Skia brief outline

最新推荐文章于 2021-01-12 11:06:11 发布

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本文介绍了Skia图形库的功能及应用，包括其作为2D图形库的基础特性、Android系统中的角色，以及如何利用Skia API进行图形绘制。此外，还探讨了Skia在Android平台上的实现细节和技术要点。

Google Skia is a complete 2D graphic library for drawing Text, Geometries, and Images.

3×3 matrices w/ perspective
antialiasing, transparency, filters
shaders, xfermodes, maskfilters, patheffects
subpixel text

Skia是一个C++的开源2D图形库，Raster、OpenGL和PDF目前都在使用它。Skia可提供的功能包括：

3 × 3 带角度的矩阵
抗锯齿、透明化和滤镜
阴影、XFER模式、模板过滤器、通道效果

picture from Google

Chrome开发者Elliot Poger宣布Chrome for Mac将很快换用Skia 2D图形库替换以前的Apple核心图形库，这也使得Linux、Windows和Mac OS X系统使用的图形库完全统一。

使用 Skia 的 API 进行图形绘制时主要会用到一下几个类：其实现代码主要在 src/core 目录下。

SkBitmap 用来设置像素;
SkCanvas 写入位图;
SkPaint 设置颜色和样式;
SkRect 用来绘制矩形。

使用 Skia 绘图的步骤：

a) 定义一个位图 32 位像素并初始化 SkBitmap bitmap;

b) 分配位图所占的空间

c) 指定输出设备

d) 设备绘制的风格

图形图像特效

skia中effect文件夹中的类继承图

src/effects 目录的文件主要实现一些图形图像的特效，包括 遮罩、浮雕、模糊、滤镜、渐变色、离散、透明以及 PATH 的各种特效等。

除了颜色、笔画、字体大小这样的简单属性，paint也支持effect, effect是绘图管线不同方面的子类，（每个effect都是引用计数的）当一个effect被一个paint引用的时候，将会覆盖paint的绘制管线的一些部分。例如，使用gradient代替单个也是，给paint指定一个SkShader：

SkShader* shader = SkGradientShader::CreateLinear(...);

paint.setShader(shader);

shader->unref();

现在，所有使用这个paint绘制的东西都会使用由CreateLiner指定的gradient，CreateLiner返回的Shader对象是引用计数的。当一个像shader这样的effect对象被指定给一个paint的时候，paint会增加他的引用计数，为了平衡引用计数，上面的例子调用了shader的unref()，现在这个paint就是shader的唯一拥有者，这样，无论是出了paint作用域或者指定了其他的shader（可以为空），会自动调用shader的unref()。

有6种effect可以绑定到paint：

SkPathEffect
SkRasterizer
SkMaskFilter
- SkMaskFilter的使用介绍：http://www.cnblogs.com/ezhong/archive/2011/11/30/2269501.html
SkShader 例如三种过渡色方式（linear,radial,sweep）,重复模式（clamp,repeat,mirror）
- linear方式GradientShader的使用介绍： http://www.cnblogs.com/ezhong/archive/2011/11/24/2261856.html
SkColorFilter
SkXfermode

paint也保持SkTypeface的引用，SkTypeface代表指定的字体风格，可以用来测量和绘制文字，也就是说不仅可以用于绘制文本，还可以用来测量文本

动画

src/animator 目录的文件主要实现了 Skia 的动画效果，Android不支持。

界面 UI 库

src/view 目录构建了一套界面 UI 库。组件包括 Window,Menu, TextBox, ListView, ProgressBar, Widget, ScrollBar,TagList,Image 等。

Skia 的图像编解码部分

这部分的接口主要是：

external/include/image/SKImageDecoder.h // 把图像文件或者流解码到 skia 的内部内存 SKBitmap 中 ;
external/include/image/SKImageEncoder.h // 把 skia 内部内存 SKBitmap 编码成文件或流的形式；

这些接口需要具体的类实现，主要代码在 src/image 文件中。

Android 图形系统的 JNI 接口

主要提供了从 Skia 底层库到 Java 上层的支持，代码路径为：frameworks/base/core/jni/android/graphic/，主要为 Canvas.cpp 文件。

GDI+是Windows的一套图形绘制库

Windows系统下，所有图形图像绘制，最终都是通过GDI来实现的。在Android下也需要一套能绘制出点、线、面等复杂图形，或者渲染界面等图像方面的一个可供开发者调用的绘图函数接口，Skia就是这套绘制工具。

e.g.现在让你来画一幅画，比如我们的国画—山水画。画一幅画需要哪些工具呢？从常识上来说，我们需要一张纸，比如白纸，或者带有某些背景图的纸张；需要毛笔，不同型号的毛笔；墨汁；颜料等等。然后我们规定在纸张的哪个区域画图，用什么样的毛笔，用什么样的颜色，画什么样的图形，是点、线、面？还是花草等。Skia就是类似上面画图所有需要的一系列设备、工具等。要在Android里画图或者渲染图像，都需要Skia提供的API接口，或者是间接提供。

所有Activity或者View或者其他控件的显示，在底层都是通过Skia提供的函数进行显示的。常见的Canvas类，假如你跟踪一下代码，会发现，Canvas是通过Native方式，调用底层的SkCanvas的。在Android系统下，通过OpenGL ES绘制的3d图形，最终还是被合并到Skia定义的显示缓存中进行显示的。

Skia 主要涉及到的3个库：

libcorecg.so 包含/skia/src/core的部分内容，比如其中的Region，Rect是在SurfaceFlinger里面计算可是区域的操作基本单位
libsgl.so 包含/skia/src/core|effects|images|ports|utils的部分和全部内容，这个实现了skia大部分的图形效果，以及图形格式的编解码
libskiagl.so 包含/skia/src/gl里面的内容，主要用来调用opengl实现部分效果

要想在底层使用skia的接口来画图需要全面了解skia的一整套机制，实际上skia开源到现在还没多久，在网上能找到的资料是也是很粗浅的，如果将来真需要在这方面下功夫肯定是需要一定的工作量的。

Skia在android源码里的目录位置

头文件(也可以说是internal API, 因为google没有在NDK里面提供他)位置：android/external/skia/include。其中还包含以下几个子目录：animator, core, effects, images, views…，最重要的就是core目录了，我们在这里的分析也主要针对core目录里面的API。
源文件位于: android/external/skia/src目录，子目录结构和头文件目录相同。
封装层：android对Skia引擎进行了封装，以便让java代码方便的调用，对skia封装的代码存在于android/framework/base/core/jni以及android/framework/base/core/jni/android/graphics目录下面。主要是对Canvas, Bitmap, Graphics, Picture等等的封装，以及和libui库的结合使用。

在Android apk里面画图有2种方式 [2D]：

1、Simple Graphics in View
就是直接使用Android已经实现的一些画图操作，比如说images，shapes，colors，pre-defined animation等等，这些简单的画图操作实际上是由skia来提供的2D图形操作。

如贴一张背景图啊，画出简单地形状阿，实现一些简单的动画之类的操作。没有一笔一画地构造出一个图形出来，我们只是把我们的Graphic 资源放入View体系中，由系统来将这些Graphic画出来。

种方式只能画静态或者极为简单的2D图画，对于实时性很强的动画，高品质的游戏都是没法实现的。

2、Canvas
首先我们要明白这个Canvas是一个2D的概念，是在Skia中定义的。也就是说在这个方式下还是说的画2D图形。我们可以把这个Canvas理解成系统提供给我们的一块内存区域(但实际上它只是一套画图的API，真正的内存是下面的Bitmap)，而且它还提供了一整套对这个内存区域进行操作的方法，所有的这些操作都是画图API。

能一笔一划或者使用Graphic来画我们所需要的东西了，要画什么要显示什么都由我们自己控制。这种方式根据环境还分为两种：

使用普通View的canvas画图，适合处理量比较小，帧率比较小的动画，比如说象棋游戏之类的
使用专门的SurfaceView的canvas来画图。主要用在游戏，高品质动画方面的画图。
- 可以在SurfaceView中定义一个专门的线程来完成画图工作，应用程序不需要等待View的刷图，提高性能。

关于Activity的：
(1) 首先尽量把UI的设计放在XML中实现，而不要放在代码中实现，这样方便设计，修改和移植；
(2) 所有使用到的component都必须在manifest中声明，不然程序中找不到相应的conponet的时候会报错；
(3) 一般每一个Activity都对应于一个类和一个相应的布局文件xml ；
(4) 每一个Activity只有使用setContentView()绑定内容后才会显示，而且你才能从这个内容(比如xml中)获取到你需要的元素；
(5) res/drawable和res/raw中的元素的区别是drawable中的元素像素可能会被系统优化，而raw中的不会被优化；
(6) 当多个Activity都从res/drawable中获得同一个元素，如果其中一个修改它的属性，所有其他的Activity中这个元素的相应属性都会改变；
(7) res/anim中保存的是动画相关的xml ；