Android屏幕繪製一問到底（無代碼）

前言

週二好呀，今天給你們帶來一點輕鬆簡單的內容，沒有代碼，請享用~

• 高刷手機，60hz，120hz指的是什麼？
• 屏幕的刷新過程。
• 幀率，VSYNC是什麼？
• 單緩存，雙緩存，三緩存。
• 代碼中修改了UI，屏幕是怎麼進行刷新的？
• 若是界面保持靜止不變，屏幕會刷新嗎？圖像會被從新繪製嗎？

高刷手機，60hz，120hz指的是什麼

指的是屏幕的刷新頻率，也就是一秒內屏幕刷新的次數。刷新頻率這個參數是手機出廠就決定的，取決於硬件的固定參數。

高刷手機，通常就是指高刷新率屏幕，也就是大於通常的60hz，好比90hz，120hz等等。它的特色就在於每秒刷新的頻率更高，使得畫面更加流暢，順滑，就算出現丟幀等狀況，畫面還能保證一個穩定性。

屏幕的刷新過程。

屏幕的刷新過程是每一行從左到右，從上到下，順序顯示像素點。當整個屏幕刷新完畢，即一個垂直刷新週期完成，會有短暫的空白期，此時發出 VSync 信號。若是是60hz的手機，那麼每次屏幕刷新的過程佔用時間就是16ms（1000/60）左右。

通常一個圖形界面的繪製，須要CPU準備數據，而後GPU進行繪製，繪製完寫入緩存區，而後屏幕按照刷新頻率來從這個緩存區中取圖形顯示。

因此整個刷新過程是CPU，GPU，屏幕（Display）三方合做的工做關係。

幀率，VSYNC是什麼

幀率，就是GPU一秒內繪製操做的幀數，單位是fps。遊戲中比較常見，越大也就表明越流暢。因此這個參數並非固定值，可是若是屏幕刷新頻率是60hz，你的幀率大於60fps也就浪費了，因此通常狀況下最好是幀率和屏幕刷新頻率保持一致，即一樣是60fps。這樣就能保證一個比較平滑的視覺動畫。

VSync，垂直同步，在Android4.1引進，是一種定時發送繪製信號的機制，它的做用就是讓幀率和屏幕刷新率保持一致，防止跳幀卡頓等等。玩過lol的朋友應該都知道，設置界面就能夠開啓垂直同步選項。

正常若是沒有開啓vsync，屏幕刷新有可能會出現什麼問題呢？

如圖，因爲CPU，GPU繪製圖像的時間不定，因此就有可能會發生卡頓狀況，也就是下一幀的數據沒準備好，沒法正常顯示到屏幕上。

若是咱們開啓vsync，也就是給CPU和GPU規定了開始繪製幀數據的時間。開啓後，系統會每16ms就發送一次vsync信號，CPU收到信號就開始處理數據，而後GPU繪製圖像。這樣就把16ms最大化的利用起來了，只要CPU和GPU在16ms以內把下一幀數據處理好，那麼屏幕就能從緩存區中拿到下一幀數據並顯示出來了。如圖：

因此vsync信號就是爲了保證16ms繪製出一幀的數據出來。使得屏幕每16ms刷新一次，就能用到最新的幀數據了。這樣畫面就是比較流暢的了。

這整個過程其實就在Choreographer類中實現的，包括同步屏障的使用也在其中，下次會具體講到。

單緩存，雙緩存，三緩存

• 單緩存。就是CPU計算好的數據交給GPU，而後GPU進行圖像繪製，最後放到緩存區。而屏幕就直接從這個緩存區中拿到數據並顯示。

可是這樣作有個問題就是，由於Display和GPU都是操做的同一個緩存，就會出現同一個畫面中有不一樣幀的數據。好比屏幕刷新的時候，第二幀還沒繪製完，那麼緩存中就有第二幀數據還有第一幀殘留的數據，這樣顯示出來的畫面就有兩個幀的畫面了，好比畫面撕裂。

• 雙緩存。這個雙緩存就是設計出來解決單緩存問題的。既然Display和GPU不能共用一個緩存，那麼就設計兩個緩存就能夠啦。

FrameBuffer來作顯示輸出，也就是屏幕每次從這個緩存中取圖形數據。BackBuffer用來放下一幀的畫面，也就是CPU每次繪製數據到這個緩存中。而後當CPU完整繪製完下一幀圖形，也就是BackBuffer準備好，屏幕也顯示完上一幀數據的時候，就進行緩存交換，把數據同步到FrameBuffer。而這個緩存交換點，就是vsync信號時刻。

• 三緩存。 Android4.1 引入，通常來講，雙緩存就可以使用了，可是爲何還有一個三緩存呢？看圖：

雙緩存狀況下，若是CPU/GPU處理數據過慢，就會發生上圖的狀況。也就是vsync信號來的時候，上一幀數據還沒繪製完，因而A數據圖片顯示了兩幀的時間，並且因爲vsync來的時候cpu纔開始處理數據，而圖上vsync來的時候，GPU還在處理數據，致使GPU處理完了以後，沒法觸發下一幀數據的處理，浪費了一大半時間。後面狀況相似，只要CPU/GPU處理數據過慢，就會發生Jank（卡頓等問題）

因此這時候就引入了第三個緩存，如圖：

如圖所示，在vsync來的時候，若是GPU還沒處理好數據幀B的圖形，這時候第三個緩存區能夠來處理後面C幀的數據，而後第二個vsync信號來的時候，雖然第三緩存區還在用做處理C幀數據，可是以前的BackBuffer又能夠來緩存下一幀的數據了。

這樣一來，雖然A幀數據仍是顯示了兩個時間點，可是後面因爲有新Buffer的加入，能夠保證後續圖像顯示能正常平滑的顯示了。就至關於多了一個勞動力，能夠最大限度利用好時間。

代碼中修改了UI，屏幕是怎麼進行刷新的？

當咱們用代碼修改了UI，好比使用了setText，修改Textview的值。這時候屏幕不會立刻繪製刷新。而是會調用到invalidate方法請求重繪，而後會向VSYNC服務發送請求，等到下一個VSYNC信號觸發的時候，就開始上面說過的流程，也就是處理數據，繪製圖像，具體所作的工做就是測量—佈局—繪製。接着，屏幕就能夠拿到緩存區中繪製好的圖像並顯示到屏幕上了。

因此任何UI的改變，都要聽從上述所說的VSYNC機制，只是這個過程很短。固然爲了保證最快時間繪製到屏幕上，而不讓其餘消息影響到VSYNC的響應速度，就加入了同步屏障。

若是界面保持靜止不變，屏幕會刷新嗎？圖像會被從新繪製嗎？

首先，屏幕刷新頻率這個是不會變的，也就是每隔16ms左右就會進行一次刷新，而刷新的幀數據就是咱們的程序內部在接收到刷新的vsync信號以後，通過計算繪製後的圖像數據。

可是，app並非每個vsync信號都能接收到的，只有當應用有繪製需求的時候，纔會經過scheduledVsync 方法申請VSYNC信號，而後下一個屏幕刷新的信號才能被咱們的程序所接收到，也就是Choreographer類的onVsync方法才能被執行，而後就開始測量—佈局—繪製等工做了。

因此，若是界面不變化，咱們的程序就收不到VSYNC信號，也就沒法處理數據進行繪製了。只有當須要改變界面的時候，纔會去申請這個屏幕刷新服務，才能接收到VSYNC信號。這種狀況下，屏幕還會進行刷新，只不過刷新的都是一樣的圖像數據。

參考

https://juejin.cn/post/6863756420380196877
https://www.cnblogs.com/frrj/archive/2018/07/30/brief-info-of-android-display.html
https://www.jianshu.com/p/10db590ed9a6

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