Google 为何把 SurfaceView 设计的这么难用？

作者：却把清梅嗅

链接：https://juejin.cn/post/7140191497982312455

本文由作者授权发布。

如果你有过 SurfaceView 的使用经历，那么你一定和我一样，曾经被它所引发出 层出不穷的异状 折磨的 怀疑人生—— 毕竟，作为一个有理想的开发者，在深入了解 SurfaceView 之前，你很难想通这样一个问题：

为什么 Google 把 SurfaceView 设计的这么难用？

• 不支持 transform 动画；
• 不支持半透明混合；
• 移动，大小改变，隐藏/显示操作引发的各种问题；

另一方面，即使你对 SurfaceView 使用不多，图形系统 的这朵乌云依然笼罩在每一位 Android 开发者的头顶，来看 Google 对其的 描述：

• SurfaceView 的设计初衷是为了解决什么问题？
• 实际开发中，SurfaceView 这么 难用 的根本原因是什么？
• 为了解决这些问题，Google 的工程师进行了哪些 尝试 ？

接下来，读者可带着这些问题，跟随笔者一起，再次回顾 SurfaceView 设计和实现的精彩历程。

在了解 SurfaceView 的设计初衷之前，读者首先需要对 Android 现有的图形架构有一个基本的了解。

截至目前一切正常，但需要指出的是，现有图形系统的架构设计中还藏了一个线程相关的 隐患 。

1.线程问题

2.动机

现在，我们引用官方文档的描述，再次重申适用 SurfaceView 的场景：

在需要渲染到单独的 Surface（例如，使用 Camera API 或 OpenGL ES 上下文进行渲染）时，使用 SurfaceView 进行渲染很有帮助。使用 SurfaceView 进行渲染时，SurfaceFlinger 会直接将缓冲区合成到屏幕上。

如果没有 SurfaceView，您需要将缓冲区合成到屏幕外的 Surface，然后该 Surface 会合成到屏幕上，而使用 SurfaceView 进行渲染可以省去额外的工作。

3.具体思路

1. SurfaceView 与宿主视图树结构的关系，以及 挖洞 过程的实现；
2. SurfaceView 与系统服务的通信创建 Surface的实现；

3. SurfaceView 具体绘制流程的实现。

1. 视图树与挖洞

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View  { }
   
   

出于安全性的考量，SurfaceView 相关源码并未直接开放出来，开发者只能看到自动生成的一个接口类，源码可以借助梯子在 这里 查阅。

http://aospxref.com/android-10.0.0_r47/xref/frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
@Override
protected void onAttachedToWindow() {
    // ...
    mParent.requestTransparentRegion(SurfaceView.this);   // 1.
    ViewTreeObserver observer = getViewTreeObserver();
    observer.addOnPreDrawListener(mDrawListener);         // 2.
}

@UnsupportedAppUsage
private final ViewTreeObserver.OnPreDrawListener mDrawListener = new ViewTreeObserver.OnPreDrawListener() {
    @Override
    public boolean onPreDraw() {
        updateSurface();                                 // 3.
        return true;
    }
};

protected void updateSurface() {
  // ...
  mSurfaceSession = new SurfaceSession();
  mSurfaceControl = new SurfaceControl.Builder(mSurfaceSession);    // 4
  //...
}
   
   

2. 子图层类型

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View {

  // SurfaceView 的子图层类型
  int mSubLayer = APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER;

  // SurfaceView 是否展示在当前窗口的最上方
  // 该方法在挖洞和绘制流程中都有使用，最终影响到用户的视觉效果
  private boolean isAboveParent() {
    return mSubLayer >= 0;
  }
}

// /frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerPolicyConstants.java
public interface WindowManagerPolicyConstants {
  // ...
  int APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER = -2;
  int APPLICATION_MEDIA_OVERLAY_SUBLAYER = -1;
  int APPLICATION_PANEL_SUBLAYER = 1;
  int APPLICATION_SUB_PANEL_SUBLAYER = 2;
  int APPLICATION_ABOVE_SUB_PANEL_SUBLAYER = 3; 
  // ...
}

   
   

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View {

  public void setZOrderOnTop(boolean onTop) {
      if (onTop) {
          mSubLayer = APPLICATION_PANEL_SUBLAYER;
      } else {
          mSubLayer = APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER;
      }
  }

  public void setZOrderMediaOverlay(boolean isMediaOverlay) {
    mSubLayer = isMediaOverlay ? APPLICATION_MEDIA_OVERLAY_SUBLAYER : APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER;
  }
}


   
   

3.子图层类型-插曲

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View {
  public void setZOrderMediaOverlay(boolean isMediaOverlay) {
    mSubLayer = isMediaOverlay ? APPLICATION_MEDIA_OVERLAY_SUBLAYER : APPLICATION_MEDIA_SUBLAYER;
  }
}
   
   

4. 令人头大的黑屏问题

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java
public class SurfaceView extends View {

  //...
  @Override
  public void draw(Canvas canvas) {
      if (mDrawFinished && !isAboveParent()) {             // 1.
          if ((mPrivateFlags & PFLAG_SKIP_DRAW) == 0) {
              clearSurfaceViewPort(canvas);
          }
      }
      super.draw(canvas);
  } 

  private void clearSurfaceViewPort(Canvas canvas) {
      // ...
      canvas.drawColor(0, PorterDuff.Mode.CLEAR);         // 2.
  }
}

   
   
   
   

    
    

   
   

// /frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceHolder.java
public interface SurfaceHolder {
  // ...
  public Canvas lockCanvas();

  public void unlockCanvasAndPost(Canvas canvas);
  //...
}

遗憾的是，即使拿到 Canvas，开发者仍然会受到限制：

   
   

    
    
// /frameworks/base/core/java/com/android/internal/view/BaseSurfaceHolder.java
public abstract class BaseSurfaceHolder implements SurfaceHolder {

   private final Canvas internalLockCanvas(Rect dirty, boolean hardware) {
    if (mType == SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS) {
        throw new BadSurfaceTypeException("Surface type is SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS");
    }
    // ...
  }
}

   
   

这里的代码，笔者引用 罗升阳 的 这篇文章 中的一段来解释：

https://www.kancloud.cn/alex_wsc/androids/473787

注意，只有在一个 SurfaceView 的绘图表面的类型不是 SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS 的时候，我们才可以自由地在上面绘制 UI。我们使用 SurfaceView 来显示摄像头预览或者播放视频时，一般就是会将它的绘图表面的类型设置为 SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS 。在这种情况下，SurfaceView 的绘图表面所使用的图形缓冲区是完全由摄像头服务或者视频播放服务来提供的，因此，我们就不可以随意地去访问该图形缓冲区，而是要由摄像头服务或者视频播放服务来访问，因为该图形缓冲区有可能是在专门的硬件里面分配的。

由此可见，SurfaceView 黑屏问题的原因是综合且复杂的，无论是通过 setZOrderOnTop() 等方法设置为背景透明（但是会在页面层级的最上方），亦或者调整布局参数，都会有大大小小的一些问题。

细心的读者应该能够发现，关于 参考&感谢 一节，笔者着墨越来越多，原因无他，笔者 从不认为 一篇文章就能够讲一个知识体系讲解的面面俱到，本文亦如是。

因此，读者应该有选择性查看其它优质内容的权利，甚至是为其增加一些简洁的介绍（因为标题大多都很相似），而不是文章末尾甩一堆 https 开头的链接不知所云。

这也是对这些内容创作者的尊重，如果你喜欢本文，也同样希望你能够喜欢下面这些文章。

1. Android源码-frameworks-SurfaceView

http://aospxref.com/android-10.0.0_r47/xref/frameworks/base/core/java/android/view/SurfaceView.java

2. Android官方文档-图形架构

https://source.android.com/docs/core/graphics

3. Android视图SurfaceView的实现原理分析 @罗升阳

https://www.kancloud.cn/alex_wsc/androids/473787

4. Android 5.0(Lollipop)中的SurfaceTexture，TextureView, SurfaceView和GLSurfaceView @ariesjzj

全网最全的 Android 音视频和 OpenGL ES 干货，都在这了