Android 硬件加速
好文章转载一下：
链接：https://www.jianshu.com/p/601a21b00475
翻译自google官方文档：https://developer.android.com/guide/topics/graphics/hardware-accel。
从Android3.0（API Level 11）开始，Android 2D渲染管道能够更好的支持硬件加速。硬件加速执行的所有的绘图操作都是使用GPU在View对象的画布上来进行的。因为启用硬件加速会增加资源的需求，因此这样的App会占用更多的内存。
硬件加速在target api >= 14的情况下，会默认开启，但是我们也可以显式地开启硬件加速。如果应用程序只使用标准的View和Drawable，那么打开全局硬件加速不会导致任何不良的绘制影响。然而，由于硬件加速并不支持所有的2D图形绘制操作，因此对于自定义View和绘制调用来说，打开全局硬件加速，可能会造成影响。带来的影响通常是，出现元素不可见、绘制异常、错误的像素渲染。为了避免这种问题，Android提供了多个级别的硬件加速操作（开启或者关闭），具体可见下文的硬件加速控制。
如果你的App执行了定制化的绘图，并且开启了硬件加速，那么就要在带有硬件加速的真机上测试，以便发现问题。下文中“不支持的绘制操作”部分描述了硬件加速的已知问题，以及如何解决它们。
硬件加速控制（Controlling Hardware Acceleration）
android提供了以下四个级别的硬件加速控制：
- Application
- Activity
- Window
- View
Application级别
在应用的Android清单文件中，把下列属性添加到
Activity级别
如果不能再应用程序级别全局打开硬件加速，那么也可以在Activity级别上进行控制。在
Window级别
如果需要更精细的控制，就可以使用下列代码来针对给定的Window来启用硬件加速：
getWindow().setFlags(
WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);
注意：目前无法在Window级别禁止硬件加速。
View级别
在运行时，可以针对一个独立的View对象使用下列代码来禁止硬件加速：
myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);
注意：目前不能在View级别开启硬件加速。View Layer除了禁止硬件加速以外，还有其他的功能，更多的相关信息请看下文的View layer。
判断一个View对象是否被硬件加速
有些时候，知道当前的View对象（尤其是自定义View）是否被硬件加速对应用程序来说是非常有用的。如果应用程序做了很多定制的绘图操作，并且不是所有的操作都会被新的渲染管道所支持，那么这种判断就特别有用。
有两种不同的方法来检查应用程序是否被硬件加速了：
- View.isHardwareAccelerated()：如果View对象被绑定在硬件加速的Window，则返回true
- Canvas.isHardwareAccelerated()：Canvas对象被硬件加速，则返回true
如果有必要在绘制代码中做这种检查，那么在可能的情况下，要使用Canvas.isHardwareAccelerated()方法来代替View.isHardwareAccelerated()方法。这是由于，当一个View对象跟一个被硬件加速的窗口绑定的时候，它依然能够使用使用一个非硬件加速的Canvas对象。例如，把一个View对象绘制到缓存中的一个位图时就会发生这种情况。
Android的绘制模式（Android Drawing Models）
当硬件加速启用时，Android Framework会采用一个新的绘图模式，这种模式利用DisplayList把应用程序渲染在屏幕上。充分理解DisplayList，以及它们是如何影响应用程序的，对于理解Android是如何绘制没有硬件加速的View对象也是有益的。
下面分别介绍基于软件和硬件加速的绘图模式。
纯软件绘制模式（Software-based drawing model）
在纯软件绘制模式中，View对象是通过以下两个步骤来绘制的：
- 让View树失效，标志脏区（Invalidate the hierarchy）
- 绘制View树（Draw the hierarchy）
无论何时，当应用程序需要更新它的UI部分时，它都会调用View#invalidate()（或者invalidate方法的相关变体）使UI内容改变。失效的消息请求会在View对象层次结构上进行一路传递，以便计算出需要重绘的屏幕区域（脏区）。然后，Android系统就会在View层次结构中绘制所有跟脏区相交的区域。
不幸的是，这种绘图模式有两个缺点：
- 第一个问题，在每个绘图传递中，这种绘图模式都需要很多的代码执行。例如，如果应用程序调用了一个按钮的invalidate()方法，并且该按钮位于另一个View对象的上方，那么即使该View对象没有变化，那么Android系统也要重新绘制这个View对象。
- 第二个问题是这个种绘图模式能够隐藏应用程序中的bug。因为当View对象跟脏区相交时，Android系统就会重新绘制它，所以即使没有调用View对象上的invalidate()方法，那么View对象内容的改变也可能会导致它被重绘。当发生这种情况时，就要依赖另一个被失效的View对象来获取正确的行为。这种行为能够改变每次你对应用程序的修改。因为这个原因，在修改影响View对象的绘图代码的数据和状态是，应该始终调用该定制View对象的invalidate()方法。
注意：在View对象的属性发生变化时，如背景色或TextView对象中的文本等，Android会自动的调用该View对象的invalidate()方法。
硬件加速绘制模式（Hardware accelerated drawing model）
这种模式下，Android系统依然会使用invalidate()和draw()来请求屏幕更新并且渲染View，但是实际的绘图操作与基于软件的绘图模式是不同的。它会立即执行绘图命令，Android系统把这些命令记录在内部的DisplayList中，这个列表包含了View对象层次结构的绘图代码的输出。另一个优化是：Android系统只需要针对由invalidate()方法调用所标记的View对象的脏区进行记录和更新显示列表。没有失效的View对象能够通过重新发布先前被记录的DispalyList来进行简单的重绘工作。
这种新的绘图模式包含三个阶段：
- 让View树失效（Invalidate the hierarchy）
- 记录和更新display lists（Record and update display lists）
- 绘制display lists（Draw the display lists）
使用这种模式，不能够依赖相交的脏区的View#draw()执行。要确保Android系统记录一个View对象的DisplayList，就必须调用invalidate()方法，如果忘记调用该方法，那么在变化发生后，View对象看上去会跟变化之前相同。
使用display list对提升动画的性能也是有好处的，因为设置特殊属性，诸如透明度、旋转等属性时，不需要请求目标View对象失效（系统会自动做这件事）。这种优化还适用于带有display list的View对象（应用程序被硬件加速时的任意View对象）。例如，假设有一个包含了一个Button对象的ListView对象的LinearLayout布局，那么LinearLayout布局的display list如下：
- DrawDisplayList(ListView)
- DrawDisplayList(Button)
假设现在要改变ListView对象的透明度，那么在调用ListView对象的setAlpha(0.5f)方法后，display list就包含了以下处理：
- SaveLayerAlpha(0.5);
- DrawDisplayList(ListView);
- Restore；
- DrawDisplayList(Button).
这里没有执行复杂的ListView对象的绘制代码。相反，系统只是比较简单的更新了LinearLayout对象的display list。在一个没有启用硬件加速的应用程序中，该列表（ListView）和它的父对象都会再次执行绘制代码。
不支持硬件加速的操作
在硬件加速的时候，2D渲染管道支持大多数的通常用于Canvas的绘图操作，以及一些很少使用的操作。被用于渲染应用程序的所有的绘图操作都有发送给Android系统，默认的Widget和布局，以及一些常用的可视效果，如反射和瓷砖的纹理效果都是被支持的。
下面给出一个链接——不同API级别上不支持的硬件加速的操作https://developer.android.com/guide/topics/graphics/hardware-accel#unsupported。
如果你的App被硬件加速不支持的特性所影响，那么可以通过View#setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null)关闭硬件加速。通过这种方式，你的App仍然可以在其他地方享受硬件加速带来的好处。
View Layers
在所有Android版本中，通过使用View对象的绘图缓冲，或使用Canvas.saveLayer()方法，View都具有渲染到离屏（off-screen）缓冲区的能力。离屏缓冲区，或layers，有多种用途，在呈现复杂的动画或使用组合效果时，能够获得更好的性能。例如，使用Canvas.saveLayer()可以实现淡入淡出的效果，先暂时把一个View对象渲染在一个层中，然后把它和不透明因子合成到屏幕上。
从Android3.0（API Level 11）开始，在如何和什么时候使用View.setLayerType()问题上，Android提供了更多的控制。这个API携带两个参数：一个是层的类型，另一个是可选的Paint对象，这个对象描述层应该如何被合成的。使用这个Paint对象能够进行颜色过滤、特殊的混合模式、或者层的透明度。
View对象能够使用以下三种层类型：
- LAYER_TYPE_NONE：View对象用普通的方式来渲染，并且不是由离屏缓存来返回的。这种类型是默认的行为。
- LAYER_TYPE_HARDWARE：如果应用程序是硬件加速的，那么该View对象被渲染在硬件的一个硬件纹理（texture）中。如果没有开启硬件加速，那么这种层类型的行为与LAYER_TYPE_SOFTWARE相同。
- LAYER_TYPE_SOFTWARE：View对象会被软件渲染在一个位图中。
选择何种layer类型，取决于你的目标： - 性能：使用hardware layer类型，把View渲染到一个硬件纹理中。一旦该View对象被渲染到一个层中，那么它的绘图代码直到调用该View对象的invalidate()方法时才会被执行。对于某些动画，如alpha动画，就能够直接使用该层，这么做对于GPU来说是非常高效的。
- 视觉效果：使用software layer或者hardware layer和一个Paint对象，能够把一些特殊的视觉处理应用给一个View对象。例如，使用ColorMatrixColorFilter对象绘制一个黑白相间的View对象。
- 兼容性：使用software layer类型会强制把一个View对象渲染在软件中。如果被硬件加速的View对象（例如，如果整个应用程序都被硬件加速）发生渲染问题，那么使用软件层类型来解决硬件渲染管道的限制是一个简单的方法。
View layers and animations
当应用程序被硬件加速的时候，硬件层能够传递更快、更平滑的动画。当播放具有复杂的绘图操作的动画时，不总是能达到每秒60帧的速度。但是，可以通过使用硬件层把View对象渲染在硬件纹理中，缓解这种情况。硬件纹理能够被用于动画视图，这样在该View对象呈现动画时，就可以消除View对象所需要的重绘操作。除非该View对象的属性发生变化时（invalidate()方法被调用），它才会被重绘。如果在应用程序运行一个动画，并且没有获得想要的平滑结果，就要考虑在动画View上启用硬件层。
当一个View从硬件层被返回时，通过层方法处理的某些属性会被合成到屏幕上。因为它们不需要让View对象失效和重绘，所以设置这些属性是非常高效的。下面列出了影响层被合成的方式。调用这些属性设置器，会导致失效处理的优化，并且不会对目标View对象进行重绘：
- alpha：改变层（layer）的透明度；
- x,y,translation,translation：改变层的位置；
- scaleX,scaleY：改变层的尺寸；
- rotation,rotation,rotationY：改变3D空间中层的方向；
- pivotX,pivotY：改变层的变换起源。
这些属性是在用ObjectAnimator对象给View对象设置动画时所使用的名称。如果想要访问这些属性，就要调用相应的set或get方法。例如，要修改alpha属性，就要调用setAlpha()方法。下面的代码展示了在3D空间中围绕Y轴旋转View对象的最有效的方法：
view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180).start();
因为硬件层会消耗显示内存，因此强烈推荐只在动画播放期间启用硬件层，并且在动画播放结束后就禁用该硬件层。能够使用动画监听器来完成这种操作：
view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
ObjectAnimator animator = ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180);
animator.addListener(new AnimatorListenerAdapter() {
@Override
public void onAnimationEnd(Animator animation) {
view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null);
}
});
animator.start();
更多的属性动画的信息，请看Property Animation.
使用建议
选择硬件加速来渲染2D图形可以有效改善性能，但是为了更有效的使用GPU，应该按照以下建议设计应用程序：
减少应用程序中View对象的数量
系统绘制越多的View对象，就会越慢。这种情况也适用于软件渲染管道。减少View对象数目是优化UI性能最有效的方式之一。
避免过度绘图
在彼此的顶部不要绘制太多的层。
移除那些完全被别的不透明View遮盖的View。
对于当前硬件的一个好的原则是，每帧的像素数不要大于屏幕上像素数的2.5倍（以位图的透明点阵数来计算）。
不要在绘图方法中创建渲染对象
一个常见的错误是每次调用渲染方法时创建一个新的Paint对象或Path对象。这样就会频繁地触发垃圾回收，导致硬件管道中的缓存和优化失效。
不要经常的编辑形状
对于复杂的形状，如路径和圆，是使用纹理掩码来呈现的。每次创建或修改路径，硬件通道都要创建一个新的纹理遮罩，这样会消耗大量的资源。
不要经常的编辑位图
每次改变位图内容，它都会被再次上传到GPU的纹理，以供下次绘制。
要小心的使用alpha相关的方法
当使用setAlpha()、 AlphaAnimation或ObjectAnimator，让一个View对象半透明时，需要双倍填充率来渲染到离屏缓存。当在一个大的View对象上应用透明效果时，要考虑把View对象的层类型设置为LAYER_TYPE_HARDWARE。