OpenGL ES 高級進階：EGL及GL線程

時間 2019-11-07

標籤 opengl 高級進階 egl 線程简体版

原文原文鏈接

你們好，這是個人OpenGL ES 高級進階系列文章，在個人github上有一個與本系列文章對應的項目，歡迎關注，連接：github.com/kenneycode/…git

今天給你們介紹EGL和GL線程，EGL是OpenGL ES開發中很重要的一部分，特別是當想實現一些比較複雜的功能時，就有必要去了解EGL，另外，瞭解EGL也對掌握渲染底層的基礎原理很重要，我認爲是OpenGL ES開發者邁向一個新臺階必須要掌握的東西，而GL線程則是一個與EGL環境綁定了的線程，綁定後能夠在這個線程中執行GL操做。github

EGL它是個什麼東西呢？一句總結就是：EGL是鏈接OpenGL ES與本地窗口系統的橋樑。編程

如何理解這句話呢？咱們知道OpenGL是跨平臺的，可是不一樣平臺上的窗口系統是不同的，它就須要一個東西幫助OpenGL與本地窗口系統進行對接、管理及執行GL命令等。多線程

這聽起來挺底層的，咱們爲何須要去了解這個呢？我舉幾個例子，好比你想把你的GL邏輯多線程化，以提高效率，若是不瞭解EGL，直接把GL操做簡單地拆分到多個線程中執行，會發現有問題，後文也會提到，再好比，你想用MediaCodec作視頻編解碼，你會發現，也經常須要了解EGL，特別是當你想在編碼前、解碼後作OpenGL特效處理時，好比將原視頻進行OpenGL ES特效渲染而後編碼保存，或者是解碼原視頻而後進行OpenGL ES特效渲染再顯示出來。編碼時須要將要編碼的幀渲染到MediaCodec給你的一塊surface上，而這些操做須要有EGL才能作，而解碼時是解碼到一塊你本身指定的surface上，此時你也沒有一個現成的EGL環境，若是你想解碼出來先用OpenGL ES作些特效處理再顯示出來，那麼這時也須要EGL環境。ide

爲了讓你們直接感受一下EGL所起的做用，咱們來試試幾段代碼，一段是咱們很熟悉的GLSurfaceView的Renderer的代碼，咱們能夠在回調中作GL操做，好比這裏咱們建立一個texture：編碼

glSurfaceView.setRenderer(object : GLSurfaceView.Renderer {
            
    override fun onDrawFrame(gl: GL10?) {
    }

    override fun onSurfaceChanged(gl: GL10?, width: Int, height: Int) {
    }

    override fun onSurfaceCreated(gl: GL10?, config: EGLConfig?) {
        
        val textures = IntArray(1)
        GLES30.glGenTextures(textures.size, textures, 0)
        val imageTexture = textures[0]
        
    }

})
複製代碼

若是你查看這個texture的值，會發現它大於0，也就是建立成功了，另外也能夠經過OpenGL ES的方法GLES30.glIsTexture(imageTexture)來判斷一個texture是否是合法的texture。spa

若是咱們把上述建立texture的操做放到主線程中會怎樣？線程

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        val textures = IntArray(1)
        GLES30.glGenTextures(textures.size, textures, 0)
        val imageTexture = textures[0]

    }

}
複製代碼

咱們會發現，這時建立出來的texture是0，也就是建立失敗了，其實不僅是建立texture失敗，其它GL操做一概會失敗。code

若是放到一個子線程中呢？cdn

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        Thread {

            val textures = IntArray(1)
            GLES30.glGenTextures(textures.size, textures, 0)
            val imageTexture = textures[0]
            
        }.start()
    }

}
複製代碼

效果是同樣的，也會失敗，爲何？緣由就是在一個沒有EGL環境的線程中調用了OpenGL ES API，那如何讓一個線程擁有EGL環境？建立EGL環境，步驟還很多，一共有如下幾個步驟：

獲取顯示設備
```
eglDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY)
複製代碼
```
這裏獲取的是default的顯示設備，大多數狀況下咱們都是獲取default，由於大多數狀況下設備只有一個屏幕，本文也只討論這種狀況。
初始化顯示設備
```
val version = IntArray(2)
EGL14.eglInitialize(eglDisplay, version, 0, version, 1)
複製代碼
```
這裏初始化完成後，會返回給咱們支持的EGL的最大和最小版本號。
選擇config
```
val attribList = intArrayOf(
    EGL14.EGL_RED_SIZE, 
    8, 
    EGL14.EGL_GREEN_SIZE, 
    8, 
    EGL14.EGL_BLUE_SIZE, 
    8, 
    EGL14.EGL_ALPHA_SIZE, 
    8,
    EGL14.EGL_RENDERABLE_TYPE, 
    EGL14.EGL_OPENGL_ES2_BIT or EGLExt.EGL_OPENGL_ES3_BIT_KHR, 
    EGL14.EGL_NONE
)
val eglConfig = arrayOfNulls<EGLConfig>(1)
val numConfigs = IntArray(1)
EGL14.eglChooseConfig(
    eglDisplay, 
    attribList, 
    0, 
    eglConfig, 
    0, 
    eglConfig.size,
    numConfigs, 
    0
)
複製代碼
```
這步操做告訴系統咱們指望的EGL配置，而後系統返回給咱們一個列表，按配置的匹配程度排序，由於系統不必定有咱們指望的配置，所以要經過查詢讓系統返回儘量接近的配置。

attribList是咱們指望的配置，咱們這裏的配置是將RGBA顏色深度設置爲8位，並將OpenGL ES版本設置爲2和3，表示同時支持OpenGL 2和OpenGL 3，最後以一個EGL14.EGL_NONE做爲結束符。

eglConfig是返回的儘量接近咱們指望的配置的列表，一般咱們取第0個來使用，即最符合咱們指望配置。
建立EGL Context
```
eglContext = EGL14.eglCreateContext(
    eglDisplay, 
    eglConfig[0], 
    EGL14.EGL_NO_CONTEXT,
    intArrayOf(EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 3, EGL14.EGL_NONE), 
    0
)
複製代碼
```
eglDisplay便是以前建立的顯示設備，注意第三個參數，它是指定一個共享的EGL Context，共享後，2個EGL Context能夠相互使用對方建立的texture等資源，默認狀況下是不共享的，但不是全部資源都能共享，例如program就是不共享的。
建立EGL Surface
```
val surfaceAttribs = intArrayOf(EGL14.EGL_NONE)
eglSurface = EGL14.eglCreatePbufferSurface(
    eglDisplay, 
    eglConfig[0], 
    surfaceAttribs, 
    0
)
複製代碼
```
EGL Surface是什麼東西？能夠理解成是一個用於承載顯示內容的東西，這裏有2種EGL Surface能夠選擇，一種是window surface，一種是pbuffer surface，若是咱們建立這個EGL環境是爲了跟一塊Surface綁定，例如但願給Surface View建立一個EGL環境，使用OpenGL ES渲染到Surface View上，那麼就要選擇window surface，對應的建立方法爲：
```
EGL14.eglCreateWindowSurface(
    eglDisplay, 
    eglConfig[0], 
    surface, 
    surfaceAttribs, 
    0
)

複製代碼
```
其中surface就是這個Surface View對應的surface。若是咱們不須要渲染出來看，那麼就能夠建立一個pbuffer surface，它不和surface綁定，不須要傳surface給它，這也稱爲離屏渲染，本文中將建立pbuffer surface。

這裏提一個細節，如今的surface所對應的buffer通常都是雙buffer，以便於一個buffer正在顯示的時候，有另外一個buffer可用於渲染，正在顯示的buffer稱爲front buffer，正在渲染的buffer稱爲back buffer，若是要渲染到surface上，必須在渲染後調用EGL14.eglSwapBuffers(eglDisplay, eglSurface)將顯示buffer和渲染buffer進行交換纔會生效，不然會一直渲染到back buffer上，這個buffer沒法變成front buffer顯示到surface上。
綁定EGL

前面的幾個步驟，咱們把一些須要建立的東西都建立好了，下面就要將EGL綁定到線程上讓它具體有EGL環境：
```
EGL14.eglMakeCurrent(
    eglDisplay, 
    eglSurface, 
    eglSurface, 
    eglContext
)

複製代碼
```
注意，一個線程只能綁定一個EGL環境，若是以前綁過其它的，後面又綁了一個，那就會是最後綁的那個。

至此，就能讓一個線程擁有EGL環境了，此後就能夠順利地作GL操做了。

好，咱們看一下咱們的例子代碼：

Thread {

    val egl = EGL()
    egl.init()

    egl.bind()

    val textures = IntArray(1)
    GLES30.glGenTextures(textures.size, textures, 0)
    val imageTexture = textures[0]
    assert(GLES30.glIsTexture(imageTexture))

    egl.release()

}.start()

複製代碼

代碼很簡單，只是爲了驗證是否有了EGL環境，就不寫複雜的操做了，EGL就是對前文所述的操做的一個封裝類，init()方法對應了獲取顯示設備、初始化顯示設備、選擇config、建立EGL Context和建立EGL Surface，bind()方法對應了eglMakeCurrent()。

EGL實際上能玩的花樣不少，我封裝了一個EGL和GL線程庫：GLKit(github.com/kenneycode/…)，有了這個庫，能夠方便地使用EGL及自帶EGL環境的線程，快速實現用OpenGL ES渲染到SurfaceView、TextureView上，以及實現OpenGL ES多線程編程，歡迎有須要的朋友取用，我也爲這個庫寫了demo，感興趣的朋友能夠去看看：

好，看到這，也許有朋友想問了，爲何咱們使用GLSurfaceView的時候，就徹底不須要去管這堆東西呢？那是由於GLSurfaceView幫你封裝好啦，你們若是去看過GLSurfaceView的源碼，就會發現它裏面也是按前文所說的步驟一步一步先建立好EGL環境的，它裏面有一個GLThread類，就是一個綁定了EGL環境的線程，源碼邏輯大體是這樣的：

while(...) {
    ...
    mEglHelper.start();    // 獲取顯示設備、初始化顯示設備、選擇config、建立EGL Context
    ...
    mEglHelper.createSurface();    // 建立EGL Surface並綁定EGL Context
    ...
    回調Renderer的onSurfaceCreated()
    ...     
    回調Renderer的onSurfaceChanged ()
    ...
    回調Renderer的onDrawFrame()
    ...
    mEglHelper.swap();  // eglSwapBuffer
    ...           
}

複製代碼

看到這，你們知道爲何咱們在GLSurfaceView的Renderer回調方法中能使用OpenGL ES API了吧？由於在回調前，它就給你建立好EGL環境並綁定好了。

代碼在我github的OpenGLESPro項目中，本文對應的是SampleEGL，項目連接：github.com/kenneycode/…

感謝閱讀！