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在Android系统中应用层负责绘制，系统层负责渲染，通过进程间通信把应用层需要绘制的数据传递到系统层，系统层服务通过刷新机制把数据更新到屏幕上，图形显示系统采用的是C/S架构。

Android中View绘制需要三个步骤，通过Measure和Layout来确定当前需要绘制的View所在的大小和位置，接着通过Draw绘制到suface。

Measure用深度优先原则递归得到所有视图的宽和高，获取当前View的正确宽度childWidthMeasureSpec和高度childHeightMeasureSpec之后，可以调用它的成员函数Measure来设置大小。如果当前正在测量的子视图是一个视图容器，那么它又会重复执行操作，直到它的所有子孙视图的大小测量完成为止。Layout也是采用深度优先原则递归得到所有视图的位置，当子View在应用程序窗口左上角的位置确定后，再结合它在前面测量过程中确定的宽度和高度，就可以完全确定它在应用程序窗口中的布局。Draw采用两种绘制方式，分别是软件绘制（CPU）和硬件加速（GPU），硬件加速是在Android 3.0开始采用的。

硬件加速的优点是UI的显示和绘制的效率高于CPU绘制，但它也存在明显的缺点，GPU的功耗比CPU高，造成耗电问题；某些接口和函数不支持硬件加速，造成兼容问题；使用OpenGL的接口至少需要8MB内存，造成内存过大问题。

将数据渲染到屏幕上，是通过系统级进程中的SufaceFlinger服务来实现的，应用层绘制到缓存区，SufaceFlinger把缓存区数据渲染到屏幕，由于是两个不同的进程，所以Android的匿名共享内存SharedClient缓存需要显示的数据来达到目的。

FPS代表每秒传递的帧数，Android系统每隔16ms发出VSYNC（垂直中断）信号，触发对UI进行渲染，如果每次渲染都成功，这样就能达到流畅的画面所需的60FPS。如果未能在16ms内发出信号，触发对UI进行渲染，就会造成丢帧现象，用户会感到卡顿不流畅。

Android 4.1版本推出了Project Butter。Project Butter对Android Display进行了重构，引入三个核心元素：VSYNC、Triple Buffer和Choreographer。

VSYNC是一种定时中断，一旦受到VSYNC中断，CPU就开始处理各帧数据。Choreographer起一个调度的作用，将绘制工作统一到VSYNC某个时间点上，使应用的绘制工作有序。Triple Buffer是第三块绘制的Buffer，减少显示内容的延迟，之前采用的是双缓冲，所谓的双缓冲就是使用两个缓冲区，其中一个称为Front Buffer，另外一个成为Back Buffer，UI在Back Buffer中绘制，然后再和Front Buffer交换，渲染到显示设备中，当两个Buffer不够用时，就会采用三级缓冲来增强。

下图是Android 4.1之前未加入VSYNC的绘制流程图：

Display显示第0帧数据，此时CPU和GPU渲染第1帧画面，而且赶在Display显示下一帧前完成，因为渲染及时，Display在第0帧显示完成后，也就是第1个VSync后，正常显示第1帧。 由于某些原因，比如CPU资源被占用，系统没有及时地开始处理第2帧，直到第2个VSync快来前才开始处理 ，第2个VSync来时，由于第2帧数据还没有准备就绪，显示的还是第1帧。就出现了所谓的“Jank”。 当第2帧数据准备完成后，它并不会马上被显示，而是要等待下一个VSync。

下图是Android 4.1加入VSYNC的绘制流程图：

CPU/GPU根据VSYNC信号同步处理数据，可以让CPU/GPU有完整的16ms时间来处理数据，减少了jank。

双缓冲下当CPU和GPU处理时间过长时流程图如下：

当CPU/GPU的处理时间超过16ms时，在第二个16ms时间段内，Display应该显示B帧，但因为GPU还在处理B帧，导致A帧重复显示。并且在第二个16ms内，CPU什么事情都做不了，这是因为A Buffer由Display在使用，B Buffer由GPU在使用。

三级缓冲绘制图如下：

当第一次VSync发生后，CPU不用再等待了，它会使用第三个buffer C来进行下一帧数据的准备工作。虽然对缓冲区C的处理所需时间同样超过了16ms，但这并不影响显示屏，第2次VSync到来后，它选择buffer B进行显示;而第3次VSync时，它会接着采用C，而不是像double buffering中所看到的情况一样只能再显示一遍B了。这样子就有效地降低了jank。

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