于数据量不大的情况。
 *  CPU是串行结构。以计算100个数字为例，对于CPU的一个核，每次只能计算两个数的和，结果逐步累加。
 *  和CPU不同的是，GPU就是为实现大量数学运算设计的。从结构图中可以看到，GPU的控制器比较简单，但包含了大量ALU。GPU中的ALU使用了并行设计，且具有较多浮点运算单元。
 *  硬件加速的主要原理，就是通过底层软件代码，将CPU不擅长的图形计算转换成GPU专用指令，由GPU完成。

> 扩展：很多计算机中的GPU有自己独立的显存；没有独立显存则使用共享内存的形式，从内存中划分一块区域作为显存。显存可以保存GPU指令等信息。

**硬件加速的优点：**

硬件加速对渲染的流畅度有大幅提升。  
在开启硬件加速后，上下拖动列表的感觉是没有跳帧的平滑拖动感，如果没有硬件加速，拖动时能感受到有丢帧。  
在窗体切换动画上也类似，硬件加速开关对切换动画的影响很大。

对于video、canvas、webgl，没有硬件加速是没法商用的，Android webview里video标签里的视频如果没有硬件加速会看不到画面。

### 硬件加速的代价 ###

硬件加速属于双缓冲机制，使用显存进行页面渲染（使用较少的物理内存），导致更频繁的显存操作，可能引起以下现象：  
白屏、花屏、闪屏；  
低RAM内存配置手机上闪退。  
虽然新出的Android5.0的手机整体配置较高（显存较大），但是如果页面中使用大量图片或者过于复杂的CSS样式时同样容易出现白屏、花屏、闪屏现象。

解决硬件加速造成的问题有2个思路，1.降低页面的内存占用，给硬件加速腾出RAM；2.在适当的地方关闭硬件加速。

参考文章：

[《Android硬件加速原理与实现简介》][Android]

[《关于Android硬件加速技术分析》][Android 1]

[20180508162432993]: /images/20220525/0291e0e60d2145be918a44dfef5b12ca.png
[Android]: https://blog.csdn.net/u011403718/article/details/54630760
[Android 1]: https://blog.csdn.net/coloriy/article/details/74395236