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，这意味着在 View 的画布上执行的所有绘制操作都使用 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制效果。但是，由于并非所有 2D 绘制操作都支持硬件加速，因此启用它可能会影响某些自定义视图或绘制调用。问题通常表现为不可见的元素、异常或错误渲染的像素。为了解决此问题，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。

如果您的应用执行自定义绘制，请在启用硬件加速的实际硬件设备上测试您的应用，以查找任何问题。在绘制操作支持部分中描述了与硬件加速相关的已知问题以及解决方法。

另请参阅框架 API 中的 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
• 活动
• 窗口
• 视图

应用级别

在您的 Android 清单文件中，将以下属性添加到 <application>标记中，以启用整个应用的硬件加速

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

活动级别

如果您的应用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。以下示例启用了整个应用的硬件加速，但禁用了其中一个活动的硬件加速

<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，则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之外还有其他功能。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

对于应用来说，了解其当前是否已启用硬件加速有时很有用，尤其是在自定义视图等方面。如果您的应用执行大量自定义绘制并且并非所有操作都得到新渲染管道的正确支持，则这一点尤其有用。

有两种不同的方法可以检查应用是否已启用硬件加速

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

如果必须在绘制代码中执行此检查，则尽可能使用Canvas.isHardwareAccelerated()而不是View.isHardwareAccelerated()。当视图附加到已启用硬件加速的窗口时，它仍然可以使用未启用硬件加速的 Canvas 进行绘制。例如，当将视图绘制到位图以用于缓存目的时，就会发生这种情况。

Android 绘制模型

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

基于软件的绘制模型

在软件绘制模型中，视图通过以下两个步骤绘制

1. 使层级失效
2. 绘制层级

每当应用需要更新其 UI 的一部分时，它都会在内容已更改的任何视图上调用invalidate()（或其变体之一）。失效消息会一直传播到视图层级的顶部，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级中的任何视图。不幸的是，此绘制模型有两个缺点

• 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，即使它没有发生更改。
• 第二个问题是绘制模型可能会隐藏应用中的错误。由于 Android 系统在视图与脏区域相交时会重绘视图，因此即使未在该视图上调用invalidate()，您更改了其内容的视图也可能会被重绘。发生这种情况时，您依赖于另一个视图失效以获得正确的行为。每次修改应用时，此行为都可能会发生变化。因此，每当您修改影响视图绘制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 视图的属性发生变化时（例如背景颜色或TextView中的文本），它们会自动调用invalidate()。

硬件加速绘制模型

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有所不同。Android 系统不会立即执行绘制命令，而是将其记录在显示列表中，显示列表包含视图层级绘制代码的输出。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。未失效的视图可以通过重新发出先前记录的显示列表来简单地重绘。新的绘制模型包含三个阶段

1. 使层级失效
2. 记录和更新显示列表
3. 绘制显示列表

使用此模型，您不能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也保持相同的外观。

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）不需要使目标视图失效（它会自动完成）。此优化也适用于具有显示列表的视图（当您的应用已启用硬件加速时，任何视图均适用）。例如，假设有一个LinearLayout，它在Button上方包含一个ListView。 LinearLayout的显示列表如下所示

• DrawDisplayList(ListView)
• DrawDisplayList(Button)

现在假设您想要更改ListView的不透明度。在ListView上调用setAlpha(0.5f)后，显示列表现在包含以下内容

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

ListView的复杂绘制代码未执行。相反，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中，列表及其父级的绘制代码将再次执行。

绘制操作支持

在启用硬件加速的情况下，2D 渲染管线支持最常用的Canvas绘制操作以及许多不太常用的操作。支持所有用于渲染随 Android 一起提供的应用、默认 widget 和布局以及常见高级视觉效果（如反射和平铺纹理）的绘制操作。

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 渲染管线最初是为了支持未缩放的绘制而构建的，一些绘制操作在较高的缩放值下会显着降低质量。这些操作实现为以 1.0 缩放比例绘制的纹理，由 GPU 变换。从 API 级别 28 开始，所有绘制操作都可以无问题地缩放。

注意：“简单”形状是指使用不具有 PathEffect 且不包含非默认连接（通过setStrokeJoin() / setStrokeMiter()）的 Paint 发出的drawRect()、drawCircle()、drawOval()、drawRoundRect()和drawArc()（useCenter=false）命令。上述图表中，“复杂”包含这些绘制命令的其他实例。

如果您的应用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)仅关闭应用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功能，这可以通过使用视图的绘制缓存或使用Canvas.saveLayer()来实现。屏幕外缓冲区或层有多种用途。您可以在动画复杂的视图时使用它们来获得更好的性能，或应用合成效果。例如，您可以使用Canvas.saveLayer()实现淡入淡出效果，以将视图临时渲染到图层中，然后以不透明度因子将其合成回屏幕上。

从 Android 3.0（API 级别 11）开始，您可以更好地控制如何以及何时使用图层，方法是使用 View.setLayerType() 方法。此 API 接受两个参数：您要使用的图层类型以及一个可选的 Paint 对象，该对象描述了如何合成图层。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，并且不以屏幕外缓冲区为后盾。这是默认行为。
• LAYER_TYPE_HARDWARE：如果应用程序已启用硬件加速，则视图将在硬件中渲染到硬件纹理。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。一旦视图渲染到图层中，其绘制代码就不必执行，直到视图调用 invalidate()。然后，某些动画（例如 alpha 动画）可以直接应用于图层，这对 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 将视图绘制为黑白。
• 兼容性：使用软件图层类型强制视图在软件中渲染。如果已启用硬件加速的视图（例如，如果您的整个应用程序已启用硬件加速）存在渲染问题，这是一种解决硬件渲染管线限制的简单方法。

视图图层和动画

当您的应用程序已启用硬件加速时，硬件图层可以提供更快、更流畅的动画。当动画化发出大量绘制操作的复杂视图时，并非总是可以以每秒 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化视图，从而无需在动画化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()，否则视图不会重新绘制。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，请考虑在动画化视图上启用硬件图层。

当视图以硬件图层为后盾时，其某些属性由图层在屏幕上合成的方式处理。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合成的方式。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 对视图进行动画处理时使用的名称。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，并在动画完成后禁用它们。您可以使用动画监听器来实现此目的。

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，但您仍应按照以下建议设计您的应用程序以有效地使用 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（位图中的透明像素算在内！）。

不要在 draw 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都创建一个新的 Paint 或一个新的 Path。这会强制垃圾回收器更频繁地运行，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，复杂形状、路径和圆圈使用纹理蒙版进行渲染。每次创建或修改路径时，硬件管线都会创建一个新的蒙版，这可能会很昂贵。

不要过于频繁地修改位图。

每次更改位图的内容时，下次绘制它时都会将其再次上传为 GPU 纹理。

谨慎使用 alpha。

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