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  • Choreographer解析

    Choreographer_舞蹈编导

    为什么叫舞蹈编导,因为舞蹈是由节奏的,节奏是每个点位动作的快慢控制,跳舞时节奏很重要,编舞者控制节奏。视图刷新也是如此,不是说你想刷就能刷,一切要按照底层信号要求的节奏来。

    理解屏幕刷新频率

    刷新频率:每秒钟刷新屏幕的次数,从缓存中取出每一帧,显示到屏幕上的速度。
    帧率:GPU/CPU生成每一帧画面图像,存入缓存中的速度。
    一般情况下帧率是大于刷新频率的,每个设备的刷新频率固定,与硬件相关,若帧率是刷新率的两倍,两张图像画面,只能有一个现实到屏幕上,也就是说生产画面的速度要大于显示画面的速度。典型的生产者-消费者模式。
    屏幕刷新过程:从左到右刷新一行,然后垂直刷新,再一行..,直到屏幕刷新完毕。每一次刷新,都是这一个过程,刷新一次后,中间有一个期间,刷新率太高,每秒60帧左右,人眼无法感知。
    tearing:若帧率大于刷新率,会导致在刷新前一帧还未开始时,缓存已经被新一帧覆盖一部分,那么在刷新前一帧时,现显示的一部分是新一帧内容。会导致画面前后帧上下重叠。这种情况技术上称之tearing,画面撕裂的意思。
    解决方案:增加缓存到两个缓存,CPU生成帧存入一个缓存A,屏幕取出帧存入另一个缓存B,解决了一个缓存导致生产者与消费者不同步的问题。增加Vsync同步信号,负责调度将A缓存拷贝到B缓存,显示取出的就是一个完整帧的画面。Vsync信号在一帧刷新完的中间期间产生,A到B的复制(交换地址即可),进入下一次刷新,并通知生产者gpu/cpu继续生产帧,只有收到Vsync信号,生产者才会生产帧。因此,可使帧率与刷新率保持同步,消耗一次才生成一次。
    掉帧:若Vsync信号发出时,A缓存正在被生产者锁住生产,gpu绘制生产帧时间超过信号发出时刻一点,此时不会复制。导致B缓存仍是老帧,下一次周期与前一次刷新相同的帧。当gpu生产结束后,此时刷新老数据的刷新周期中,还没有Vsync信号,则gpu空闲
    掉帧解决方案:再增加一个缓存到三个缓存。当有缓存锁住时复制他前面的上一次被锁住的另一个缓存。

    Android平台提供两种信号,一种是硬件信号,另一种是软件信号,由SurfaceFlinger进程的一个线程定时发出,硬件信号由硬件发出。
    App进程若要通过gpu实现图像绘制,需要在接收到Vsync信号的条件下进行,因此,App进程访问SurfaceFlinger进程获取这个信号,再进行gpu绘制。

    Choreographer就是负责获取Vsync同步信号并控制App线程(主要是主线程绘图)完成图像绘制的类。


    Choreographer单例

    在Android系统中主要是主线程负责UI绘制,其他线程也可以绘制,如SurfaceView,这里以主线程UI绘制进行介绍。

    每个线程中保存一个Choreographer实例对象。

    Choreographer#sThreadInstance静态对象。

    private static final ThreadLocal<Choreographer> sThreadInstance =
                new ThreadLocal<Choreographer>() {
        @Override
        protected Choreographer initialValue() {
            Looper looper = Looper.myLooper();
            if (looper == null) {
                //抛出异常。
            }
            return new Choreographer(looper);
        }
    };
    

    线程本地存储ThreadLocal变量,Choreographer类型,在线程中初始化变量时,创建Choreographer对象,绑定主线程Looper。

    每个窗体旗下ViewRootImpl均使用同一个Choregrapher对象,它承担控制大部分视图绘制节奏的工作。


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