[置顶] New Graphics Improvement in Android 4.3

下一个版本的Android，姑且认为是4.3，图形性能会有哪些提升？Android团队的图形专家Chet Haase和Romain Guy在Google IO 2013的演讲Android Graphics Performance上为我们透露了部分信息，演讲的内容包括架构性能提升，性能分析工具的改善和应用优化的一些建议，本文根据演讲内容写成，希望对做Android图形性能研究的朋友有所帮助。

 

参考链接

Android Graphics Performance – YouTube：

http://www.youtube.com/watch?v=vQZFaec9NpA

 

 

Android Graphics Performance – Slides：

http://www.curious-creature.org/2013/05/17/android-sessions-at-google-io-2013/

 

 

Why your Android Apps Suck：

http://rogeryi.wordpress.com/2013/03/26/why-your-android-apps-suck/

 

我的这篇文章对Android图形子系统做了一个基本分析，和对其架构做了对比和评价，可以作为后续内容的背景知识。

 

Android DisplayList 机制浅析：

http://rogeryi.wordpress.com/2012/11/19/android-displaylist-introductio/

 

这篇文章简单分析了Android DisplayList的机制。

 

如何使用systrace做性能分析：

http://rogeryi.wordpress.com/2012/11/30/android-systrace-in-4_1/

 

介绍了性能分析工具systrace的使用。

 

架构性能提升

绘图指令重排和合并

 

Android 4.3会对UI界面的绘图指令进行重新排列并且对同类型的绘图指令进行合并，从而减少对GPU发出的glDrawXXX命令的个数和避免频繁改变GL绘图流水线的状态（比如切换不同的Shader等等），最大化利用GPU加快绘图速度。

 

 

演讲中演示了一个例子，上图的UI界面包括两个Checkbox的Icon和文本，两个Button的9-patch背景和文本，如果只是按照界面本身的UI组件排列顺序，绘制的顺序应该是：

 

 

1，绘制Checkbox Icon

2，绘制Checkbox文本“Include metadata”

3，绘制Checkbox Icon

4，绘制Checkbox文本“Maximize compatibility”

5，绘制Button的9-patch背景

6，绘制Button文本“Save”

7，绘制Button的9-patch背景

8，绘制Button文本“Cancel”

 

上面的绘制包括8个绘图指令和7次Shader的变化。

 

经过重新排序后，变成：

 

 

1，绘制Checkbox Icon

2，绘制Checkbox Icon

3，绘制Button的9-patch背景

4，绘制Button的9-patch背景

5，绘制Checkbox文本“Include metadata”

6，绘制Checkbox文本“Maximize compatibility”

7，绘制Button文本“Save”

8，绘制Button文本“Cancel”

 

优化后的绘制包括8个绘图指令和2次Shader的变化。

 

经过合并后，变成：

 

 

1，绘制两个Checkbox Icon

2，绘制两个Button的9-patch背景

3，绘制四个文本

 

进一步的优化后的绘制只需3个绘图指令和2次Shader的变化。

 

多线程绘制

首先要说明的是，Android GUI框架的线程架构并没有变，一样还是在主线程进行绘制（在主线程绘制而不是单独的渲染线程的弊端可以参考我的文章Why your Android Apps Suck）。只是一些比较耗时的渲染，比如Shadow和Path Effect的生成，可以通过多线程并发加快速度而已，具体线程的数目跟CPU的核心数有关。

 

支持非矩形裁剪

 

HW Canvas终于支持非矩形裁剪了，不过考虑到兼容性问题，估计也没人敢用……

 

开发者工具

 

Overdraw显示其实4.2就已经有了，对了解自己的应用是否过度绘制的开发者来说还是相当有用，最理想的情况是没有任何Overdraw，每个区域的像素只需要一次绘制，蓝色代表一次Overdraw，这意味着蓝色区域的像素被绘制了两次，绿色是两次，红色是三次，深红色是四次。当然实际上一次或者两次Overdraw很难完全避免，特别是界面包含一些复杂组合和半透明混合的效果，不过开发者可以通过这些信息来分析哪些Overdraw实际上是可以避免的，最后的优化建议环节Chet Haase和Romain Guy也通过一个实际的例子来演示一个应用如何对Overdraw进行优化。

 

 

gfxinfo可以输出最近120帧绘制的耗时信息，其中Draw表示DisplayList生成的耗时，Process表示DisplayList执行的耗时，Execute表示窗口swap buffers的耗时，新的版本支持直接显示这些信息在应用的窗口上，这样就更加方便了。

 

 

systrace在新的版本支持直接启动，不需要事先到开发人员选项里面去设置，并且公开了Java API供开发者分析自己的方法（其实4.1和4.2的版本也可以调用非公开的API）。