SurfaceView的那点事儿

小小工匠

发布于 2021-08-16 10:34:17

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发布于 2021-08-16 10:34:17

文章被收录于专栏：小工匠聊架构

View之孪生兄弟-SurfaceView

概述

Android系统中提供了View进行绘图处理，View可以满足大部分的绘图需求，但是在某些时候却力不从心，特别是进行一些开发的时候。

一般的View通过刷新来重绘视图，Android系统通过发出VSYNC信号来进行屏幕的重绘，刷新的时间间隔是16ms。

如果在16ms内View完成了所需要执行的操作，那么用户在视觉上就不会产生卡顿的感觉；而如果执行的逻辑太多，特别是需要频繁刷新的界面，如游戏界面，那么就会不断的阻塞主线程，从而导致界面卡顿。

我们经常在log中可以看到

SKipped 47 frames! The application may be doing too much work on its main Thread

这种告警产生的很多原因就是在绘制的过程中，处理逻辑太多造成的。

为了避免这种问题，Android提供了SurfaceView来解决这个问题。

SurfaceView和View的区别

SurfaceView和View的区别：

View主要适用于主动更行的情况，而SurfaceView适用于被动更新，例如频繁的刷新。
View在主线程中对画面进行，而SurfaceView通常会在一个子线程中进行页面的刷新
View在绘图时没有使用双缓冲机制，而SurfaceView在底层实现了双缓冲机制

总之，如果你的自定义View需要频繁刷新，或者刷新时处理的数据量比较大时，就可以考虑使用SurfaceView替代View了。

SurfaceView的使用

SurfaceView的使用虽然比View要复杂，但是SurfaceView在使用时有一套使用的模板代码，大部分的SurfaceView绘图操作都可以套用这样的模板代码来进行编写。

通常情况下，使用以下步骤来创建一个SurfaceView的模板

创建SurfaceView

创建自定义的SurfaceView 继承自 SurfaceView，并且实现两个接口：SurfaceHolder.Callback 和 Runnable。

代码如下：

对于SurfaceHolder.Callback接口

public class SurfaceViewTemplate extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback ,Runnable {
    .......
}

实现SurfaceHolder.Callback和Runnable接口，需要重写以下方法

  /**
     * SurfaceView创建
     * @param holder
     */
    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

    }

    /**
     * SurfaceView改变
     * @param holder
     * @param format
     * @param width
     * @param height
     */
    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }


    /**
     * SurfaceView销毁
     * @param holder
     */
    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

    }

对于Runnable接口，无需多说，需要重写run方法

    @Override
    public void run() {

    }

初始化SurfaceView

在自定义的SurfaceView的构造方法中，需要对SurfaceView进行初始化。

一般我们通常定义以下三个成员变量

    //SurfaceHolder
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
    // 用于绘图的Canvas
    private Canvas mCanvas;
    // 子线程标志位
    private boolean mIsDrawing;

初始化方法就是对SurfaceHolder进行初始化，然后通过以下代码来初始化一个SurfaceHolder对象，并注册SurfaceHolder的回调方法。

mSurfaceHolder = getHolder();
mSurfaceHolder.addCallback(this);

另外两个成员变量mCanvas和标志位。

Canvas不必多说，和在View的onDraw方法中使用Canvas绘图一样。

另外一个标志位，则是用来控制子线程的。 SurfaceView通常会起一个子线程来进行绘制，而这个标志位就可以控制子线程。

使用SurfaceView

通过SurfaceHolder对象的lockCanvas()方法，就可以获取当前的Canvas绘图对象。

不过需要注意的是，获取到的Canvas对象还是继续上次的Canvas对象，而不是一个新的对象。因此，之前的绘图操作将会被保留，如果需要擦除，则可以在绘制前，通过drawColor()方法来机型清屏操作。

绘制的时候，充分利用SurfaceView的三个回调方法，在surfaceCreated方法中开启子线程进行绘制，而子线程使用一个while(mIsDrawing)的循环来不停的绘制，并通过unlockCanvasAndPost(mCanvas)方法对画布内容进行提交。

整个SurfaceView的模板代码如下：

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.util.AttributeSet;
import android.view.SurfaceHolder;
import android.view.SurfaceView;

/**
 * MyApp
 *
 * @author Mr.Yang on 2016-04-22  15:59.
 * @version 1.0
 * @desc
 */
public class SurfaceViewTemplate extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {

    //SurfaceHolder
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
    // 用于绘图的Canvas
    private Canvas mCanvas;
    // 子线程标志位
    private boolean mIsDrawing;


    /**
     * 构造函数
     *
     * @param context
     */
    public SurfaceViewTemplate(Context context) {
        super(context);
        initView();
    }

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param context
     * @param attrs
     */
    public SurfaceViewTemplate(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        initView();
    }

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param context
     * @param attrs
     * @param defStyleAttr
     */
    public SurfaceViewTemplate(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initView();
    }


    /**
     * 初始化，在构造函数中调用
     */
    private void initView() {

        mSurfaceHolder = getHolder();
        mSurfaceHolder.addCallback(this);

        setFocusable(true);
        setFocusableInTouchMode(true);

        this.setKeepScreenOn(true);
        //mSurfaceHolder.setFormat(PixelFormat.OPAQUE);

    }

    /**
     * SurfaceView创建
     *
     * @param holder
     */
    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

        mIsDrawing = true;
        new Thread(this).start();

    }

    /**
     * SurfaceView改变
     *
     * @param holder
     * @param format
     * @param width
     * @param height
     */
    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }


    /**
     * SurfaceView销毁
     *
     * @param holder
     */
    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = false;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (mIsDrawing) {
            draw();
        }
    }

    /**
     *
     */
    private void draw() {
        try {
            mCanvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
            // draw something
        } catch (Exception e) {

        } finally {
            if (mCanvas != null) {
                mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(mCanvas);
            }
        }
    }
}

以上的代码基本可以满足大部分的SurfaceView绘图需求，需要注意的是 将mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(mCanvas)放到finally中确保每次都能讲内容提交

SurfaceView实例

正弦曲线

要绘制一个正弦曲线，只需要不断地改变横纵坐标的值，并让他们满足正弦函数即可，因此使用一个Path对象来保存正弦函数上的坐标点，在子线程While循环中，不断的改变横纵坐标的值。

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.Paint;
import android.graphics.Path;
import android.util.AttributeSet;
import android.view.SurfaceHolder;
import android.view.SurfaceView;

/**
 * MyApp
 *
 * @author Mr.Yang on 2016-04-22  22:17.
 * @version 1.0
 * @desc
 */
public class SinView extends SurfaceView
        implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {

    private SurfaceHolder mHolder;
    private Canvas mCanvas;
    private boolean mIsDrawing;
    private int x = 0;
    private int y = 0;
    private Path mPath;
    private Paint mPaint;

    public SinView(Context context) {
        super(context);
        initView();
    }

    public SinView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        initView();
    }

    public SinView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyle) {
        super(context, attrs, defStyle);
        initView();
    }

    private void initView() {
        mHolder = getHolder();
        mHolder.addCallback(this);
        setFocusable(true);
        setFocusableInTouchMode(true);
        this.setKeepScreenOn(true);
        mPath = new Path();
        mPaint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
        mPaint.setColor(Color.RED);
        mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        mPaint.setStrokeWidth(10); // 设置画笔宽度
        mPaint.setStrokeCap(Paint.Cap.ROUND); // 设置转弯处为圆角
        mPaint.setStrokeJoin(Paint.Join.ROUND);//结合处为圆角
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = true;
        mPath.moveTo(0, 400);
        new Thread(this).start();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder,
                               int format, int width, int height) {
    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = false;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (mIsDrawing) {
            draw();
            x += 1;
            y = (int) (100 * Math.sin(x * 2 * Math.PI / 180) + 400);
            mPath.lineTo(x, y);
        }
    }

    private void draw() {
        try {
            mCanvas = mHolder.lockCanvas();
            // SurfaceView背景
            mCanvas.drawColor(Color.WHITE);
            mCanvas.drawPath(mPath, mPaint);
        } catch (Exception e) {
        } finally {
            if (mCanvas != null)
                mHolder.unlockCanvasAndPost(mCanvas);
        }
    }
}

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;

public class SinViewAct extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(new SinView(this));
    }
}

最后的样子：

绘图板

通过Path对象记录手指滑动的路径来进行绘图，在SurfaceView的onTouchEvent（）中记录Path路径。

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.Paint;
import android.graphics.Path;
import android.util.AttributeSet;
import android.view.MotionEvent;
import android.view.SurfaceHolder;
import android.view.SurfaceView;

/**
 * MyApp
 *
 * @author Mr.Yang on 2016-04-22  22:02.
 * @version 1.0
 * @desc
 */
public class SimpleDraw extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {
    //SurfaceHolder
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
    // 用于绘图的Canvas
    private Canvas mCanvas;
    // 子线程标志位
    private boolean mIsDrawing;


    private Path mPath;
    private Paint mPaint;


    /**
     * 构造函数
     *
     * @param context
     */
    public SimpleDraw(Context context) {
        super(context);
        initView();
    }

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param context
     * @param attrs
     */
    public SimpleDraw(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        initView();
    }

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param context
     * @param attrs
     * @param defStyleAttr
     */
    public SimpleDraw(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initView();
    }


    /**
     * 初始化，在构造函数中调用
     */
    private void initView() {

        mSurfaceHolder = getHolder();
        mSurfaceHolder.addCallback(this);

        setFocusable(true);
        setFocusableInTouchMode(true);

        this.setKeepScreenOn(true);
        //mSurfaceHolder.setFormat(PixelFormat.OPAQUE);

        mPath = new Path();
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.BLUE);
        mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        mPaint.setStrokeWidth(10.0f);

    }

    /**
     * SurfaceView创建
     *
     * @param holder
     */
    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

        mIsDrawing = true;
        new Thread(this).start();

    }

    /**
     * SurfaceView改变
     *
     * @param holder
     * @param format
     * @param width
     * @param height
     */
    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }


    /**
     * SurfaceView销毁
     *
     * @param holder
     */
    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = false;
    }

    @Override
    public void run() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        while (mIsDrawing) {
            draw();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        // 50 - 100
        if (end - start < 100) {
            try {
                Thread.sleep(100 - (end - start));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     *
     */
    private void draw() {
        try {
            mCanvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
            // draw something
            mCanvas.drawColor(Color.WHITE);
            mCanvas.drawPath(mPath, mPaint);
        } catch (Exception e) {

        } finally {
            if (mCanvas != null) {
                mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(mCanvas);
            }
        }
    }

    @Override
    public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
        int x = (int) event.getX();
        int y = (int) event.getY();
        switch (event.getAction()) {
            case MotionEvent.ACTION_DOWN:
                mPath.moveTo(x, y);
                break;
            case MotionEvent.ACTION_MOVE:
                mPath.lineTo(x, y);
                break;
            case MotionEvent.ACTION_UP:
                break;
        }
        return true;
    }
}

有时候绘制也不用这么的频繁，因此我们可以在子线程中，进行Sleep操作，以便尽可能的节约系统资源。

通过判断draw方法所使用的逻辑时长来确定Sleep的值，这是一个非常通用的解决方案，代码中的100ms是一个大致的经验值，一般在50ms~100ms左右

import android.os.Bundle;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;

public class SimpleDrawAct extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(new SimpleDraw(this));
    }
}

通过自定义View实现绘画板

也可以通过自定义View实现，代码如下

import android.content.Context;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.Paint;
import android.graphics.Path;
import android.util.AttributeSet;
import android.view.MotionEvent;
import android.view.View;

/**
 * MyApp
 *
 * @author Mr.Yang on 2016-04-23  10:32.
 * @version 1.0
 *          分析：
 *          画板放在哪里？
 *          View里，我们自定义一个View，在onDraw()里完成绘制，另外View还有个onTouchEvent的方法， 我们可以在获取用户的手势操作！
 *          需要准备些什么？
 *          一只画笔(Paint)，一块画布(Canvas)，一个路径(Path)记录用户绘制路线；
 *          另外划线的时候，每次都是从上次拖动时间的发生点到本次拖动时间的发生点！
 *          那么之前绘制的 就会丢失，为了保存之前绘制的内容，
 *          我们可以引入所谓的"双缓冲"技术： 其实就是每次不是直接绘制到Canvas上，而是先绘制到Bitmap上，等Bitmap上的绘制完了， 再一次性地绘制到View上！
 *

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原始发表：2016/04/22 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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