硬件加速

从 Android 3.0（API 级别 11）开始，Android 2D 渲染管道支持硬件加速，这意味着对View画布执行的所有绘图操作都使用 GPU。由于启用硬件加速需要更多资源，因此您的应用将消耗更多 RAM。

如果您的目标 API 级别 >= 14，则默认情况下启用硬件加速，但也可以显式启用。如果您的应用程序仅使用标准视图和Drawable，则全局启用它不应导致任何不利的绘图效果。但是，由于并非所有 2D 绘图操作都支持硬件加速，因此启用它可能会影响您的一些自定义视图或绘图调用。问题通常表现为不可见的元素、异常或渲染错误的像素。为了解决这个问题，Android 提供了在多个级别启用或禁用硬件加速的选项。请参阅控制硬件加速。

如果您的应用程序执行自定义绘图，请在启用了硬件加速的实际硬件设备上测试您的应用程序，以查找任何问题。绘图操作支持部分描述了硬件加速的已知问题以及如何解决这些问题。

另请参阅使用框架 API 的 OpenGL和Renderscript

控制硬件加速

您可以在以下级别控制硬件加速

• 应用程序
• 活动
• 窗口
• 视图

应用程序级别

在您的 Android 清单文件中，将以下属性添加到 <application>标签以启用整个应用程序的硬件加速

<application android:hardwareAccelerated="true" ...>

活动级别

如果您的应用程序在全局启用硬件加速后行为异常，您也可以为各个活动控制它。要在活动级别启用或禁用硬件加速，您可以使用 <activity>元素的android:hardwareAccelerated属性。以下示例为整个应用程序启用硬件加速，但为一个活动禁用它

<application android:hardwareAccelerated="true">
    <activity ... />
    <activity android:hardwareAccelerated="false" />
</application>

窗口级别

如果您需要更细粒度的控制，您可以使用以下代码为给定窗口启用硬件加速

window.setFlags(
        WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
        WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED
)

getWindow().setFlags(
    WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
    WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);

注意：您目前无法在窗口级别禁用硬件加速。

视图级别

您可以使用以下代码在运行时禁用单个视图的硬件加速

myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null)

myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

注意：您目前无法在视图级别启用硬件加速。视图层除了禁用硬件加速外还有其他功能。有关其用法的更多信息，请参阅视图层。

确定视图是否已启用硬件加速

应用程序有时需要知道它当前是否已启用硬件加速，特别是对于自定义视图等内容。如果您的应用程序执行大量自定义绘图并且并非所有操作都得到新渲染管道的正确支持，则此功能特别有用。

有两种不同的方法可以检查应用程序是否已启用硬件加速

• View.isHardwareAccelerated()如果View附加到硬件加速窗口，则返回true。
• Canvas.isHardwareAccelerated()如果Canvas已启用硬件加速，则返回true

如果必须在绘图代码中执行此检查，请尽可能使用Canvas.isHardwareAccelerated()而不是View.isHardwareAccelerated()。当视图附加到硬件加速窗口时，它仍然可以使用非硬件加速的 Canvas 进行绘制。例如，当出于缓存目的将视图绘制到位图中时，就会发生这种情况。

Android 绘图模型

启用硬件加速后，Android 框架会利用一个新的绘图模型，该模型使用显示列表将您的应用程序渲染到屏幕上。要充分理解显示列表及其如何影响您的应用程序，了解 Android 如何在没有硬件加速的情况下绘制视图也很有用。以下部分描述了基于软件和基于硬件加速的绘图模型。

基于软件的绘图模型

在软件绘图模型中，视图通过以下两个步骤绘制

1. 使层次结构无效
2. 绘制层次结构

每当应用程序需要更新其 UI 的一部分时，它都会在任何内容已更改的视图上调用invalidate()（或其变体之一）。无效消息会一直传播到视图层次结构的顶部，以计算需要重绘的屏幕区域（脏区域）。然后，Android 系统绘制与脏区域相交的层次结构中的任何视图。不幸的是，此绘图模型有两个缺点

• 首先，此模型需要在每次绘制过程中执行大量代码。例如，如果您的应用程序在按钮上调用invalidate()，并且该按钮位于另一个视图的顶部，则 Android 系统会重绘该视图，即使它没有更改。
• 第二个问题是绘图模型可以隐藏应用程序中的错误。由于 Android 系统在视图与脏区域相交时会重绘视图，因此即使未在其上调用invalidate()，您更改了其内容的视图也可能被重绘。发生这种情况时，您依赖于另一个视图无效以获得正确的行为。每次修改应用程序时，此行为都可能会更改。因此，每当修改影响视图绘图代码的数据或状态时，都应始终在自定义视图上调用invalidate()。

注意：当 Android 视图的属性更改时（例如背景颜色或TextView中的文本），它们会自动调用invalidate()。

硬件加速绘图模型

Android 系统仍然使用invalidate()和draw()来请求屏幕更新和渲染视图，但处理实际绘制的方式不同。Android 系统不会立即执行绘图命令，而是将其记录在显示列表中，显示列表包含视图层次结构绘图代码的输出。另一个优化是 Android 系统只需要记录和更新由invalidate()调用标记为脏的视图的显示列表。未失效的视图只需重新发出先前记录的显示列表即可重绘。新的绘图模型包含三个阶段

1. 使层次结构无效
2. 记录和更新显示列表
3. 绘制显示列表

使用此模型时，您无法依赖于与脏区域相交的视图来执行其draw() 方法。为确保 Android 系统记录视图的显示列表，您必须调用 invalidate()。忘记这样做会导致视图即使在更改后仍保持相同外观。

使用显示列表也有利于动画性能，因为设置特定属性（例如 alpha 或旋转）不需要使目标视图无效（会自动完成）。此优化也适用于具有显示列表的视图（在您的应用程序启用硬件加速时，任何视图均适用）。例如，假设有一个 LinearLayout，其中包含一个位于 Button 上方的 ListView。

LinearLayout 的显示列表如下所示：

• DrawDisplayList(ListView)
• DrawDisplayList(Button)

现在假设您想更改 ListView 的不透明度。在 ListView 上调用 setAlpha(0.5f) 后，显示列表现在包含：

• SaveLayerAlpha(0.5)
• DrawDisplayList(ListView)
• Restore
• DrawDisplayList(Button)

未执行 ListView 的复杂绘图代码。系统仅更新了更简单的 LinearLayout 的显示列表。在未启用硬件加速的应用程序中，列表及其父级的绘图代码将再次执行。

绘图操作支持

在启用硬件加速的情况下，2D 渲染管线支持最常用的 Canvas 绘图操作以及许多不太常用的操作。所有用于渲染随 Android 一起发布的应用程序、默认小部件和布局以及常见高级视觉效果（如反射和平铺纹理）的绘图操作都受支持。

下表描述了跨 API 级别各种操作的支持级别

Canvas 缩放

硬件加速的 2D 渲染管线首先构建为支持无缩放绘图，一些绘图操作在更高的缩放值下会显着降低质量。这些操作实现为以 1.0 比例绘制的纹理，由 GPU 变换。从 API 级别 28 开始，所有绘图操作都可以无问题地缩放。

注意：'简单'形状是 drawRect()、drawCircle()、drawOval()、drawRoundRect() 和 drawArc()（useCenter=false）命令，这些命令使用不具有 PathEffect 且不包含非默认连接（通过 setStrokeJoin() / setStrokeMiter()）的 Paint 发出。上述图表中，这些绘图命令的其他实例属于“复杂”类别。

如果您的应用程序受到任何这些缺失功能或限制的影响，您可以通过调用 setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null) 关闭应用程序受影响部分的硬件加速。这样，您仍然可以在其他任何地方利用硬件加速。有关如何在应用程序的不同级别启用和禁用硬件加速的更多信息，请参阅控制硬件加速。

视图层

在所有版本的 Android 中，视图都具有渲染到屏幕外缓冲区的能力，方法是使用视图的绘图缓存，或使用 Canvas.saveLayer()。屏幕外缓冲区或图层有几种用途。当动画复杂视图或应用合成效果时，您可以使用它们来获得更好的性能。例如，您可以使用 Canvas.saveLayer() 来实现淡入淡出效果，方法是将视图临时渲染到图层中，然后使用不透明度因子将其合成回屏幕。

从 Android 3.0（API 级别 11）开始，您可以使用 View.setLayerType() 方法更好地控制如何以及何时使用图层。此 API 采用两个参数：要使用的图层类型以及描述如何合成图层的可选 Paint 对象。您可以使用 Paint 参数将颜色滤镜、特殊混合模式或不透明度应用于图层。视图可以使用三种图层类型之一：

• LAYER_TYPE_NONE：视图正常渲染，并且没有屏幕外缓冲区的支持。这是默认行为。
• LAYER_TYPE_HARDWARE：如果应用程序启用了硬件加速，则视图将在硬件中渲染到硬件纹理中。如果应用程序未启用硬件加速，则此图层类型与 LAYER_TYPE_SOFTWARE 的行为相同。
• LAYER_TYPE_SOFTWARE：视图在软件中渲染到位图。

您使用的图层类型取决于您的目标：

• 性能：使用硬件图层类型将视图渲染到硬件纹理。将视图渲染到图层后，其绘图代码不必执行，直到视图调用 invalidate()。然后可以直接将某些动画（例如 alpha 动画）应用于图层，这对于 GPU 来说非常高效。
• 视觉效果：使用硬件或软件图层类型和 Paint 将特殊的视觉处理应用于视图。例如，您可以使用 ColorMatrixColorFilter 以黑白绘制视图。
• 兼容性：使用软件图层类型强制视图在软件中渲染。如果启用了硬件加速的视图（例如，如果您的整个应用程序都启用了硬件加速）出现渲染问题，这是一种解决硬件渲染管线限制的简单方法。

视图层和动画

当您的应用程序启用硬件加速时，硬件图层可以提供更快、更流畅的动画。当动画复杂的视图发出大量绘图操作时，并非总是能够以每秒 60 帧的速度运行动画。这可以通过使用硬件图层将视图渲染到硬件纹理来缓解。然后，可以使用硬件纹理来动画视图，从而无需在动画视图时不断重新绘制自身。除非您更改视图的属性（这会调用 invalidate()），或者您手动调用 invalidate()，否则不会重新绘制视图。如果您在应用程序中运行动画并且没有获得所需的平滑结果，请考虑在动画视图上启用硬件图层。

当视图由硬件图层支持时，其某些属性由图层在屏幕上的合成方式处理。设置这些属性将非常高效，因为它们不需要使视图无效并重新绘制。以下属性列表会影响图层的合成方式。调用任何这些属性的 setter 将导致最佳无效化，并且不会重新绘制目标视图：

• alpha：更改图层的不透明度
• x、y、translationX、translationY：更改图层的位置
• scaleX、scaleY：更改图层的大小
• rotation、rotationX、rotationY：更改图层在 3D 空间中的方向
• pivotX、pivotY：更改图层的变换原点

这些属性是在使用 ObjectAnimator 动画视图时使用的名称。如果要访问这些属性，请调用相应的 setter 或 getter。例如，要修改 alpha 属性，请调用 setAlpha()。以下代码片段显示了在 3D 中围绕 Y 轴旋转视图的最有效方法：

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null)
ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180f).start()

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180).start();

由于硬件图层会消耗视频内存，因此强烈建议您仅在动画持续时间内启用它们，然后在动画完成后禁用它们。您可以使用动画侦听器来实现此目的。

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null)
ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180f).apply {
    addListener(object : AnimatorListenerAdapter() {
        override fun onAnimationEnd(animation: Animator) {
            view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null)
        }
    })
    start()
}

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
ObjectAnimator animator = ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180);
animator.addListener(new AnimatorListenerAdapter() {
    @Override
    public void onAnimationEnd(Animator animation) {
        view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null);
    }
});
animator.start();

有关属性动画的更多信息，请参阅属性动画。

提示和技巧

切换到硬件加速的 2D 图形可以立即提高性能，但您仍然应该按照以下建议设计应用程序以有效使用 GPU：

减少应用程序中的视图数量

系统需要绘制的视图越多，速度就越慢。这也适用于软件渲染管线。减少视图是优化 UI 的最简单方法之一。

避免过度绘制

不要在彼此之上绘制太多图层。删除任何完全被其上方的其他不透明视图遮挡的视图。如果您需要绘制几个在彼此之上混合的图层，请考虑将它们合并到单个图层中。使用当前硬件的一个好经验法则是每帧不要绘制超过屏幕上像素数量的 2.5 倍（位图中的透明像素计数！）。

不要在绘图方法中创建渲染对象

一个常见的错误是在每次调用渲染方法时创建一个新的 Paint 或新的 Path。这会强制垃圾收集器更频繁地运行，还会绕过硬件管线中的缓存和优化。

不要过于频繁地修改形状

例如，复杂的形状、路径和圆圈是使用纹理蒙版渲染的。每次创建或修改路径时，硬件管线都会创建一个新的蒙版，这可能非常昂贵。

不要频繁修改位图

每次更改位图内容时，下次绘制时它都会再次作为 GPU 纹理上传。

谨慎使用 alpha

使用setAlpha()、AlphaAnimation或ObjectAnimator使视图半透明时，它会在屏幕外缓冲区中进行渲染，这会使所需的填充率加倍。在对非常大的视图应用 alpha 时，请考虑将视图的图层类型设置为LAYER_TYPE_HARDWARE。