关于Surface,Window,View,SurfaceView,Bitmap的理解

本文解析了Android中Surface、Window、View、SurfaceView等概念的区别与联系,并解释了它们如何共同作用于屏幕绘制过程。

原文来自于StackOverFlow上的一个问题,问题地址:http://stackoverflow.com/questions/4576909/understanding-canvas-and-surface-concepts

通过该问题Vote最多的回答内容,个人觉得可以对这几个概念有一个形象一些的理解,首次尝试翻译可能有些误差~~

  • A Surface is an object holding pixels that are being composited to the screen. Every window you see on the screen (a dialog, your full-screen activity, the status bar) has its own surface that it draws in to, and Surface Flinger renders these to the final display in their correct Z-order. A surface typically has more than one buffer (usually two) to do double-buffered rendering: the application can be drawing its next UI state while the surface flinger is compositing the screen using the last buffer, without needing to wait for the application to finish drawing.

       Surface对象用来保存将要合成到屏幕上的像素点,在屏幕上你能看到的每一个窗口(如一个对话框,全屏的Activity,状态栏)都有一个属于它自己的surface用于绘制,并且SurfaceFlinger会按照它们的Z轴顺序将其渲染出来。一个Surface通常会有多于一个的缓冲区(通常是两个)来做双缓冲渲染:SurfaceFlinger会用前一个缓冲区的数据进行屏幕画面合成,与此同时应用程序可以绘制下一个UI界面将数据放入另外一个缓冲区,并不需要等待应用程序前一个缓冲区数据全部绘制完成。

        

       源代码中Surface.java中对其自身的注释:

       "Handle onto a raw buffer that is being managed by the screen compositor."

        用来处理画面混合器所管理的原始缓冲区


  • A window is basically like you think of a window on the desktop. It has a single Surface in which the contents of the window is rendered. An application interacts with the Window Manager to create windows; the Window Manager creates a Surface for each window and gives it to the application for drawing. The application can draw whatever it wants in the Surface; to the Window Manager it is just an opaque rectangle.

       Window基本上就是如你所想的桌面窗口。Window会有一个surface用于渲染窗口中的内容。应用程序通过Window Manager来创建窗口;Window Manager会为每一个窗口创建一个surface,并将其交给应用程序进行绘制。应用程序可以在surface上绘制任何其想要绘制的东西;而对于Window Manager来说窗口仅仅是一个透明的矩形。


      源代码Window.java中对其的注释:

     * Abstract base class for a top-level window look and behavior policy.  An

     * instance of this class should be used as the top-level view added to the
     * window manager. It provides standard UI policies such as a background, title
     * area, default key processing, etc.
     *
     * The only existing implementation of this abstract class is
     * android.policy.PhoneWindow, which you should instantiate when needing a
     * Window. 

     顶层窗口外观以及行为策略的抽象基类。Window类的实例应该以顶层视图的身份加入到窗口管理器中。它提供了标准的UI策略例如背景,标题区域,默认按键处理等。

     仅存的实现该抽象类的是当你需要一个窗口是都需要实例化的PhoneWindow。


  • A View is an interactive UI element inside of a window. A window has a single view hierarchy attached to it, which provides all of the behavior of the window. Whenever the window needs to be redrawn (such as because a view has invalidated itself), this is done into the window's Surface. The Surface is locked, which returns a Canvas that can be used to draw into it. A draw traversal is done down the hierarchy, handing the Canvas down for each view to draw its part of the UI. Once done, the Surface is unlocked and posted so that the just drawn buffer is swapped to the foreground to then be composited to the screen by Surface Flinger.

       View是窗口中可交互的UI元素。一个窗口仅有一个视图层级(View Tree)挂载,其会负责提供窗口上的所有交互行为的响应。每当窗口需要被重绘(比如视图被其自己标记为无效,也就调用invalidate相关方法),这些绘制工作会在surface中完成。当surface被锁住之后,会返回一个canvas用于绘制内容到该surface中。一次遍历绘制的完成会沿着视图层级进行,传递canvas沿着每一view去绘制其UI部分,一旦完成,surface就会解锁并且发布,这样刚绘制的缓冲区就会被将换到前台可以被SurfaceFlinger合成显示到屏幕上。


  • A SurfaceView is a special implementation of View that also creates its own dedicated Surface for the application to directly draw into (outside of the normal view hierarchy, which otherwise must share the single Surface for the window). The way this works is simpler than you may expect -- all SurfaceView does is ask the window manager to create a new window, telling it to Z-order that window either immediately behind or in front of the SurfaceView's window, and positioning it to match where the SurfaceView appears in the containing window. If the surface is being placed behind the main window (in Z order), SurfaceView also fills its part of the main window with transparency so that the surface can be seen.

      SurfaceView是View的一个特殊的实现,它也需要创建其自己专用的surface用于应用程序直接绘制(在普通视图层级意外,通用需要将仅有的surface共享到窗口)。这种方式运作比你期望的要简单---所有的SurfaceView均会要求窗口管理器为其创建按一个新的窗口,会告知窗口管理器新创建的这个窗口是应该在surfaceview所在窗口Z轴方向的上面或者下面,并且将该窗口定位在surfaceview所在窗口的位置。如果该surface被放在了主窗口Z轴防线的下面,SurfaceView会将其在主窗口上的部分设置为透明以便新创建的surface可以被看到。


  • A Bitmap is just an interface to some pixel data. The pixels may be allocated by Bitmap itself when you are directly creating one, or it may be pointing to pixels it doesn't own such as what internally happens to hook a Canvas up to a Surface for drawing. (A Bitmap is created and pointed to the current drawing buffer of the Surface.)

       Bitmap仅是一个承载部分像素点的界面。当你直接创建一个Bitmap时其可能自己分配一些像素点,或者可能指向并不属于其自己的像素点例如将一个canvas挂载到surface上去绘制。(Bitmap被创建之后指向suface的当前绘制缓冲区)


 最后说说个人的理解,当启动一个Activity的时候在startActivity的后期会给当前启动的Activity添加一个window,而如上翻译所述WindowManager在创建window的同时会为其创建一个surface用来绘制界面用,Activity启动之后对应的Window对象其实是PhoneWindow,PhoneWindow中创建了当前窗口中的根view---DecorView,之后此window对应的View tree就挂在这个DecorView上,窗口上所有的View会通过Canvas调用Hwui相关的接口将其绘制到屏幕上,而用户交互的事件由ViewRoot一层一层的传递到顶层View进行处理。另外再说一句关于Canvas,Bitmap以及Surface的理解:Bitmap以及surface均用来进行pixels的存储,而canvas则是包含了各种绘制接口的类。







<think>好的,用户想了解在Android开发中如何获取SurfaceView的渲染数据。我需要先回顾一下SurfaceView的基本概念结构。SurfaceView是Android中用于在非主线程中绘制图形的一个组件,通常用于游戏、视频播放等需要高性能的场景。 首先,用户可能需要获取SurfaceView当前显示的图像数据,可能是为了截图、实时处理或者传输等目的。那么,如何从SurfaceView中获取渲染后的数据呢? SurfaceView的工作机制是双缓冲机制,包含一个Surface一个Canvas。通常,绘制操作是在后台线程中进行的,通过SurfaceHolder的lockCanvas()获取Canvas,然后在上面绘制,最后unlockCanvasAndPost()提交到Surface显示。 要获取渲染数据,可能的思路是在绘制到Canvas之后,将Canvas的内容保存为Bitmap。例如,在每次绘制完成后,通过Canvas的Bitmap对象来获取像素数据。但需要注意的是,默认情况下,SurfaceView的Canvas可能没有直接关联的Bitmap,这时候可能需要自己创建一个Bitmap,并在绘制时使用这个Bitmap。 或者,可以考虑使用PixelCopy API,这是Android 5.0(API 21)引入的,允许异步获取View的内容。不过,SurfaceView是特殊类型的View,直接使用PixelCopy可能存在问题,因为SurfaceView的内容可能是在另一个线程或进程中渲染的,比如使用OpenGL或MediaCodec的情况。这时候需要确保在正确的时机进行捕获。 另外,如果是使用SurfaceView配合SurfaceTexture或者MediaPlayer,可能需要不同的方法,例如通过OpenGL ES的渲染管线,将渲染结果读取到内存中。这可能需要使用GLSurfaceView,并在渲染器中调用glReadPixels来获取像素数据。但用户的问题是关于SurfaceView的,可能需要更通用的方法。 可能的步骤总结: 1. 在SurfaceView的绘制过程中,创建一个Bitmap对象,绘制到这个Bitmap的Canvas上,然后再将这个Bitmap绘制到SurfaceView的Canvas上。这样每次绘制时都能保留Bitmap的数据,可以随时获取。 例如: SurfaceHolder surfaceHolder = surfaceView.getHolder(); Canvas canvas = surfaceHolder.lockCanvas(); Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888); Canvas tempCanvas = new Canvas(bitmap); // 在tempCanvas上绘制内容 tempCanvas.drawColor(Color.WHITE); // 将bitmap绘制到SurfaceView的Canvas canvas.drawBitmap(bitmap, 0, 0, null); surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas); // 此时bitmap保存了渲染数据 但这种方法会增加内存使用,因为每次都要创建一个Bitmap,对于频繁渲染的情况可能性能不佳。 2. 使用PixelCopy.request()方法,适用于Android 5.0及以上版本。需要处理回调,可能需要注意SurfaceView的布局可见性,确保请求时内容已经准备好。 例如: val window = activity.window val surfaceView = findViewById<SurfaceView>(R.id.surface_view) val bitmap = Bitmap.createBitmap(surfaceView.width, surfaceView.height, Bitmap.Config.ARGB_8888) PixelCopy.request(window, surfaceView.visibleCropRect, bitmap, { copyResult -> if (copyResult == PixelCopy.SUCCESS) { // 使用bitmap } }, Handler(Looper.getMainLooper())) 但需要注意,SurfaceView的内容可能是在另一个线程更新,直接使用PixelCopy可能无法正确捕获到当前帧,尤其是当SurfaceView用于视频或游戏时,内容可能在Surface层面由其他组件(如MediaPlayer或OpenGL)更新,此时PixelCopy可能无法捕获到正确的帧。 3. 如果SurfaceView的内容是通过Canvas绘制的,那么可以在每次绘制完成后保存Bitmap。例如,在自定义的SurfaceView中,重写绘制逻辑,将内容先绘制到一个Bitmap,再提交到Surface,这样就能直接获取到Bitmap。 对于使用OpenGL渲染的情况,可能需要使用GLSurfaceView,并设置渲染模式,在onDrawFrame方法中使用glReadPixels读取像素数据到Buffer,然后转换为Bitmap。不过用户的问题是关于SurfaceView的,可能需要调整方法。 另外,需要注意权限问题,如读写存储权限,如果要将Bitmap保存到文件的话。此外,性能方面,频繁获取大尺寸的Bitmap可能导致内存问题或卡顿,需要优化。 可能的错误点:用户可能尝试直接通过SurfaceView的getDrawingCache()方法,但SurfaceView不同于普通View,此方法可能无效,因为SurfaceView的绘制不在主线程,且可能没有启用DrawingCache。 总结,根据不同的使用场景,可以选择在绘制时保存Bitmap,使用PixelCopy API,或者针对OpenGL渲染的情况使用glReadPixels。需要明确用户的具体使用场景,比如他们是用Canvas直接绘制,还是通过其他方式(如MediaPlayer、Camera、OpenGL)来渲染SurfaceView的内容。不同的情况可能需要不同的方法。 所以,在回答中应该分情况讨论,并给出示例代码,同时指出注意事项,比如性能、API版本限制等。</think>在 Android 开发中,获取 `SurfaceView` 的渲染数据需要根据具体使用场景选择合适的方法。以下是分步骤实现的详细说明: --- ### 一、基础概念 `SurfaceView` 通过双缓冲机制实现高效渲染,其内容可能由以下方式生成: - 直接通过 `Canvas` 绘制 - 结合 `MediaPlayer` 播放视频 - 使用 `OpenGL ES` 渲染 - 配合 `Camera` 预览 不同场景的渲染数据获取方式不同,下面分类说明。 --- ### 二、通过 Canvas 绘制时获取数据 若直接在 `SurfaceView` 的 `Canvas` 上绘制内容,可通过以下方法捕获图像: #### 步骤 1:创建 Bitmap 副本 在绘制逻辑中,先将内容绘制到 `Bitmap` 的 `Canvas`,再将 `Bitmap` 复制到 `SurfaceView`: ```java SurfaceHolder holder = surfaceView.getHolder(); Canvas surfaceCanvas = holder.lockCanvas(); Bitmap snapshot = Bitmap.createBitmap(surfaceView.getWidth(), surfaceView.getHeight(), Bitmap.Config.ARGB_8888); Canvas tempCanvas = new Canvas(snapshot); // 在 tempCanvas 上绘制内容(与 surfaceCanvas 逻辑相同) tempCanvas.drawColor(Color.BLACK); // ... 其他绘制操作 // 将 Bitmap 绘制到 SurfaceView surfaceCanvas.drawBitmap(snapshot, 0, 0, null); holder.unlockCanvasAndPost(surfaceCanvas); // 此时 snapshot 包含渲染数据(可用于保存或处理) ``` #### 注意事项: - 频繁创建 `Bitmap` 可能导致内存抖动,建议复用对象。 - 需在 UI 线程外处理耗时操作。 --- ### 三、通过 PixelCopy API 截取(推荐) 适用于 **Android 5.0 (API 21+)**,可异步截取 `SurfaceView` 当前帧。 #### 步骤 1:请求像素复制 ```kotlin val surfaceView: SurfaceView = findViewById(R.id.surface_view) val bitmap = Bitmap.createBitmap(surfaceView.width, surfaceView.height, Bitmap.Config.ARGB_8888) PixelCopy.request( surfaceView, // 目标 View bitmap, { result -> if (result == PixelCopy.SUCCESS) { // 使用 bitmap 数据 } }, Handler(Looper.getMainLooper()) ) ``` #### 注意事项: - 确保 `SurfaceView` 已布局完成(`onWindowFocusChanged` 后调用)。 - 若 `SurfaceView` 内容由 OpenGL 或视频解码器渲染,可能无法直接捕获。 --- ### 四、结合 OpenGL ES 渲染时获取数据 若 `SurfaceView` 用于 OpenGL 渲染(如通过 `GLSurfaceView.Renderer`),需使用 `glReadPixels` 读取像素。 #### 步骤 1:在渲染器中添加读取逻辑 ```java @Override public void onDrawFrame(GL10 gl) { // 正常渲染逻辑 // ... // 创建 Buffer 保存像素数据 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(width * height * 4); GLES20.glReadPixels(0, 0, width, height, GLES20.GL_RGBA, GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE, buffer); // 转换为 Bitmap(注意 Y 轴翻转) Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888); bitmap.copyPixelsFromBuffer(buffer); } ``` #### 注意事项: - OpenGL 坐标系与 Android 的 Bitmap 坐标系 Y 轴方向相反,需手动翻转。 - `glReadPixels` 是同步操作,可能影响性能。 --- ### 五、视频/相机预览场景 若 `SurfaceView` 用于显示 `MediaPlayer` 或 `Camera` 数据,需通过回调或中间处理层获取帧数据: - **Camera 预览**:使用 `Camera2 API` 的 `ImageReader` 获取 `YUV` 数据。 - **视频播放**:通过 `MediaCodec` 解码后的输出缓冲区获取数据。 --- ### 六、性能优化建议 1. **减少数据拷贝**:尽量直接操作原始缓冲区(如 `ByteBuffer`)。 2. **异步处理**:避免在主线程执行耗时操作。 3. **分辨率适配**:按需降低采样率以减少数据量。 4. **格式选择**:根据需求使用 `RGB_565` 或 `ARGB_8888`。 --- ### 七、总结 | 场景 | 方法 | 特点 | |----------------------|-----------------------------|------------------------------| | Canvas 绘制 | 创建 Bitmap 副本 | 简单直接,但内存开销大 | | 通用截屏 | PixelCopy API | 异步高效,需 API 21+ | | OpenGL 渲染 | glReadPixels | 需处理坐标系,影响渲染性能 | | 视频/相机 | ImageReader/MediaCodec | 低层级操作,灵活性高 | 根据具体需求选择合适方案,并注意兼容性性能优化。
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