Android圖形子系統詳解
圖形操作可以有兩種方式實現：一是利用通用CPU模擬圖形操作；二是利用GPU專門做圖形操作。前者會增加CPU的負擔，在現在高分辨率已經是普遍現象的時候，讓通用處理器來完成大量的圖形計算已經不現實。Android圖形系統的發展過程也驗證了這一觀點。
為了達到高效的圖形處理效果，是必須緊密結合軟件和硬件的。這篇文章主要介紹跟Android的圖形子系統。以后可能會對這些主題進行更加深入的探討。
Android圖形系統的軟件構成
下面的示意圖，展示了Android上負責圖形處理的軟件模塊。
一個典型Android應用中各個圖形系統組件的關系圖
GPU:
GPU專門設計用于加速圖形操作。GPU不同于CPU，它的一個設計目的就是高度的并行化，并行化是大部分圖形計算的共同特征。
Android 剛剛問世的時候，GPU還是可選的，最近發布的版本中，GPU已經是一個必配硬件。如果系統中沒有GPU，系統使用的OpenGL ES就包含了libagl和pixelflinger，通過軟件實現OpenGL ES協議接口，有時也有硬件支持的CopyBit。但是不幸的是，Android通過軟件模擬OpenGL，并不支持OpenGL ES 2.0。現在，Android系統中的不少組件使用了OpenGL ES 2.0，比如HWUI、Renderscript、SurfaceTexture。平板電腦都有很高的分辨率，純軟件的模擬支持并不能保證圖形的填充需 求，也就不能為用戶提供流暢的UI體驗。廠商如果想制造基于ICS或者更高版本Android系統的設備，就必須具有支持OpenGL ES 2.0 的GPU。
Canvas:
畫布是應用程序用來繪制Widget或圖形等元素的地 方。Froyo和Gingerbread上，畫布通過Skia來繪制。Honeycomb及以后的版本，HWUI被加入了進來，提供了GPU加速支持。在 Ice Cream Sandwich及以后的版本上，HWUI缺省用于圖形的繪制。
Skia:
Skia是一組2D繪圖的API，它完全通過軟件實現。由于性能方面的原因，Skia逐漸被HWUI所替代。
HWUI
HWUI 可以使UI組件使用GPU加速。HWUI是在Honeycomb中引入進來的，目的是使交互更加快速，及時響應，流暢。在大分辨率的平板電腦上，通過 Skia來繪制動畫，會占用很高的CPU資源，進而拖慢整個系統。HWUI需要支持OpenGL ES 2.0的GPU，不能通過軟件模擬。
Renderscript
Renderscript 同樣也是Honeycomb引入的新的API，它的設計為了同時解決移植和性能問題。應用程序員用Renderscript（基于C99）編寫代碼，然后 一個LLVM的交叉編譯器把它編譯為機器獨立的bit code，應用程序員再將其打包到apk中。當用戶下載apk時，設備上的編譯器（基于LLVM，位于/system/lib/libbcc.so）將 bit code編譯為目標機器上的指令。
Renderscript在Froyo和Gingerbread上也存在，但是不是公開的API。只有Android的一些wallpaper使用了它。那時它的實現也非常粗糙，功能有限。
Surface:
一 個Surface對應一個屏幕外緩沖區，應用程序用來渲染窗口內容。一個游戲程序，它可能使用OpenGL在Surface上繪制3D對象，一個普通應用 程序，它可能使用Skia來繪制Widget或者文本，它也可能使用HWUI庫來啟用GPU加速。從ICS開始，Surface通過一個后端的 SurfaceTexture實現，這就意味著Surface對應的不再是一個緩沖區，而是一個紋理（texture）。
Android平臺的圖形棧
SurfaceFlinger:
SurfaceFlinger是一個合成器，它管理來自于不同應用的Surface。比如，可能有許多應用同時存在，與此對應的，存在許多獨立的Surface需要被渲染。SurfaceFlinger決定屏幕上顯示的內容，那些需要被覆蓋，進行裁剪。
SurfaceFlinger使用的是OpenGL ES 1.1標準中的函數。為什么呢？如果使用OpenGL ES 2.0，就必須需要支持OpenGL ES 2.0的硬件GPU，這會使系統的啟動更加復雜，也會使模擬器的實現更加困難。
HW Composer:
硬件合成器是Honeycomb引入的一個HAL，SurfaceFlinger使用它，利用硬件資源來加速Surface的合成，比如3D GPU和2D的圖形引擎。
CopyBit:
CopyBit也是一個HAL。它允許使用特殊硬件來加速一些圖形操作，比如復制（blitting）。它設計的初衷是在沒有3D GPU的系統上加速軟件的渲染過程。CopyBit在ICS中被刪除了，因為GPU已經成為一個必備硬件，沒有必要專門設計一個加速部件。
Libagl/PixelFlinger:
libagl 是一個通過軟件實現了OpenGL ES 1.0和1.1版本API的組件。它使用PixelFlinger來實現OpenGL調用。為了加速使用PixelFlinger的渲染過程，JIT被引 入了進來，稱為CodeFling。CodeFling生成機器代碼，它急劇加速了許多類型的像素操作。
可以看出，Android的圖形系統在不斷的調整，目的是為了提供更加快速流暢的UI體驗。這就是Android版本中圖形相關代碼變動很大的原因。
