[譯]理解 RenderThread

原文連接：Understanding the RenderThread

RenderThread 是在 Android Lollipop 中新加入的組件。關於該組件的文檔描述甚少，僅有一個模糊的定義：

RenderThread 是一個由系統管理的線程。較之 UI 線程的延遲，RenderThread 的動畫播放更爲流暢。

爲了解 RenderThread 的工做機制，須要介紹一些基本的概念。

當啓動硬件加速後，Android 使用 「display list」 組件進行繪製而非直接使用 CPU 繪製每一幀。Display List 是一系列繪製操做的記錄，抽象爲 RenderNode 類。

這樣間接的進行繪製操做的優勢頗多：

1. Display List 能夠按需屢次繪製而無須同業務邏輯交互。
2. 特定的繪製操做（如 translation， scale 等）能夠做用於整個 display list 而無須從新分發繪製操做。
3. 當知曉了全部繪製操做後，能夠針對其進行優化：例如，全部的文本能夠一塊兒進行繪製一次。
4. 能夠將對 display list 的處理轉移至另外一個線程（非 UI 線程）。

最後一點剛好是 RenderThread 負責的：在 UI 線程外執行優化操做與將繪製操做分發給 GPU。

在 Lollipop 以前，執行「重」操做的同時對 View 屬性執行動畫（例如在 Activity 間執行 transition 動畫)幾乎不可能。而 Lollipop 及以上的 Android 版本,這類動畫以及其它一些效果（例如 ripple ）卻能夠流暢的執行。這樣的黑科技便源自 RenderThread 的幫助。

渲染工做的真正執行者是 GPU，而 GPU 對於動畫一無所知：執行動畫的惟一途徑即是將每一幀的不一樣繪製操做分發給 GPU，但該邏輯自己不能在 GPU 上執行。而若是在 UI 線程執行該操做，任意的重操做都將阻塞新的繪製指令及時分發，因而動畫便出現了延遲。

如前文所述，RenderThread 能夠處理 display list 流程的某些部分，但要注意到 display list 的建立和修改仍須要在 UI 線程中執行。

那麼動畫是怎樣從不一樣的線程中進行更新的呢？

開啓硬件加速後，Canvas 由 DisplayListCanvas 類實現，該類重載了部分繪製方法，方法參數類型使用 CanvasProperty 對象替換原有的基本類型（例如用 CanvasProperty<Float> 替換 float 類型），CanvasProperty 是原有類型的包裝類。這樣，dislplay list 及其對應的繪製操做即可以在 UI 線程中建立，而繪製方法的參數能夠經過 CanvasProperty 的映射動態地、經過 RenderThread 異步地修改。

實現上述操做還需一步：CanvasProperty 的值須要經過 RenderNodeAnimator 執行動畫操做，RenderNodeAnimator 中包含了動畫的配置及初始值。

此類動畫有一些有趣的特性：

• 目標 DisplayListCanvas 須要手動設置且不可修改
• 該動畫發送後無須關注：動畫開始執行後只能取消（沒有暫停和恢復）且沒法知曉此刻的屬性值
• 能夠設置自定義插值器，插值器將在 RenderThread 執行
• start delay 通常在 RenderThread 上等待

時至今日，能夠經過 RenderThread 執行的動畫以下：

View 屬性 （經過 View 的 animate 方法執行）

• Translation (X, Y, Z)
• Scale (X, Y)
• Rotation (X, Y)
• Alpha
• Circular reveal animation (經過 ViewAnimationUtils 的 createCircularReveal 執行)

Canvas 方法與 Canvas 屬性

• drawCircle(centerX, centerY, radius, paint)
• drawRoundRect(left, top, right, bottom, cornerRadiusX, cornerRadiusY, paint)

Paint 屬性

• Alpha
• Stroke width

彷佛 Google 僅將 Material Design 動畫中所需的繪製操做進行了封裝。

在 Android N 及以上，RenderThread 的能力的得以拓展（例如，AnimatedVectorDrawable 將使用 RenderThread 執行動畫），也許從此 RenderThread 會成爲開放 API。

簡而言之，我能夠在 RenderThread 執行動畫嗎？

依據文檔，不能夠。 除非使用 View.animate 或是 ViewAnimationUtils.createCircularReveal。

經過 Hack ，能夠實現。 對於未開放的組件，咱們均可以經過反射獲取對相關類、方法的引用，經過包裝類以保證類型安全，反射失敗時提供反饋等等。

筆者實現了使用 RenderThread 執行動畫的庫。

使用該庫十分簡單，僅需 3 步：

CanvasProperty<Float> centerXProperty;
CanvasProperty<Float> centerYProperty;
CanvasProperty<Float> radiusProperty;
CanvasProperty<Paint> paintProperty;

Animator radiusAnimator;
Animator alphaAnimator;

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {

    if (!animationInitialised) {

      // 1. create as many CanvasProperty as needed with the initial animation values
      centerXProperty = RenderThread.createCanvasProperty(canvas, initialCenterX);
      centerYProperty = RenderThread.createCanvasProperty(canvas, initialCenterY);
      radiusProperty = RenderThread.createCanvasProperty(canvas, initialRadius);
      paintProperty = RenderThread.createCanvasProperty(canvas, paint);

      // 2. create one or more Animator with the properties you want to animate
      radiusAnimator = RenderThread.createFloatAnimator(this, canvas, radiusProperty, targetRadius);
      alphaAnimator = RenderThread.createPaintAlphaAnimator(this, canvas, paintProperty, targetAlpha);
      radiusAnimator.start();
      alphaAnimator.start();
    }

    // 3. draw to the Canvas
    RenderThread.drawCircle(canvas, centerXProperty, centerYProperty, radiusProperty, paintProperty);
}
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