【面试专题】Android屏幕刷新机制，android网络开发技术答案

最新推荐文章于 2024-05-01 13:42:55 发布

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最新推荐文章于 2024-05-01 13:42:55 发布 · 843 阅读

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#面试 #移动开发 #android

本文详细解析了Android屏幕刷新的原理，包括Jank（丢帧）现象、黄油计划、VSync同步、三缓冲机制以及Choreographer在其中的角色。Choreographer作为Android系统中负责绘制的类，通过VSync信号协调CPU和GPU工作，减少Jank，确保流畅的用户体验。同时介绍了View刷新的入口以及如何监控应用帧率。

jank（丢帧）

以时间的顺序来看下将会发生的过程:

Display显示第0帧数据，此时CPU和GPU渲染第1帧画面，且在Display显示下一帧前完成
因为渲染及时，Display在第0帧显示完成后，也就是第1个VSync后，缓存进行交换，然后正常显示第1帧
接着第2帧开始处理，是直到第2个VSync快来前才开始处理的。
第2个VSync来时，由于第2帧数据还没有准备就绪，缓存没有交换，显示的还是第1帧。这种情况被Android开发组命名为“Jank”，即发生了丢帧。
当第2帧数据准备完成后，它并不会⻢上被显示，而是要等待下一个VSync 进行缓存交换再显示。

所以总的来说，就是屏幕平白无故地多显示了一次第1帧。原因是第2帧的CPU/GPU计算没能在VSync信号到来前完成。

这里注意一下一个细节，jank（丢帧、掉帧），不是说这一帧丢弃了不显示，而是这一帧延迟显示了，因为缓存交换的时机只能等下一个VSync了。

黄油计划 —— drawing with VSync

为了优化显示性能，Google在Android 4.1系统中对Android Display系统进行了重构，实现了Project Butter(⻩油工程): 系统在收到VSync pulse后，将⻢上开始下一帧的渲染。即一旦收到VSync通知(16ms触发一次)，CPU和GPU 才立刻开始计算然后把数据写入buffer。如下图:

CPU/GPU根据VSYNC信号同步处理数据，可以让CPU/GPU有完整的16ms时间来处理数据，减少了jank。一句话总结，VSync同步使得CPU/GPU充分利用了16.6ms时间，减少jank。

问题又来了，如果界面比较复杂，CPU/GPU的处理时间较⻓，超过了16.6ms呢？如下图:

在第二个时间段内，但却因 GPU 还在处理 B 帧，缓存没能交换，导致 A 帧被重复显示。
而B完成后，又因为缺乏VSync pulse信号，它只能等待下一个signal的来临。于是在这一过程中，有一大段时间是被浪费的。
当下一个VSync出现时，CPU/GPU⻢上执行操作(A帧)，且缓存交换，相应的显示屏对应的就是B。这时看起来就是正常的。只不过由于执行时间仍然超过16ms，导致下一次应该执行的缓冲区交换又被推迟了——如此循环反复，便出现了越来越多的“Jank”。

为什么 CPU 不能在第二个 16ms 处理绘制工作呢？ 因为只有两个 buffer，Back buffer正在被GPU用来处理B帧的数据， Frame buffer的内容用于Display的显示，这样两个 buffer都被占用，CPU 则无法准备下一帧的数据。那么，如果再提供一个buffer，CPU、GPU 和显示设备都能使用各自的 buffer工作，互不影响。这就是三缓冲的来源了。

三缓冲

三缓存就是在双缓冲机制基础上增加了一个 Graphic Buffer 缓冲区，这样可以最大限度的利用空闲时间，带来的坏处是多使用的一个 Graphic Buffer 所占用的内存。