android4.1中的UI平滑技术

Android4.1中一个很大的改进是UI动画显得更平滑流畅。其中的关键技术就是vsync timing和triple buffer。

1, Android4.1新画图特点

1.1 VSync的作用

上面是一张没有Vsync控制的画图过程：当frame0在屏幕上显示时，frame1先在CPU里准备，再在GPU中render到显示内存，最后在下一个VSYN来到时，把frame1切换到屏幕。由于在Android4.1（JellyBean）之前，所有的绘制画图都是以一种“自由的，松散的”的方式调用，这样开始调用画图的时间不定（就是调用View::onDraw()的时间不定），所以当系统负荷很重时，frame2的onDraw()方法可能很晚才调用，在VSyn信号来时，Frame2还没有准备好，显示只好在显示frame1了。造成画面停顿。

引入VSYN就是解决这个问题。其实显示系统一直是用Vsync来切换图像的，只有在VSync信号下，显示内存的图像才会切换到屏幕。在JellyBean中，VSYNC被引入到上层的View绘图。View::onDraw()保证在VSync来到时被调用。示意图如下：

这样View::onDraw()保证在VSync信号到达时调用，避免的延迟。

其实用VSync只解决了View::onDraw()延时调用的问题。如果CPU或GPU画图的时间超过16ms（两个VSync信号的间隔），那一样会使两个连续的VSync显示一个frame，造成画面停顿。

如上图，GPU处理frameB的时间过长，导致VSync来到时，frameB没有render完成。

1.2 Tipple Buffer的示意

三缓冲(Tripple buffer)的机制就是解决这个问题。

引入BufferC。新的VSync来到时，并且bufferB还在使用时，新的bufferC被引入。画图在新的bufferC中进行，BufferB被拖后到第三帧显示，整个UI显示时间被拖后一帧。但每一帧都按一定的顺序一定的时间片显示。这就是tripple buffer的原理。

上面的图片来自。

2 、Android4.1对新UI画图机制的实现

2.1、 VSync信号的传递

2.1.1 、SurfaceFlinger收到Vsync，转发到有画图请求的客户App。

vsync是一个周期产生的信号，它可以由软件模拟产生，也可以图像处理器硬件产生。由图像处理器产生时，图像处理器的驱动会在render图像到屏幕时，产生一个回调，上层软件利用这个回调为下一帧做准备。有关代码在/////。

Vsync回调向上传递的第一层是SurfaceFlinger的EventThread::onVSyncReceived()

void EventThread::onVSyncReceived(int, nsecs_t timestamp) {
    Mutex::Autolock _l(mLock);
    mVSyncTimestamp = timestamp;
    mCondition.broadcast();
}

这个函数唤醒::()，这个函数检查中的count是否大于0，大于0表示这个

connection有画图的请求。有绘图请求的connection就调用

status_t err = conn->postEvent(vsync);

通知对应的connection对端VSYNC到，可以绘制了。

注意每一个需要绘图的vsync都是一个vsync event 

// dispatch vsync events to listeners...
vsync.header.type = DisplayEventReceiver::DISPLAY_EVENT_VSYNC;
vsync.header.timestamp = timestamp;
vsync.vsync.count = mDeliveredEvents;

它们共享一个时间戳。这样使所有的绘图基于一个基点。

2.1.2、应用端的接受和处理

画图App用readLastVsyncMessage()接受VSYNC，通过下面的路径传递到用户的画图回调代码:

1)NativeDisplayEventReceiver::handleEvent()
2)dispatchVsync (DisplayEventReceiver.java)
3)FrameDisplayEventReceiver::onVsync(Choreographer.java)
4)FrameDisplayEventReceiver::doFrame()调用下面三个函数：
 4.1)doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);
 4.2)doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);
 4.3)doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos)

三个队列里的画图操作被调用后。这些操作就从队列中删除。

2.1.3 应用请求VSYNC事件

如果一个应用没有请求VSyn事件，surfaceflinger不会给这个应用发VSync事件，那么应用的画图代码永远也不会调用。所以应用必须向surfaceflinger请求VSync。

应用请求VSYNC就是调用()，它通过下面的调用链传递到IDisplayEventConnection

1) NativeDisplayEventReceiver::scheduleVsync()
2) DisplayEventReceiver::requestNextVsync()
3) IDisplayEventConnection::requestNextVsync()

最终到达surfaceflinger的 void ::::()

在这里connection的count=0，这样在下次VSync来时，::()就可以向对应的connection发Vsync事件了。如1.1节的描述。

2.2 Tripple Buffer

比较ICS中::()和JellyBean的::()没有大的区别，在ICS已经实现的Tripple buffer