Google 為何把 SurfaceView 設計的這么難用？

作者：卻把清梅嗅

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本文由作者授權發(fā)布。

如果你有過 SurfaceView 的使用經歷，那么你一定和我一樣，曾經被它所引發(fā)出 層出不窮的異狀 折磨的 懷疑人生—— 畢竟，作為一個有理想的開發(fā)者，在深入了解 SurfaceView 之前，你很難想通這樣一個問題：

為什么 Google 把 SurfaceView 設計的這么難用？

• 不支持 transform 動畫；
• 不支持半透明混合；
• 移動，大小改變，隱藏/顯示操作引發(fā)的各種問題；

另一方面，即使你對 SurfaceView 使用不多，圖形系統(tǒng) 的這朵烏云依然籠罩在每一位 Android 開發(fā)者的頭頂，來看 Google 對其的 描述：

• SurfaceView 的設計初衷是為了解決什么問題？
• 實際開發(fā)中，SurfaceView 這么 難用 的根本原因是什么？
• 為了解決這些問題，Google 的工程師進行了哪些 嘗試 ？

接下來，讀者可帶著這些問題，跟隨筆者一起，再次回顧 SurfaceView 設計和實現(xiàn)的精彩歷程。

在了解 SurfaceView 的設計初衷之前，讀者首先需要對 Android 現(xiàn)有的圖形架構有一個基本的了解。

截至目前一切正常，但需要指出的是，現(xiàn)有圖形系統(tǒng)的架構設計中還藏了一個線程相關的 隱患 。

1.線程問題

2.動機

現(xiàn)在，我們引用官方文檔的描述，再次重申適用 SurfaceView 的場景：

在需要渲染到單獨的 Surface（例如，使用 Camera API 或 OpenGL ES 上下文進行渲染）時，使用 SurfaceView 進行渲染很有幫助。使用 SurfaceView 進行渲染時，SurfaceFlinger 會直接將緩沖區(qū)合成到屏幕上。

如果沒有 SurfaceView，您需要將緩沖區(qū)合成到屏幕外的 Surface，然后該 Surface 會合成到屏幕上，而使用 SurfaceView 進行渲染可以省去額外的工作。

3.具體思路

1. SurfaceView 與宿主視圖樹結構的關系，以及 挖洞 過程的實現(xiàn)；
2. SurfaceView 與系統(tǒng)服務的通信創(chuàng)建 Surface的實現(xiàn)；

3. SurfaceView 具體繪制流程的實現(xiàn)。

1. 視圖樹與挖洞

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View  { }
   
   

出于安全性的考量，SurfaceView 相關源碼并未直接開放出來，開發(fā)者只能看到自動生成的一個接口類，源碼可以借助梯子在 這里 查閱。

http://aospxref.com/android-10.0.0_r47/xref/frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
@Override
protected void onAttachedToWindow() {
    // ...
    mParent.requestTransparentRegion(SurfaceView.this);   // 1.
    ViewTreeObserver observer = getViewTreeObserver();
    observer.addOnPreDrawListener(mDrawListener);         // 2.
}

@UnsupportedAppUsage
private final ViewTreeObserver.OnPreDrawListener mDrawListener = new ViewTreeObserver.OnPreDrawListener() {
    @Override
    public boolean onPreDraw() {
        updateSurface();                                 // 3.
        return true;
    }
};

protected void updateSurface() {
  // ...
  mSurfaceSession = new SurfaceSession();
  mSurfaceControl = new SurfaceControl.Builder(mSurfaceSession);    // 4
  //...
}
   
   

2. 子圖層類型

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View {

  // SurfaceView 的子圖層類型
  int mSubLayer = APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER;

  // SurfaceView 是否展示在當前窗口的最上方
  // 該方法在挖洞和繪制流程中都有使用，最終影響到用戶的視覺效果
  private boolean isAboveParent() {
    return mSubLayer >= 0;
  }
}

// /frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerPolicyConstants.java
public interface WindowManagerPolicyConstants {
  // ...
  int APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER = -2;
  int APPLICATION_MEDIA_OVERLAY_SUBLAYER = -1;
  int APPLICATION_PANEL_SUBLAYER = 1;
  int APPLICATION_SUB_PANEL_SUBLAYER = 2;
  int APPLICATION_ABOVE_SUB_PANEL_SUBLAYER = 3; 
  // ...
}

   
   

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View {

  public void setZOrderOnTop(boolean onTop) {
      if (onTop) {
          mSubLayer = APPLICATION_PANEL_SUBLAYER;
      } else {
          mSubLayer = APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER;
      }
  }

  public void setZOrderMediaOverlay(boolean isMediaOverlay) {
    mSubLayer = isMediaOverlay ? APPLICATION_MEDIA_OVERLAY_SUBLAYER : APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER;
  }
}


   
   

3.子圖層類型-插曲

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View {
  public void setZOrderMediaOverlay(boolean isMediaOverlay) {
    mSubLayer = isMediaOverlay ? APPLICATION_MEDIA_OVERLAY_SUBLAYER : APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER;
  }
}
   
   

4. 令人頭大的黑屏問題

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View {

  //...
  @Override
  public void draw(Canvas canvas) {
      if (mDrawFinished && !isAboveParent()) {             // 1.
          if ((mPrivateFlags & PFLAG_SKIP_DRAW) == 0) {
              clearSurfaceViewPort(canvas);
          }
      }
      super.draw(canvas);
  } 

  private void clearSurfaceViewPort(Canvas canvas) {
      // ...
      canvas.drawColor(0, PorterDuff.Mode.CLEAR);         // 2.
  }
}

   
   
   
   

    
    

   
   

// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceHolder.java
public interface SurfaceHolder {
  // ...
  public Canvas lockCanvas();

  public void unlockCanvasAndPost(Canvas canvas);
  //...
}

遺憾的是，即使拿到 Canvas，開發(fā)者仍然會受到限制：

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/com/android/internal/view/BaseSurfaceHolder.java
public abstract class BaseSurfaceHolder implements SurfaceHolder {

   private final Canvas internalLockCanvas(Rect dirty, boolean hardware) {
    if (mType == SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS) {
        throw new BadSurfaceTypeException("Surface type is SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS");
    }
    // ...
  }
}

   
   

這里的代碼，筆者引用 羅升陽 的 這篇文章 中的一段來解釋：

https://www.kancloud.cn/alex_wsc/androids/473787

注意，只有在一個 SurfaceView 的繪圖表面的類型不是 SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS 的時候，我們才可以自由地在上面繪制 UI。我們使用 SurfaceView 來顯示攝像頭預覽或者播放視頻時，一般就是會將它的繪圖表面的類型設置為 SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS 。在這種情況下，SurfaceView 的繪圖表面所使用的圖形緩沖區(qū)是完全由攝像頭服務或者視頻播放服務來提供的，因此，我們就不可以隨意地去訪問該圖形緩沖區(qū)，而是要由攝像頭服務或者視頻播放服務來訪問，因為該圖形緩沖區(qū)有可能是在專門的硬件里面分配的。

由此可見，SurfaceView 黑屏問題的原因是綜合且復雜的，無論是通過 setZOrderOnTop() 等方法設置為背景透明（但是會在頁面層級的最上方），亦或者調整布局參數(shù)，都會有大大小小的一些問題。

細心的讀者應該能夠發(fā)現(xiàn)，關于 參考&感謝 一節(jié)，筆者著墨越來越多，原因無他，筆者 從不認為 一篇文章就能夠講一個知識體系講解的面面俱到，本文亦如是。

因此，讀者應該有選擇性查看其它優(yōu)質內容的權利，甚至是為其增加一些簡潔的介紹（因為標題大多都很相似），而不是文章末尾甩一堆 https 開頭的鏈接不知所云。

這也是對這些內容創(chuàng)作者的尊重，如果你喜歡本文，也同樣希望你能夠喜歡下面這些文章。

1. Android源碼-frameworks-SurfaceView

http://aospxref.com/android-10.0.0_r47/xref/frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java

2. Android官方文檔-圖形架構

https://source.android.com/docs/core/graphics

3. Android視圖SurfaceView的實現(xiàn)原理分析 @羅升陽

https://www.kancloud.cn/alex_wsc/androids/473787

4. Android 5.0(Lollipop)中的SurfaceTexture，TextureView, SurfaceView和GLSurfaceView @ariesjzj

全網最全的 Android 音視頻和 OpenGL ES 干貨，都在這了