Android 开发中使用硬件加速

前言

我们平时在开发Android的时候，经常会接触到硬件加速这个词，因为我们一般都是在应用层做开发，几乎不怎么接触硬件，其实操作系统已经把底层硬件封装的很完善了，我们并不需要去写C语言就能开启硬件加速。开启硬件加速其实非常简单

从Android 3.0（API级别11）开始，Android 2D渲染管道支持硬件加速，这意味着在View画布上执行的所有绘图操作都使用GPU。由于启用硬件加速所需的资源增加，您的应用程序将消耗更多的RAM。
如果您的目标API级别>=14，则默认情况下启用硬件加速，但也可以显式启用。如果您的应用程序仅使用标准视图和Drawable，则将其全局打开不应导致任何不利的绘图效果。但是，由于所有2D绘图操作都不支持硬件加速，因此将其打开可能会影响某些自定义视图或绘图调用。问题通常表现为不可见的元素，例外或错误渲染的像素。为了解决这个问题，Android允许在多个级别启用或禁用硬件加速。请参阅控制硬件加速。

控制硬件加速有四个级别：

Application
Activity
Window
View

Application开启硬件加速方式：

<application android:hardwareAccelerated="true" ...>

Activity开启硬件加速方式

<activity android:hardwareAccelerated="false" />

Window开启硬件加速方式

getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);

View关闭硬件加速方式

可以关闭View级别的硬件加速，但是不能在View级别开启硬件加速因为它依赖其它的设置

mView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

获取是否支持硬件加速方法

 //returns true if the View is attached to a hardware accelerated window
View.isHardwareAccelerated()
// returns true if the Canvas is hardware accelerated
Canvas.isHardwareAccelerated()

软件绘制模型：

当应用中需要更新某部分UI时，将会去调用已经内容已经更改的View的invalidate()，这个通知View刷新的消息会传遍整个View的树层（android中View的视图是树形结构）来计算需要从新绘制的区域，这个区域一般称为脏区。这种模型有两种缺点

这种模型将会执行很多代码，比如某个TextView内容改变了，需要调用TextView的invalide()方法来刷新TextView,虽然我们只需要刷新TextView，但是实际上不仅仅刷新了TextView,还刷新了TextView的父控件，同理，也会刷新父控件的父控件。刷新以为着要重新执行onDraw()方法，会执行很多代码。
第二个缺点是可能会隐藏bug,因为系统会从新绘制与脏区域交叉的区域，即使你没有调用invalidate()方法，这种情况下，你依赖于另外的view刷新触发invalidate来刷新自己，但是应用程序在修改，这种情况可能会发生改变，所以因该在无论什么时候，修改了影响视图和数据的代码，我们因该在我们自定义的View中主动调用invalidate()。

硬件加速绘图模型

Android系统仍然使用invalidate（）和draw（）来请求屏幕更新和渲染视图，但是以不同的方式处理实际的图形。 Android系统不是立即执行绘图命令，而是将它们记录在包含视图层次结构的绘图代码输出的显示列表中。另一个优化是Android系统只需要记录和更新由invalidate（）调用标记为脏的视图的显示列表。没有失效的视图可以通过重新发布之前记录的显示列表重新绘制。新的绘图模型包含三个阶段：

使层次结构无效
记录和更新显示列表
绘制显示列表

在硬件加速模型中，就不能依赖与脏区域相交的视图来执行draw（）方法。为了确保Android系统记录视图的显示列表，您必须调用invalidate（）。忘记这样做会导致视图看起来是相同的，即使它已被改变。
使用显示列表也有利于动画性能，因为设置特定属性（如alpha或旋转）不需要使目标视图无效（自动完成）。此优化还适用于具有显示列表的视图（应用程序硬件加速时的任何视图）。例如，假设有一个LinearLayout包含Button上方的ListView。
LinearLayout的显示列表如下所示：
DrawDisplayList（ListView控件）
DrawDisplayList（按钮）
现在假设你想改变ListView的不透明度。在ListView上调用setAlpha（0.5f）后，显示列表现在包含这个：
SaveLayerAlpha（0.5）
DrawDisplayList（ListView控件）
恢复
DrawDisplayList（按钮）

ListView的复杂绘图代码没有执行。相反，系统只更新了更简单的LinearLayout的显示列表。在未启用硬件加速的应用程序中，列表及其父项的绘图代码将再次执行。

限制

开启硬件加速，可以提高程序的绘制效率，提高内容改变时的刷新效率。但是硬件加速不是有百利而无一害的，它还是有它所限制的地方。受到GPU绘制方式的限制，Canvas有些方法在硬件加速开启的时候会失效或者无法正常工作，

总结：

硬件加速就是使用GPU来代替CPU完成绘制的计算工作，它从工作分摊，和绘制机制优化来提升绘制速度。
如果我们在自定义View的时候，绘制操作不支持硬件加速，那么我们可以在自定义View中手动关闭硬件加速。

view.setLayerType(LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

参数
1. 参数为 LAYER_TYPE_SOFTWARE 时，使用软件来绘制 View Layer，绘制到一个 Bitmap，并顺便关闭硬件加速。
2. 参数为 LAYER_TYPE_HARDWARE 时，使用 GPU 来绘制 View Layer，绘制到一个 OpenGL texture（如果硬件加速关闭，那么行为和 VIEW_TYPE_SOFTWARE 一致）。
3. 参数为 LAYER_TYPE_NONE 时，关闭 View Layer。

View Layer 可以加速无 invalidate() 时的刷新效率，但对于需要调用 invalidate() 的刷新无法加速。
View Layer 绘制所消耗的实际时间是比不使用 View Layer 时要高的，所以要慎重使用。