Android SurfaceView 组件介绍，挖洞原理详解

组件介绍

在 Android 开发中，SurfaceView 是一个非常特别的组件，它提供了一个专门的绘制表面，允许在主线程之外的线程上进行绘制操作。这使得 SurfaceView 非常适合需要高性能绘制和更新的场景，如视频播放和游戏渲染。这是因为它可以减少和避免 UI 线程的阻塞和延迟。

基本概念

SurfaceView 继承自 View 类，但与普通的 View 不同，它内部使用了一个独立的绘图表面（即 Surface），这个 Surface 可以在主 UI 线程之外的线程上进行控制和绘制。这样做的好处是，即使绘制操作很复杂，也不会影响到 UI 线程的响应性和流畅性。

关键特性

1. 独立的绘图表面：

   • SurfaceView 的 Surface 是独立于应用窗口的其余部分，并且可以在单独的线程中进行更新和渲染。这意味着它不会受到其他视图层级更新的影响，从而提高了渲染效率。

2. 线程安全：

   • 由于 Surface 可以从任何线程进行访问和修改，因此 SurfaceView 特别适用于后台线程渲染内容，如视频播放和动态图形。

3. 可见性管理：

   • SurfaceView 在屏幕上的可见性由 Android 的窗口管理器直接处理。当 SurfaceView 变为不可见时，它的 Surface 可能会被销毁，因此开发者需要在适当的生命周期回调中管理资源和绘制状态。

使用场景

• 视频播放：SurfaceView 常用于视频播放应用，因为视频解码和渲染可以在单独的线程上进行，避免 UI 线程阻塞。
• 实时游戏渲染：游戏中的图形渲染需要高频率的更新和高性能，SurfaceView 提供的独立绘图表面能够满足这些要求。
• 相机预览：相机应用中，SurfaceView 可用于显示相机的实时预览流。

SurfaceHolder介绍

在Android开发中，SurfaceHolder是一个接口，用于控制和监视Surface对象的状态。Surface是一个特殊的对象，它承载了一个可以绘制的矩形区域。这个区域可以由你的应用程序或其他应用程序来绘制。SurfaceView类就是围绕Surface提供一个可视组件的实现，而SurfaceHolder提供了对这个Surface的控制和管理。

主要功能

1. 访问和控制Surface：

• SurfaceHolder允许开发者直接访问Surface对象，这意味着你可以管理和绘制到Surface上的图形内容。通过SurfaceHolder，你可以获取Surface的Canvas，并在这个Canvas上进行绘制操作。

2. 监听Surface的状态变化：

• SurfaceHolder提供了一个回调机制，通过实现SurfaceHolder.Callback接口，你可以监听Surface的创建、改变和销毁事件。这些回调方法是：
  • surfaceCreated(SurfaceHolder holder): 当Surface第一次创建时调用，你应该在这个回调中开始绘制的操作。
  • surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height): 当Surface的格式或大小发生变化时调用。
  • surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder): 当Surface即将被销毁时调用，你应该在这个回调中停止绘制操作，并进行清理。

3. 控制Surface的格式和尺寸：

• SurfaceHolder允许开发者设置Surface的尺寸、格式和类型。例如，你可以指定Surface的分辨率和颜色深度。

使用示例

在使用SurfaceView时，你通常会与SurfaceHolder打交道。

public class MySurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {

    private SurfaceHolder surfaceHolder;
    private DrawingThread drawingThread;

    public MySurfaceView(Context context) {
        super(context);
        init();
    }

    private void init() {
        surfaceHolder = getHolder();
        surfaceHolder.addCallback(this);
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        drawingThread = new DrawingThread(holder);
        drawingThread.setRunning(true);
        drawingThread.start();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
        // Handle changes
    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        boolean retry = true;
        drawingThread.setRunning(false);
        while (retry) {
            try {
                drawingThread.join();
                retry = false;
            } catch (InterruptedException e) {
                // handle interruption
            }
        }
    }

    private class DrawingThread extends Thread {
        private SurfaceHolder surfaceHolder;
        private boolean isRunning = false;

        public DrawingThread(SurfaceHolder holder) {
            this.surfaceHolder = holder;
        }

        public void setRunning(boolean isRunning) {
            this.isRunning = isRunning;
        }

        @Override
        public void run() {
            while (isRunning) {
                Canvas canvas = null;
                try {
                    canvas = surfaceHolder.lockCanvas();
                    synchronized (surfaceHolder) {
                        if (canvas != null) {
                            // Perform drawing on the canvas
                        }
                    }
                } finally {
                    if (canvas != null) {
                        surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
                    }
                }
            }
        }
    }
}

SurfaceHolder是一个非常强大的工具，它为Surface的管理提供了广泛的控制功能，同时使得在单独的线程中进行复杂的绘图操作成为可能，从而不影响应用程序的主UI线程的响应性。这在需要高性能绘图更新，如游戏或媒体播放器等应用中尤其重要。

SurfaceView 挖洞原理

在 Android 中，SurfaceView 是一个用于直接绘制图形的视图，通常用于游戏或视频播放等高性能需求的应用场景。SurfaceView 的挖洞原理主要涉及到 SurfaceView 的工作机制和它与窗口系统之间的交互。

工作机制

1. 双缓冲机制：SurfaceView 使用双缓冲机制，即前缓冲区和后缓冲区。前缓冲区显示在屏幕上，后缓冲区用于绘制新的内容。当后缓冲区绘制完成后，前后缓冲区交换，新的内容就会显示在屏幕上。这种机制可以减少屏幕闪烁和绘制延迟。

2. 独立 Surface：SurfaceView 创建了一个独立的 Surface，它与主 UI 线程分离，允许在另一个线程上进行绘制操作。这使得在 SurfaceView 上进行复杂的图形绘制时不会阻塞主 UI 线程，提高了绘制性能。

3. SurfaceHolder：SurfaceView 通过 SurfaceHolder 来管理其 Surface 的生命周期和绘制操作。SurfaceHolder 提供了一系列的回调方法，例如 surfaceCreated、surfaceChanged 和 surfaceDestroyed，用于监听 Surface 的创建、改变和销毁。

SurfaceView 挖洞的原理实际上是利用了 SurfaceView 绘制的特性，通过创建一个透明或空洞的区域，使得底层的内容可以透过 SurfaceView 显示出来。具体步骤如下：

1. 设置透明背景：将 SurfaceView 的背景设置为透明，使得 SurfaceView 背景区域不绘制任何内容，从而形成“挖洞”效果。

   <SurfaceView
       android:layout_width="match_parent"
       android:layout_height="match_parent"
       android:background="@android:color/transparent" />
   

2. 绘制透明区域：在 SurfaceView 的 Canvas 上绘制一个透明区域，使得该区域不会绘制任何内容，从而露出底层视图。例如，可以使用 Canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR) 方法清空指定区域。

3. 层次叠加：利用视图的层次叠加关系，将 SurfaceView 放置在其他视图之上，并通过透明区域露出下层视图的内容。例如，可以在 SurfaceView 下方放置一个 ImageView 或其他自定义视图，通过透明区域显示底层视图的内容。

以下是一个简单的代码示例，演示了如何在 SurfaceView 中实现透明区域（“挖洞”）：

public class MySurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {
    private Paint mPaint;
    private Rect mRect;

    public MySurfaceView(Context context) {
        super(context);
        getHolder().addCallback(this);
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.RED); // 设置绘制颜色
        mRect = new Rect(100, 100, 300, 300); // 定义透明区域
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        draw();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
    }

    private void draw() {
        Canvas canvas = getHolder().lockCanvas();
        if (canvas != null) {
            canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR); // 清空整个画布
            canvas.drawRect(mRect, mPaint); // 绘制矩形区域
            getHolder().unlockCanvasAndPost(canvas);
        }
    }
}

这个示例创建了一个自定义的 SurfaceView，并在其中绘制了一个矩形区域。通过 PorterDuff.Mode.CLEAR 模式，可以清空指定区域，使得该区域变得透明，从而实现“挖洞”效果。

使用SurfaceView展示图片示例

要在 Android 中使用 SurfaceView 在单独的线程中展示一张图片，我们可以通过创建一个自定义的 SurfaceView 类来实现。

示例代码：

创建一个自定义的 SurfaceView类

这个类将包含加载图片和在 SurfaceView 上绘制图片的逻辑：

public class ImageSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {

    private DrawThread drawThread;
    private Bitmap imageBitmap;

    public ImageSurfaceView(Context context,int imageResource) {
        super(context);
        this.imageBitmap  = BitmapFactory.decodeResource(context.getResources(),imageResource);
        getHolder().addCallback(this);
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(@NonNull SurfaceHolder holder) {
        //开启新线程 绘制图片
        drawThread = new DrawThread(getHolder(), imageBitmap);
        drawThread.setRunning(true);
        drawThread.start();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(@NonNull SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(@NonNull SurfaceHolder holder) {

        //停止绘制线程
        boolean retry = true;
        drawThread.setRunning(false);
        while (retry) {
            try {
                drawThread.join();
                retry = false;
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //新开一个线程用来绘制图片到Canvas
    private class DrawThread extends Thread{
        private SurfaceHolder surfaceHolder;
        private boolean isRunning = false;
        private Bitmap imageBitmap;

        public DrawThread(SurfaceHolder holder,Bitmap imageBitmap) {
            this.surfaceHolder = holder;
            this.imageBitmap = imageBitmap;
        }
        public void setRunning(boolean isRunning) {
            this.isRunning = isRunning;
        }
        @Override
        public void run(){
            while(isRunning){
                Canvas canvas = null;
                //尝试获取canvas 绘制图片
                try {
                    canvas = surfaceHolder.lockCanvas();
                    if (canvas != null) {
                        synchronized (surfaceHolder) {
                            //绘制图片
                            canvas.drawBitmap(imageBitmap, 0, 0, null);
                        }
                    }
                }
                finally {
                    if (canvas != null) {
                        surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
                    }
                }
            }
        }
    }

}

在 Activity 中使用 ImageSurfaceView

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;

public class MainActivity extends Activity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        // 替换 R.drawable.your_image 为你的实际图片资源
        ImageSurfaceView imageSurfaceView = new ImageSurfaceView(this, R.drawable.your_image);
        setContentView(imageSurfaceView);
    }
}

注意事项

• 确保你的图片资源位于 res/drawable 文件夹中。
• ImageSurfaceView 类中的 DrawThread 在 surfaceDestroyed 方法被调用时应该被正确地停止，以避免可能的内存泄露或崩溃。
• 这个例子展示了在一个单独的线程中加载和绘制图片，以避免阻塞 UI 线程。

效果展示

注：这个dmeo仅仅展示了SurfaceView 新开线程展示图片效果，学习SurfaceView渲染流程，无法应用实际开发，如果用于实际开发，如开发自定义控件，还需进一步完善自定义的类