Android 垂直同步和三重缓冲[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

帧率是每秒钟内游戏能够渲染的画面数量，取决于电脑的硬件配置。屏幕刷新率是屏幕在每秒钟能刷新的次数，单位是赫兹（Hz），这取决于显示器的硬件配置。假设CPU/GPU 性能高在你的游戏中能够获得超过200帧的画面，但是由于显示器刷新率只有30Hz，只能“抓取”其中的30帧进行显示，最终你所看到的画面也是30帧。 屏幕刷新率越高，你在每秒钟内就能看到越多的画面，因此对你来说，画面也就更加“流畅”、“清晰”。

一个页面的渲染流程大致分为一下几步，CPU 将界面处理对应的图形数据，然后GPU 将图形数据栅格化，最后屏幕读取 GPU 的缓冲区来显示。 在最初屏幕读取缓冲区只有一个，当界面还没有渲染完毕时，GPU 已经将下一帧的界面栅格化，帧率和刷新频率不同且没有垂直同步会这样会造成画面撕裂的情况，因为只有一个缓冲区，上部分已经显示下一帧，而下部分是上一帧。

为了解决帧率大于刷新频率就出现了垂直同步+双缓冲方案，目前主流的设备帧率是60帧，也就是每16毫秒一帧画面，垂直同步就是以单位时间(1000/帧率)来调度刷新，这样来保证页面不撕裂，当界面还没渲染完毕时， GPU 会把下一帧的数据栅格化数据写入 Back Buffer，当页面渲染完毕，将 Frame Buffer 的指针指向 Back Buffer，这样做到无缝衔接。

GPU 有两块缓冲区Frame Buffer 和 Back Buffer，Frame Buffer 是一个二维数组，里面存放的是屏幕对应到每一个像素点的颜色信息，CPU 计算图形数据完毕后会写入 Back Buffer，GPU 会定时对 Frame Buffer 和 Back Buffer 进行处理，Back Buffer 也并不一定是必然存在的，首先它是因为屏幕刷新率和帧率不同步造成的，当二者不同时，为了避免屏幕撕裂这个时候才会创建 Back Buffer，但是二重缓冲还是有问题，举例说明如果主线程要处理的东西比较多，导致 CPU/GPU 完成一帧用了26毫秒，那么垂直同步机制的回调在本该在16毫秒的刷新是无效的，因为当前的缓冲区还是上一帧的数据，因为当前帧的数据还没有计算完毕并写入缓冲区，，会产生 Jank也就是丢帧，同时在20毫秒至32毫秒这段时间，CPU/GPU 是闲置的。

为了解决Jank丢帧问题，Android 比 IOS 多设计了一个缓冲区 Triple Buffer，为了不让 CPU/GPU 闲置，Triple Buffer 和 Back Buffer 的工作原理是一样的，相当于多了一个Back Buffer， 同时也是用到时才会创建，为了提高性能。

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