Surfaceview浅析
在一般情况下，应用程序的View都是在相同的GUI线程中绘制的。这个主应用程序线程同时也用来处理所有的用户交互（例如按钮单击或者文本输入）。 对于一个View的onDraw()方法，不能够满足将其移动到后台线程中去。因为从后台线程修改一个GUI元素会被显式地禁止的。 当需要快速地更新View的UI，或者当前渲染代码阻塞GUI线程的时间过长的时候，SurfaceView就是解决上述问题的最佳选择。 SurfaceView封装了一个Surface对象，而不是Canvas。因为Surface可以使用后台线程绘制。对于那些资源敏感的操作， 或者那些要求快速更新或者高速帧率的地方，例如使用3D图形，创建游戏，或者实时预览摄像头，这一点特别有用。
下面分别介绍Surface相关的几个类：
Surface
Surface对应了一块屏幕缓冲区，每个window对应一个Surface，任何View都要画在Surface的Canvas上,传统的view共享一块屏幕缓冲区， 所有的绘制必须在UI线程中进行。 关于Surface有如下特点：
1、通过Surface（因为Surface是句柄）就可以获得原生缓冲器以及其中的内容. 2、原始缓冲区（a raw buffer）是用于保存当前窗口的像素数据的. 3、Surface中有一个Canvas成员，专门用于画图的.
可以认为Android中的Surface就是一个用来画图形（graphics）或图像（image）的地方。通常画图是在一个Canvas对象上面进行的， 由此，可以推知一个Surface对象中应该包含有一个Canvas（画布）对象。
SurfaceView
SurfaceView继承自View，但是SurfaceView却有自己的Surface，SurfaceView的源码：
if (mWindow == null) {
mWindow = new MyWindow(this);
mLayout.type = mWindowType;
mLayout.gravity = Gravity.LEFT|Gravity.TOP;
mSession.addWithoutInputChannel(mWindow, mWindow.mSeq, mLayout,
mVisible ? VISIBLE : GONE, mContentInsets);
}
每个SurfaceView创建的时候都会创建一个MyWindow，new MyWindow(this)中的this正是SurfaceView自身， 因此将SurfaceView和window绑定在一起，因为一个window对应一个Surface，因此SurfaceView也就内嵌了一个自己的Surface， 可以认为SurfaceView就是展示Surface中数据的地方，是用来控制Surface中View的位置和尺寸的。
传统View及其派生类的更新只能在UI线程，然而UI线程还同时处理其他交互逻辑，这就无法保证View更新的速度和帧率了， 而SurfaceView可以用独立的线程进行绘制，因此可以提供更高的帧率，例如游戏，摄像头取景等场景就比较适合SurfaceView来实现。
总结一下SurfaceView和view的区别：
SurfaceView是从View基类中派生出来的显示类，直接子类有GLSurfaceView和VideoView，可以看出GL和视频播放以及Camera摄像头一般均使用SurfaceView。 SurfaceView和View最本质的区别在于，surfaceView是在一个新起的单独线程中可以重新绘制画面而View必须在UI的主线程中更新画面。 那么在UI的主线程中更新画面可能会引发问题，比如你更新画面的时间过长，那么你的主UI线程会被你正在画的函数阻塞。那么将无法响应按键，触屏等消息。 当使用surfaceView 由于是在新的线程中更新画面所以不会阻塞你的UI主线程。
SurfaceHolder
SurfaceHolder是一个接口，其作用就像一个关于Surface的监听器，提供访问和控制SurfaceView内嵌的Surface相关的方法。 它通过三个回调方法，让我们可以感知到Surface的创建、销毁或者改变。
在SurfaceView中有一个方法getHolder，可以很方便地获得SurfaceView内嵌的Surface所对应的监听器接口SurfaceHolder。
SurfaceHolder还提供了几个重要的方法：
1、abstract void addCallback(SurfaceHolder.Callbackcallback)：为SurfaceHolder添加一个SurfaceHolder.Callback回调接口。
2、abstract Canvas lockCanvas()：获取一个Canvas对象，并锁定之。所得到的Canvas对象，其实就是Surface中一个成员。
3、abstract Canvas lockCanvas(Rect dirty)：同上。但只锁定dirty所指定的矩形区域，因此效率更高。
4、abstract void unlockCanvasAndPost(Canvas canvas)：当修改Surface中的数据完成后，释放同步锁，并提交改变，然后将新的数据进行展示， 同时Surface中相关数据会被丢失。
2、3、4中的同步锁机制的目的，就是为了在绘制的过程中，Surface中的数据不会被改变。lockCanvas是为了防止同一时刻多个线程对同一canvas写入。
SurfaceHolder.Callback
SurfaceHolder.Callback主要是当底层的Surface被创建、销毁或者改变时提供回调通知，由于绘制必须在Surface被创建后才能进行， 因此SurfaceHolder.Callback中的surfaceCreated 和surfaceDestroyed 就成了绘图处理代码的边界。
SurfaceHolder.Callback中定义了三个接口方法：
1、abstract void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height)：当surface发生任何结构性的变化时 （格式或者大小），该方法就会被立即调用。
2、abstract void surfaceCreated(SurfaceHolder holder)：当surface对象创建后，该方法就会被立即调用。
3、abstract void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)：当surface对象在将要销毁前，该方法会被立即调用。
基本用法
我们知道使用自定义view可以做一些简单的动画效果。它通过不断循环的执行View.onDraw方法，每次执行都对内部显示的图形做一些调整，我们假设 onDraw方法每秒执行20次，这样就会形成一个20帧的补间动画效果。但是现实情况是你无法简单的控制View.onDraw的执行帧数， 这边说的执行帧数是指每秒View.onDraw方法被执行多少次，这是为什么呢？首先我们知道，onDraw方法是由系统帮我们调用的， 我们是通过调用View的invalidate方法通知系统需要重新绘制View，然后它就会调用View.onDraw方法。这些都是由系统帮我们实现的， 所以我们很难精确去定义View.onDraw的执行帧数，这个就是为什么我们这边要了解SurfaceView了，它能弥补View的一些不足。
首先我们先写一个自定义View实现动画效果，AnimateViewActivity.java：
public class AnimateViewActivity extends Activity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(new AnimateView(this)); }
class AnimateView extends View{
float radius = 10;
Paint paint;
public AnimateView(Context context) {
super(context);
paint = new Paint();
paint.setColor(Color.YELLOW);
paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
}
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
canvas.translate(200, 200);
canvas.drawCircle(0, 0, radius++, paint);
if(radius > 100){
radius = 10;
}
invalidate();//通过调用这个方法让系统自动刷新视图 }
}
}
运行上面的Activity，你将看到一个圆圈，它原始半径是10，然后不断的变大，直到达到100后又恢复到10，这样循环显示， 视觉效果上说你将看到一个逐渐变大的圆圈。效果如下：
它能做的只是简单的动画效果，具有一些局限性。首先你无法控制动画的显示速度，目前它是以最快的速度显示，但是当你要更快， 获取帧数更高的动画呢？因为View的帧数是由系统控制的，所以你没办法完成上面的操作。如果你需要编写一个游戏，它需要的帧数比较高， 那么View就无能为力了，因为它被设计出来时本来就不是用来处理一些高帧数显示的。你可以把View理解为一个经过系统优化的， 可以用来高效的执行一些帧数比较低动画的对象，它具有特定的使用场景，比如有一些帧数较低的游戏就可以使用它来完成：贪吃蛇、 俄罗斯方块、棋牌类等游戏，因为这些游戏执行的帧数都很低。但是如果是一些实时类的游戏，如 射击游戏、塔防游戏、RPG游戏等就 没办法使用View来做，因为它的帧数太低了，会导致动画执行不顺畅。所以我们需要一个能自己控制执行帧数的对象，SurfaceView因此诞生了。
那么SurfaceView怎么控制帧数的呢？SurfaceView允许其他线程(不是UI线程)绘制图形(使用Canvas)，根据它这个特性， 你就可以控制它的帧数，你如果让这个线程1秒执行50次绘制，那么最后显示的就是50帧，先看看代码：
public class DemoSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback{
public DemoSurfaceView(Context context) {
super(context);
init(); //初始化,设置生命周期回调方法 }
private void init(){
SurfaceHolder holder = getHolder();
holder.addCallback(this); //设置Surface生命周期回调 }
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width,
int height) {
}
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
}
@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
}
}
上面代码我们在SurfaceView的构造方法中执行了init初始化方法，在这个方法里，我们先获取SurfaceView里的 SurfaceHolder对象， 然后通过它设置Surface的生命周期回调方法，使用DemoSurfaceView类本身作为回调方法代理类。 surfaceCreated方法， 是当SurfaceView被显示时会调用的方法，所以你需要再这边开启绘制的线 程，surfaceDestroyed方法是当SurfaceView被隐藏会销毁时调用的方法， 在这里你可以关闭绘制的线程。上面的例子运行后什么也不显示，因为还没定义一个执行绘制的线程。下面我们修改下代码，使用一个线程绘制一个 逐渐变大的圆圈：
public class DemoSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback{
LoopThread thread;
public DemoSurfaceView(Context context) {
super(context);
init(); //初始化,设置生命周期回调方法 }
private void init(){
SurfaceHolder holder = getHolder();
holder.addCallback(this); //设置Surface生命周期回调 thread = new LoopThread(holder, getContext());
}
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width,
int height) {
}
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
thread.isRunning = true;
thread.start();
}
@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
thread.isRunning = false;
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/* * 执行绘制的绘制线程 * @author Administrator * /
class LoopThread extends Thread{
SurfaceHolder surfaceHolder;
Context context;
boolean isRunning;
float radius = 10f;
Paint paint;
public LoopThread(SurfaceHolder surfaceHolder,Context context){
this.surfaceHolder = surfaceHolder;
this.context = context;
isRunning = false;
paint = new Paint();
paint.setColor(Color.YELLOW);
paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
}
@Override
public void run() {
Canvas c = null;
while(isRunning){
try{
synchronized (surfaceHolder) {
c = surfaceHolder.lockCanvas(null);
doDraw(c);
//通过它来控制帧数执行一次绘制后休息50ms Thread.sleep(50);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(c);
}
}
}
public void doDraw(Canvas c){
//这个很重要，清屏操作，清楚掉上次绘制的残留图像 c.drawColor(Color.BLACK);
c.translate(200, 200);
c.drawCircle(0,0, radius++, paint);
if(radius > 100){
radius = 10f;
}
}
}
}
上面代码编写了一个使用SurfaceView制作的动画效果，它的效果跟上面自定义View的一样，但是这边的SurfaceView可以控制动画的帧数。 在SurfaceView中内置一个LoopThread线程，这个线程的作用就是用来绘制图形，在SurfaceView中实例化一个LoopThread实例， 一般这个操作会放在SurfaceView的构造方法中。然后通过在SurfaceView中的SurfaceHolder的生命周期回调方法中插入一些操作， 当Surface被创建时(SurfaceView显示在屏幕中时)，开启LoopThread执行绘制，LoopThread会一直刷新SurfaceView对象， 当SurfaceView被隐藏时就停止改线程释放资源。这边有几个地方要注意下：
1.因为SurfaceView允许自定义的线程操作Surface对象执行绘制方法，而你可能同时定义多个线程执行绘制，所以当你获取 SurfaceHolder中的Canvas对象时记得加同步操作，避免两个不同的线程同时操作同一个Canvas对象，当操作完成后记得调用 SurfaceHolder.unlockCanvasAndPost方法释放掉Canvas锁。
2.在调用doDraw执行绘制时，因为SurfaceView的特点，它会保留之前绘制的图形，所以你需要先清空掉上一次绘制时留下的图形。 (View则不会，它默认在调用View.onDraw方法时就自动清空掉视图里的东西)。
- 记得在回调方法：onSurfaceDestroyed方法里将后台执行绘制的LoopThread关闭，这里是使用join方法。这涉及到线程如何关闭的问题， 多数人建议是通过一个标志位：isRunning来判断线程是否该停止运行，如果你想关闭线程只需要将isRunning改成false即可， 线程会自动执行完run方法后退出。
SurfaceView设置透明背景的方法
将SurfaceView背景设置为透明其实很简单主要添加以下几句话就可以了.
在SurfaceView创建后设置一下下面的参数：
setZOrderOnTop(true); getHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSLUCENT); 还有在draw方法中绘制背景颜色的时候以下面的方式进行绘制就可以实现SurfaceView的背景透明化, 将上面代码中的 c.drawColor(Color.BLACK); 改为
canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT,Mode.CLEAR); 双缓存(Double-buffer)与黑屏闪烁
1.每个SurfaceView 对象有两个独立的graphic buffer，官方SDK将它们称作"front buffer"和"back buffer"。
2.常规的"double-buffer"会这么做：每一帧的数据都被绘制到back buffer，然后back buffer的内容被持续翻转(flip)到front buffer；屏幕一直显示front buffer。但Android SurfaceView的"double-buffer"却是这么做的：在buffer A里绘制内容， 然后让屏幕显示buffer A; 下一个循环，在buffer B里绘制内容，然后让屏幕显示buffer B; 如此往复。于是，屏幕上显示的 内容依次来自buffer A, B, A, B,....这样看来，两个buffer其实没有主从的分别，与其称之为"front buffer""back buffer"， 不如称之为"buffer A""buffer B"。
3.Android中"double-buffer"的实现机制，可以很好地解释闪屏现象。在第一个"lockCanvas-drawCanvas-unlockCanvasAndPost "循环中，更新的是buffer A的内容；到下一个"lockCanvas-drawCanvas-unlockCanvasAndPost"循环中，更新的是buffer B的内容。 如果buffer A与buffer B中某个buffer内容为空，当屏幕轮流显示它们时，就会出现画面黑屏闪烁现象。
解决方法
出现黑屏是因为buffer A与buffer B中一者内容为空，而且为空的一方还被post到了屏幕。于是有两种解决思路：
1.不让空buffer出现：每次向一个buffer写完内容并post之后，顺便用这个buffer的内容填充另一个buffer。这样能保证两个 buffer的内容是同步的，缺点是做了无用功，耗费性能。
2.不post空buffer到屏幕：当准备更新内容时，先判断内容是否为空，只有非空时才启动"lockCanvas-drawCanvas-unlockCanvasAndPost"这个流程。
双缓存的演示
我们写一个demo，效果是在屏幕上随机画一些彩色的点，每次绘制时不清除上一次的点，这些点是累加的。效果图如下：
整个屏幕是一个MyGameSurfaceView, main.xml文件包含MyGameSurfaceView,代码如下：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="fill_parent" android:orientation="vertical" > <TextView android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/hello" /> <com.MyGame.MyGameSurfaceView android:id="@+id/myview1" android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="fill_parent" /> </LinearLayout> 下面写main activity，我们这里叫MyGameActivity，并且在onResume()中调用myGameSurfaceView1.MyGameSurfaceView_OnResume()， 在onPause()中调用myGameSurfaceView1.MyGameSurfaceView_OnPause()，这两个方法用来启动和关闭后台的绘制进程。
public class MyGameActivity extends Activity { MyGameSurfaceView myGameSurfaceView1; /* Called when the activity is first created. / @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); myGameSurfaceView1 = (MyGameSurfaceView)findViewById(R.id.myview1); } @Override protected void onResume() { // TODO Auto-generated method stub super.onResume(); myGameSurfaceView1.MyGameSurfaceView_OnResume(); } @Override protected void onPause() { // TODO Auto-generated method stub super.onPause(); myGameSurfaceView1.MyGameSurfaceView_OnPause(); } } 下面是MyGameThread.java文件，这是一个典型的后台线程的结构，需要注意的是run()方法中的parent.updateSurfaceView()， 它会调用MyGameSurfaceView里的updateSurfaceView()方法来进行绘制。
下面是MyGameSurfaceView.java文件，这是核心部分。updateSurfaceView()会在前面的线程里循环调用， 这个方法里又调用了 updateStates()和onDraw(canvas)分别用于更新状态和在屏幕绘制。注意updateSurfaceView()是在后台线程调用的，而不是UI线程。
public class MyGameSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback{ SurfaceHolder surfaceHolder; MyGameThread myGameThread = null; private Paint paint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG); Random random; public MyGameSurfaceView(Context context) { super(context); // TODO Auto-generated constructor stub } public MyGameSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); // TODO Auto-generated constructor stub } public MyGameSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyle) { super(context, attrs, defStyle); // TODO Auto-generated constructor stub } @Override public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) { // TODO Auto-generated method stub } @Override public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) { // TODO Auto-generated method stub } @Override public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) { // TODO Auto-generated method stub } public void MyGameSurfaceView_OnResume(){ random = new Random(); surfaceHolder = getHolder(); getHolder().addCallback(this); //Create and start background Thread myGameThread = new MyGameThread(this, 500); myGameThread.setRunning(true); myGameThread.start(); } public void MyGameSurfaceView_OnPause(){ //Kill the background Thread boolean retry = true; myGameThread.setRunning(false); while(retry){ try { myGameThread.join(); retry = false; } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { paint.setStyle(Paint.Style.STROKE); paint.setStrokeWidth(3); int w = canvas.getWidth(); int h = canvas.getHeight(); int x = random.nextInt(w-1); int y = random.nextInt(h-1); int r = random.nextInt(255); int g = random.nextInt(255); int b = random.nextInt(255); paint.setColor(0xff000000 + (r << 16) + (g << 8) + b); canvas.drawPoint(x, y, paint); } public void updateStates(){ //Dummy method() to handle the States } public void updateSurfaceView(){ //The function run in background thread, not ui thread. Canvas canvas = null; try{ canvas = surfaceHolder.lockCanvas(); synchronized (surfaceHolder) { updateStates(); onDraw(canvas); } }finally{ if(canvas != null){ surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas); } } } } 这样我们的demo就完成了。如果你运行了上面的代码，你就会注意到屏幕在两个bitmap之间闪烁，这就是SurfaceView的double-buffer的原因： 当你在绘制Buffer A的时候，Buffer B正在被展示，然后你再画Buffer B，这时Buffer A被展示。因此，我们在Buffer A和Buffer B上是独立的 画了一些随机点，而不是同一个bitmap。这个特性可以解决一些显示性能的问题，但是在这里并不是我们想要的效果。
为了解决这个问题，我们需要在一个独立的bitmap上绘制，然后把这个bitmap绘制到canvas上。
下面我们修改MyGameSurfaceView.java文件如下：
public class MyGameSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback{ SurfaceHolder surfaceHolder; MyGameThread myGameThread = null; int myCanvas_w, myCanvas_h; Bitmap myCanvasBitmap = null; Canvas myCanvas = null; Matrix identityMatrix; private Paint paint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG); Random random; public MyGameSurfaceView(Context context) { super(context); // TODO Auto-generated constructor stub } public MyGameSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); // TODO Auto-generated constructor stub } public MyGameSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyle) { super(context, attrs, defStyle); // TODO Auto-generated constructor stub } @Override public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) { // TODO Auto-generated method stub } @Override public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) { myCanvas_w = getWidth(); myCanvas_h = getHeight(); myCanvasBitmap = Bitmap.createBitmap(myCanvas_w, myCanvas_h, Bitmap.Config.ARGB_8888); myCanvas = new Canvas(); myCanvas.setBitmap(myCanvasBitmap); identityMatrix = new Matrix(); } @Override public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) { // TODO Auto-generated method stub } public void MyGameSurfaceView_OnResume(){ random = new Random(); surfaceHolder = getHolder(); getHolder().addCallback(this); //Create and start background Thread myGameThread = new MyGameThread(this, 200); myGameThread.setRunning(true); myGameThread.start(); } public void MyGameSurfaceView_OnPause(){ //Kill the background Thread boolean retry = true; myGameThread.setRunning(false); while(retry){ try { myGameThread.join(); retry = false; } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { paint.setStyle(Paint.Style.STROKE); paint.setStrokeWidth(3); //int w = myCanvas.getWidth(); //int h = myCanvas.getHeight(); int x = random.nextInt(myCanvas_w-1); int y = random.nextInt(myCanvas_h-1); int r = random.nextInt(255); int g = random.nextInt(255); int b = random.nextInt(255); paint.setColor(0xff000000 + (r << 16) + (g << 8) + b); myCanvas.drawPoint(x, y, paint); canvas.drawBitmap(myCanvasBitmap, identityMatrix, null); } public void updateStates(){ //Dummy method() to handle the States } public void updateSurfaceView(){ //The function run in background thread, not ui thread. Canvas canvas = null; try{ canvas = surfaceHolder.lockCanvas(); synchronized (surfaceHolder) { updateStates(); onDraw(canvas); } }finally{ if(canvas != null){ surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas); } } } } 处理思路是在surfaceCreated()中按照SurfaceView的尺寸创建一个bitmap，叫做myCanvasBitmap，我们需要注意不能在 MyGameSurfaceView_OnResume()中创建，因为MyGameSurfaceView_OnResume()调用时SurfaceView可能没有初始化完成。 然后我们再建立一个新的canvas，叫做myCanvas。现在可以调用myCanvas.setBitmap(myCanvasBitmap)来指定myCanvas绘制的 bitmap。那么myCanvas上绘制的任何东西都将绘制在myCanvasBitmap上。
在onDraw()方法中，我们在myCanvas上绘制，而不是方法参数中的canvas，所以所有的绘制都会画在myCanvasBitmap上，因为 myCanvas和myCanvasBitmap是关联的。然后我们把这个bitmap画到方法参数的这个canvas中就可以了，这里我们使用identity matrix，通过 调用canvas.drawBitmap(myCanvasBitmap, identityMatrix, null)实现。
SurfaceView原理分析
SurfaceView原理分析参考如下：
Android视图SurfaceView的实现原理分析
Android SurfaceView 源码分析及使用
Graphics architecture
正文到此结束
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