12 屏幕绘图基础

 摘自：柯元旦《Android内核剖析》
  Android中的GUI系统是客户端和服务端配合的窗口系统，即后台运行了一个绘制服务，每个应用程序都是该服务端的一个客户端，当客户端需要绘制时，首先请求服务端创建一个窗口，然后在窗口中进行具体的视图内容绘制；对于每个客户端而言，他们都感觉自己独占了屏幕，而对于服务端而言，它会给每一个客户端窗口分配不同的层值，并根据用户的交互情况动态改变窗口的层值，这就给用户造成了所谓的前台窗口和后台窗口的概念。

绘制屏幕的软件架构

Android的屏幕绘制架构如下图：
                      
  SurfaceFlinger进程：简称sf，该进程在系统开机时自动启动，在init.rc中定义，他的作用就是给每个客户端分配窗口，在程序中这个窗口用Surface类来表示，即每个窗口都是一个平面，而每个平面在程序中都会对应一段内存，即一块屏幕缓冲区，大小一般为宽度*高度；
sf服务进程的启动命令源码位于./frameworks/native/cmds/surfaceflinger/；
sf服务的具体源码位于./frameworks/native/services/surfaceflinger/；
   当一个apk程序要创建窗口时，步骤是这样子的：
 在本地创建一个Surface对象--->>然后调用WindowManager类向WmS服务发出一个请求，并把Surface对象作为参数传递过去-->>WmS收到请求后，通过Surface类的JNI调用SurfaceFlinger_client驱动--->>client驱动请求sf进程创建指定的窗口--->> sf会创建一段屏幕缓冲区，并把这个窗口缓冲区地址传递给Wms--->>Wms用这个地址去初始化apk程序传入的Surface对象-->>回到APK程序。
  Surface对象仅仅是一个空壳，它表示一个窗口，但必须经过初始化后才能真正在屏幕上显示为一个窗口，这个初始化就是给Surface对象分配一段屏幕缓冲区内存。
   APK程序有了这个Surface后，就可以在这个平面上绘制想要的内容了。Surface类仅仅表示一个平面，而绘制不同图案是一种操作，Android中使用一个叫做Skia的绘图驱动库，来进行各种平面绘制。在程序中用Canvas来表示这个功能对象，Surface类包含一个函数lockCanvas(),它返回一个Canvas对象，调用该对象的各种绘图函数就可以完成对平面的绘制。

Java客户端绘制相关类的关系 

Java客户端中，和绘制相关的类包括以下几种：
1. Surface类：表示一个平面，内部仅包含平面的大小、位置，及一段屏幕缓冲内存区。不过在Java端，不能直接访问这段内存，也不能通过该类直接设置该平面的大小和位置，只能通过SurfaceHolder类。
2. Canvas类：一个包含各种绘制函数的功能类。必须为Canvas指定一段内存地址，因为绘制的结果实际上就是给这段内存地址中填充不同的像素值。
  这段内存有两种类型：一种是普通内存，不会在屏幕上看到，要将这段内存复制到拥有屏幕缓冲内存的Canvas中，游戏开发中常用的方式；另一种是屏幕缓冲区内存，就是绘制函数执行后直接可以在屏幕上看到。
3. Drawable类：一个抽象类，也是一个功能类。它和Canvas的相同之处是两者都可给内存缓冲区中绘制图案。
 不同之处是：
1> Drawable内部没有一段内存缓冲区，当应用程序要绘制图案时，要将一个包含内存缓冲区的Canvas对象传递给Drawable,然后Drawable才能在Canvas上绘制图案。
2> 每个具体的Drawable对象仅绘制某个特定的图案，比如SDK中包括了BitmapDrawable、ColorDrawable、NinePatchDrawable等.打个比方，Drawable是来料加工，而Canvas是综合加工厂。
4. Paint：画笔，用来保存图案绘制时所用的颜色、样式（是否有阴影、粗细、圆角、字体、对齐方式等），一般在canvas.drawXXX中作为参数进行使用；
下面介绍一些Canvas的常用方法：

final static int GRAY=0x0ffa0a0a0;final static int DARK=0x0ff000D00;private void onDraw2(Canvas canvas){    canvas.drawColor(0x0ffffffff);    int h=canvas.getHeight();    int w=canvas.getWidth();    if(mPaint==null){        mPaint=new Paint();    }    int textSize=(int)mPaint.getTextSize();    Rect rt=canvas.getClipBounds();    String str1=rt.toShortString();    canvas.drawText(str1,0,0+textSize,mPaint);/*坐标原点相对于canvas经父窗口裁剪后的左上角*/    canvas.drawText("h="+h+",w="+w,0,100,mPaint);    canvas.translate(100,50);/*调整坐标原点到指定位置*/    canvas.drawCircle(0,0,2,mPaint);    int saveCount=canvas.save();    canvas.clipRect(20,0,40,20);    canvas.drawColor(GRAY);    canvas.restoreToCount(saveCount);    Matrix m=new Matrix();/*Matrix作用是改变绘制图案的形状参数，包括旋转、平移、缩放、阿尔法*/    m.setScale(2,4);    canvas.concat(m);    canvas.clipRect(20,0,40,20);    canvas.drawColor(DARK);}

 在Java端操作Surface，可以想看这篇文章：SurfaceView的使用方法