简介：Qt Quick图形引擎的底层原理

Qt对各操作系统底层的渲染接口进行了封装，如下图所示：

上图中，越上面的层次，越靠近操作系统/硬件，越下面的层次，越靠近用户。

其中：QRhi是Qt渲染硬件接口，是：Qt Rendering Hardware Interface的缩写。它负责将图形渲染工作转换为目标平台上可用的图形Api指令。

QRhi支持的硬件图形接口如下所示（也就是说它对下面这些硬件接口进行了封装）：

• OpenGL (version 2.1或更高版本)

• OpenGL ES (version 2.0或更高版本)

• Vulkan (version 1.0或更高版本)

• Direct3D 11 (version 11.1或更高版本)

• Direct3D 12 (version 12.0或更高版本)

• Metal (version 1.2或更高版本)

Qt 会尽可能使用目标平台的硬件接口，比如，在Windows平台上使用Direct3D，在Mac平台上使用Metal。但也允许开发人员自己指定硬件接口，如下代码所示（明确使用Vulkan渲染接口进行渲染）：

QQuickWindow::setGraphicsApi(QSGRendererInterface::Vulkan);

Qt Quick使用场景图技术渲染界面（Scene Graph）。我们通过一个例子来介绍这个技术，比如，一个这样的图形+文字列表

如果使用传统的QPainter来渲染的话，它的工作步骤大概率会是：

1. 渲染第一个图标，渲染第一行文字。

2. 渲染第二个图标，渲染第二行文字。

3. 渲染第三个图标，渲染第三行文字。

如果使用场景图技术来渲染的话（Qt Quick渲染），它的工作步骤大概率会是：

1. 渲染三个图标。

2. 渲染三行文本。

对于操作系统的硬件接口来说，连续渲染三个图像，比分开渲染三个图像要高效的多。甚至Qt的Rhi层会把三个图像的渲染工作转换成一个硬件指令提交给硬件接口。

QPainter 的优势是可以在渲染每一帧时完成成千上万次单独的绘制指令，而如果要让 OpenGL 和其他硬件接口的性能表现更好，则应尽可能减少硬件 API 的调用次数。

搞不好这一点，那就有可能造成使用GPU的性能表现还不如不使用它的现象。

现在我们介绍一下Qt的底层实现方式：

Qt会把待渲染的元素组成一棵树（QSGNode 数据结构）。在这个结构中，每个节点都有自己的位置、大小、变换方式（旋转、缩放、平移等）等属性。

每次更新时，Qt都会遍历整棵树检查元素的变化情况（是不是“脏”了）。

检查完元素后，就会生成实际的绘制命令（用一个指令渲染三个图像就是在这个阶段优化完成的），这些命令会被传递到渲染管线中。

当遍历每个元素的状态并生成下一帧的渲染指令时，Qt可能还在专门的渲染线程上渲染上一帧的内容（Qt会在这个环节丢弃某些不必要的帧），“并行处理”也是场景图技术性能更高的原因之一。