Android中的OpenGL ES使用基础

一、OpenGL/EGL

因为Android的GUI系统是基于OpenGL/EGL实现的，所以先介绍相关基础知识。
OpenGL(Open Graphics Library)已占据虚拟现实、CAD、能源、游戏研发等多个行业领域，是跨语言，跨平台的2D/3D图形处理王者。
OpenGL ES(OpenGL for Embedded Systems)是专门面向嵌入式系统的OpenGL API子集，Android系统从版本早期开始支持此图形库。

二、3D图形学基础

3D(Three-Dimensional)一般情况下是指长、宽、深度（高度）三个维度的图形。
OpenGL只支持三种基本几何元素：点，线段，三角形。
图形管线（Graphics Pipiline/Rendering Pipeline）指图形硬件设备支持的渲染流程，是以3D数据为输入，最终输出2D光栅图形的一种流水线处理过程。

三、Android的OpenGL ES框架

Android的OpenGL ES框架

• OpenGL ES
  OpenGL本身只是协议规范，不是软件源码库。
• Mesa 3D
  Mesa是兼容OpenGL协议的3D图形处理软件库，开放原始代码。
• EGL
  "Khronos Native Platform Graphics Interface"，介于本地窗口系统和Rendering API(即OPenGL ES)之间的一层接口。主要功能如下：
  a.创建rendering surfaces，即能承载图形的介质。
  b.创造图形环境(Graphics context)；由于OpenGL是一个状态机，需要对诸多状态进行管理，因此context主要负责状态管理，为OpenGL的运行提供了统一的环境。。
  c.同步应用程序和本地平台渲染API
  d.提供对显示设备的访问和对渲染配置的管理。
• libagl
  Android自带的通过软件方法实现的一套OpenGL动态库
• libhgl
  为区别libagl，自定义的一种叫法。特指GPU厂商提供的硬件实现的OpenGL库。
• egl.cfg
  系统根据egl.cfg文件的解析结果来选择图形渲染方式(硬件/软件)，并自动加载对应的OpenGL软件库/硬件库.

四、EGL初始过程

1. 获取一个设备Display（与具体系统平台无关的对象）
2. 对EGL初始化，将EGL内部数据进行初始值设定。
3. 根据用户配置返回一个最佳Surface config。
4. 创建EGL context。
5. 获取有效Surface的详情信息。
6. 生成一个Display Device，创建可在终端屏幕显示的Window。
7. 返回当前Context环境。

五、简化OpenGL ES开发——GLSurfaceView

1. GLSurfaceView特性
   Android系统封装了GLSurfaceView来简化OpenGL ES的使用。
   GLSurfaceView继承自SurfaceView，意味着它具备View类的所有功能和属性——特别是接收事件的能力。主要特性如下：
   1.管理EGLDisplay，它表示一个显示屏
   2.管理Surface（本质上就是一块内存区域）
   3.GLSurfaceView会创建新的线程，以使整个渲染过程不至于阻塞UI主线程。
   4.可自定义渲染方式，如通过setRender ()设置一个Render.

2. GLSurfaceView使用基本步骤
   1.创建GLSurfaceView。
   2.初始化OpenGL ES环境。
   3.设置Render。渲染是OpenGL核心工作。setRender()可将用户自定义的Render加入实际渲染流程中。
   4.设置RenderMode。默认为连续的渲染方式。
   5.状态处理。知晓程序的当前状态（暂停/恢复等），使OpenGE ES内部的运行线程做出正确判断，保证应用程序的稳定性。

3. Surface创建流程
   当ViewRoot成功AttachToWindow后，告知View数中的所有成员。
   SurfaceView收到AttachedToWindow成功的消息后，通过WindowSession()向ViewRoot获取已创建的IWindowSession，这是ViewRoot与WMS间的通信介质。
   SurfaceView在updateWindow()时，利用IwindowSession.relayout()重新申请一个Surface。
   SurfaceView取得新Surface后，通知注册callback函数的对象。启动一个新线程GLThread完成渲染。

4. EGL初始过程
   1.获取一个设备Display（与具体系统平台无关的对象）
   2.对EGL初始化，将EGL内部数据进行初始值设定。
   3.根据用户配置返回一个最佳Surface config。
   4.创建EGL context。
   5.获取有效Surface的详情信息。
   6.生成一个Display Device，创建可在终端屏幕显示的Window。
   7.返回当前Context环境。

5. EGL的使用步骤
   GLSurfaceView最核心的工作就是，根据应用程序设置的renderer来进行图形渲染处理。
   GLSurfaceView中所涉及的EGL接口都是Java层的，而且都很好地封装在了GLSurfaceView的框架中。使用EGL的Java层接口步骤如下：
   1.获取EGL实例
   EGLContext.getEGL();
   2.获取一个EGL Display
   eglGetDisplay(Object native_display);
   3.利用Display来初始化EGL并返回EGL的版本号
   eglInitialize(EGLDisplay display, int[] major_minor);
   4.选取EGL的一个配置（EGL Config）
   eglCHooseConfig(EGLDisplay display, int[] attrib_list, EGLConfig[] configs, int config_size, int[] num_config);
   5.创建EGL Context
   eglCreateContext(EGLDisplay display, EGLConfig config, EGLContext share_context, int[] attrib_list);
   6.创建EGL Surface
   eglCreateWindowSurface(EGLDisplay display, EGLSurface surface);

注：主要内容摘录自书籍 深入理解Android内核设计思想，林学森 著