行业知识

安卓surfaceview的使用方式

2026-11-10 17:11:26 来源：互联网转载

1. 什么是surfaceview

surfaceview内部机制和外部层次结构

在安卓开发中，我们经常会遇到一些需要高性能、高帧率、高画质的应用场景，例如视频播放、游戏开发、相机预览等。这些场景中，我们需要直接操作图像数据，并且实时地显示到屏幕上。如果我们使用普通的view组件来实现这些功能，可能会遇到以下问题：

view组件是在主线程中进行绘制的，如果绘制过程耗时过长或者频繁刷新，可能会导致主线程阻塞，影响用户交互和界面响应。
view组件在绘制时没有使用双缓冲机制，也就是说每次绘制都是直接在屏幕上进行的，这可能会导致绘制过程中出现闪烁或者撕裂的现象。

view组件是基于view层次结构的，也就是说每个view都是一个矩形区域，如果我们想要实现一些不规则形状或者透明度变化的效果，可能会比较困难。

为了解决这些问题，安卓提供了一种特殊的view组件：surfaceview 。surfaceview拥有自己独立的surface，也就是一个可以在其上直接绘制内容的图形缓冲区。surfaceview的内容是透明的，可以嵌入到view层次结构中，并且可以和其他view进行重叠或者裁剪。surfaceview适用于需要频繁刷新或处理逻辑复杂的绘图场景，如视频播放、游戏等。

下图展示了surfaceview和普通view在屏幕上的显示效果：

surfaceview和普通view

从图中可以看出，普通view是按照顺序依次绘制到屏幕上的，而surfaceview则是直接绘制到屏幕上的一个透明区域，并且可以和其他view进行重叠或者裁剪。

2. surfaceview和view的区别

从上面的介绍中，我们已经了解了surfaceview和普通view在显示效果上的区别。那么，在实现原理和使用方式上，它们又有什么不同呢？下面我们来对比一下它们的主要区别：

特点	普通view	surfaceview
更新方式	主动更新，可以在任何时候调用invalidate方法来触发重绘，在onDraw方法中使用canvas进行绘制	被动更新，不能直接控制重绘，需要通过一个子线程来进行页面的刷新，在子线程中直接操作surface进行绘制
刷新线程	主线程刷新，可以保证界面的一致性和同步性，但是可能导致主线程阻塞或者掉帧	子线程刷新，可以避免主线程阻塞，并且可以提高刷新频率和效率，但是需要注意线程间的通信和同步问题
缓冲机制	无双缓冲机制，每次绘制都是直接在屏幕上进行，可以节省内存空间，但是可能导致闪烁或者撕裂的现象	有双缓冲机制，每次绘制都是先在一个缓冲区中进行，然后再将缓冲区中的内容复制到屏幕上，可以避免闪烁或者撕裂的现象，并且可以提高绘制质量，但是需要消耗更多的内存空间

更新方式：普通view适用于主动更新的情况，也就是说我们可以在任何时候调用view的invalidate方法来触发view的重绘，然后在onDraw方法中使用canvas进行绘制。而surfaceview主要用于被动更新的情况，也就是说我们不能直接控制surfaceview的重绘，而是需要通过一个子线程来进行页面的刷新，然后在子线程中直接操作surface进行绘制。
刷新线程：普通view是在主线程里面进行刷新的，也就是说所有的绘制操作都是在主线程中完成的。这样的好处是可以保证界面的一致性和同步性，但是也有可能导致主线程阻塞或者掉帧。而surfaceview是通过一个子线程来进行页面的刷新的，也就是说所有的绘制操作都是在子线程中完成的。这样的好处是可以避免主线程阻塞，并且可以提高刷新频率和效率，但是也需要注意线程间的通信和同步问题。

缓冲机制：普通view在绘图时没有使用双缓冲机制，也就是说每次绘制都是直接在屏幕上进行的。这样的好处是可以节省内存空间，但是也可能导致绘制过程中出现闪烁或者撕裂的现象。而surfaceview在底层实现机制中已经实现了双缓冲机制，也就是说每次绘制都是先在一个缓冲区中进行，然后再将缓冲区中的内容复制到屏幕上。这样的好处是可以避免闪烁或者撕裂的现象，并且可以提高绘制质量，但是也需要消耗更多的内存空间。

3. surfaceview的创建和使用

了解了surfaceview和普通view的区别之后，我们就可以开始创建和使用surfaceview了。创建自定义的surfaceview需要以下几个步骤：

继承surfaceview：首先，我们需要创建一个自定义的类，继承自surfaceview，并实现两个接口：surfaceholder.callback和runnable。前者用于监听surface的状态变化，后者用于实现子线程的逻辑。
初始化surfaceholder：其次，我们需要在构造方法中初始化surfaceholder对象，并注册surfaceholder的回调方法。surfaceholder是一个用于管理surface的类，它提供了一些方法来获取和操作surface。
处理回调方法：然后，我们需要在回调方法中处理surface的创建、改变和销毁事件。当surface被创建时，我们需要启动子线程，并根据需要调整view的大小或位置；当surface被改变时，我们需要重新获取surface的宽高，并根据需要调整view的大小或位置；当surface被销毁时，我们需要停止子线程，并释放相关资源。
实现run方法：接着，我们需要在run方法中实现子线程的绘图逻辑。我们可以使用一个循环来不断地刷新页面，并且根据不同的条件来控制循环的退出。

获取canvas对象：最后，我们需要在draw方法中获取canvas对象，并通过lockcanvas和unlockcanvasandpost方法进行绘图操作。lockcanvas方法会返回一个canvas对象，我们可以使用它来对surface进行绘制；unlockcanvasandpost方法会将绘制好的内容显示到屏幕上，并且释放canvas对象。

下面给出一个简单的示例代码，实现了一个简单的画板功能：

//自定义类继承自SurfaceView，并实现SurfaceHolder.Callback和Runnable接口public class MySurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {    //声明SurfaceHolder对象    private SurfaceHolder mHolder;    //声明子线程对象    private Thread mThread;    //声明画笔对象    private Paint mPaint;    //声明画布对象    private Canvas mCanvas;    //声明一个标志位，用于控制子线程的退出    private boolean mIsDrawing;    //构造方法，初始化相关对象    public MySurfaceView(Context context) {        super(context);        //获取SurfaceHolder对象        mHolder = getHolder();        //注册SurfaceHolder的回调方法        mHolder.addCallback(this);        //初始化画笔对象，设置颜色和宽度        mPaint = new Paint();        mPaint.setColor(Color.RED);        mPaint.setStrokeWidth(10);    }    //当Surface被创建时，启动子线程，并根据需要调整View的大小或位置    @Override    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {        //设置标志位为true，表示子线程可以开始运行        mIsDrawing = true;        //创建并启动子线程        mThread = new Thread(this);        mThread.start();    }    //当Surface被改变时，重新获取Surface的宽高，并根据需要调整View的大小或位置    @Override    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {        //TODO: 根据需要调整View的大小或位置    }    //当Surface被销毁时，停止子线程，并释放相关资源    @Override    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {        //设置标志位为false，表示子线程可以停止运行        mIsDrawing = false;        try {            //等待子线程结束，并释放子线程对象            mThread.join();            mThread = null;        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }    //实现run方法，实现子线程的绘图逻辑    @Override    public void run() {        //使用一个循环来不断地刷新页面        while (mIsDrawing) {            //获取当前时间，用于计算绘制时间            long start = System.currentTimeMillis();            //调用draw方法进行绘制操作            draw();            //获取结束时间，用于计算绘制时间            long end = System.currentTimeMillis();            //如果绘制时间小于16ms，则延时一段时间，保证每秒60帧的刷新率            if (end - start  下图展示了上述代码运行的效果：
   简单的画板
 从图中可以看出，我们在surface上绘制了一条随机的折线图，并且显示到了屏幕上。这只是一个简单的示例，我们可以根据自己的需求，实现更复杂的绘图逻辑和效果。
 4. surfaceview和activity的生命周期
 在使用surfaceview时，我们需要注意它和activity的生命周期之间的关系。因为surfaceview是嵌入到view层次结构中的，所以它会受到activity的生命周期的影响。但是，surfaceview也有自己的生命周期，它是由surfaceholder来管理的。因此，对于具有surfaceview的activity，存在两个单独但相互依赖的状态机：应用oncreate/onresume/onpause和已创建/更改/销毁的surface。
 下图展示了这两个状态机之间的关系：
  surfaceview和activity的状态机之间的关系
  surfaceview和activity的生命周期
 从图中可以看出，当activity被创建时，会触发surfaceview的创建；当activity被恢复时，会触发surfaceview的改变；当activity被暂停时，会触发surfaceview的销毁。因此，在这些事件中，我们需要做一些相应的处理，例如：

启动/停止子线程：当surface被创建或者销毁时，我们需要启动或者停止子线程，并根据需要调整view的大小或位置。如果我们不及时地启动或者停止子线程，可能会导致内存泄漏或者空指针异常。

保存/恢复状态：当activity被暂停时，我们需要从子线程中提取状态，并保存到bundle中；当activity被恢复时，我们需要从bundle中恢复状态，并传递给子线程。如果我们不及时地保存或者恢复状态，可能会导致数据丢失或者不一致。

5. surfaceview和glsurfaceview

在上面的内容中，我们介绍了如何使用surfaceview来实现一些高性能、高帧率、高画质的应用。但是，如果我们想要实现一些更加复杂和精美的3D图形效果，例如光照、阴影、纹理、动画等，那么我们就需要使用opengl es来进行渲染。opengl es是一种跨平台的图形库，它可以利用gpu加速来提高渲染效率。

为了方便我们使用opengl es进行渲染，安卓提供了一种专门用于渲染opengl es内容的surfaceview：glsurfaceview 。glsurfaceview是一种继承自surfaceview的组件，它在底层封装了egl上下文、线程间通信以及与activity生命周期交互等功能。使用glsurfaceview时，我们无需自己创建和管理子线程，只需实现glsurfaceview.renderer接口，并设置给glsurfaceview对象即可。

下图展示了glsurfaceview和普通surfaceview在屏幕上的显示效果：

glsurfaceview和普通surfaceview

从图中可以看出，glsurfaceview和普通surfaceview都是直接绘制到屏幕上的一个透明区域，但是glsurfaceview可以使用opengl es来绘制一些更加复杂和精美的3D图形效果。

6. glsurfaceview的创建和使用

了解了glsurfaceview和普通surfaceview的区别之后，我们就可以开始创建和使用glsurfaceview了。创建自定义的glsurfaceview需要以下几个步骤：

继承glsurfaceview：首先，我们需要创建一个自定义的类，继承自glsurfaceview，并在构造方法中初始化相关对象。
设置渲染器：其次，我们需要实现glsurfaceview.renderer接口，并设置给glsurfaceview对象。渲染器是一个用于绘制opengl es内容的类，它提供了三个方法：onSurfaceCreated、onSurfaceChanged和onDrawFrame。
设置渲染模式：然后，我们需要设置glsurfaceview的渲染模式，有两种可选：RENDERMODE_CONTINUOUSLY和RENDERMODE_WHEN_DIRTY。前者表示持续地刷新页面，后者表示只有在调用requestRender方法时才刷新页面。

获取opengl es对象：最后，我们需要在渲染器的方法中获取opengl es对象，并使用它来进行绘制操作。opengl es对象是一个用于操作图形数据的类，它提供了一系列的方法来创建、加载、绘制、变换、释放等图形资源。

下面给出一个简单的示例代码，实现了一个简单的3D立方体效果：

//自定义类继承自GLSurfaceView，并在构造方法中初始化相关对象public class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {    //声明渲染器对象    private MyRenderer mRenderer;    //构造方法，初始化相关对象    public MyGLSurfaceView(Context context) {        super(context);        //设置opengl es版本为2.0        setEGLContextClientVersion(2);        //创建并设置渲染器对象        mRenderer = new MyRenderer();        setRenderer(mRenderer);        //设置渲染模式为持续刷新        setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY);    }    //自定义类实现GLSurfaceView.Renderer接口，并实现三个方法    private class MyRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {        //声明opengl es对象        private GLES20 gl;        //声明顶点着色器代码        private final String vertexShaderCode =                "attribute vec4 vPosition;" +                "uniform mat4 uMVPMatrix;" +                "void main() {" +                "  gl_Position = uMVPMatrix * vPosition;" +                "}";        //声明片元着色器代码        private final String fragmentShaderCode =                "precision mediump float;" +                "uniform vec4 vColor;" +                "void main() {" +                "  gl_FragColor = vColor;" +                "}";        //声明顶点坐标数组        private final float[] vertexCoords = {                -0.5f, -0.5f, -0.5f,   // front bottom left                0.5f, -0.5f, -0.5f,   // front bottom right                0.5f,  0.5f, -0.5f,   // front top right                -0.5f,  0.5f, -0.5f,  // front top left                -0.5f, -0.5f,  0.5f,   // back bottom left                0.5f, -0.5f,  0.5f,   // back bottom right                0.5f,  0.5f,  0.5f,   // back top right                -0.5f,  0.5f,  0.5f   // back top left        };        //声明顶点索引数组        private final short[] drawOrder = {                0, 1, 2,   // front face                0, 2, 3,                4, 5, 6,   // back face                4, 6, 7,                0, 4, 7,   // left face                0, 7, 3,                1, 5, 6,   // right face                1, 6, 2,                3, 2, 6,   // top face                3, 6, 7,                0, 1, 5,   // bottom face                0, 5, 4        };        //声明颜色数组        private final float[] colors = {                1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, // red                0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f, // green                0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, // blue                1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f, // yellow                1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, // magenta                0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f // cyan        };        //声明顶点缓冲对象        private FloatBuffer vertexBuffer;        //声明索引缓冲对象        private ShortBuffer drawListBuffer;        //声明颜色缓冲对象        private FloatBuffer colorBuffer;        //声明顶点着色器对象        private int vertexShader;        //声明片元着色器对象        private int fragmentShader;        //声明程序对象        private int program;        //声明顶点位置属性的句柄        private int positionHandle;        //声明颜色属性的句柄        private int colorHandle;        //声明投影矩阵属性的句柄        private int mvpMatrixHandle;        //声明模型矩阵对象        private float[] modelMatrix = new float[16];        //声明视图矩阵对象        private float[] viewMatrix = new float[16];        //声明投影矩阵对象        private float[] projectionMatrix = new float[16];        //声明模型视图投影矩阵对象        private float[] mvpMatrix = new float[16];        //当Surface被创建时，初始化opengl es对象，并加载和编译着色器，创建和绑定图形数据，设置相机位置和投影方式等操作        @Override        public void onSurfaceCreated(GL10 gl10, EGLConfig eglConfig) {            //获取opengl es对象，用于后续的绘制操作            gl = (GLES20) gl10;            //设置背景颜色为黑色，用于清除屏幕时使用            gl.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);            //加载和编译顶点着色器，返回一个句柄，用于后续的链接操作            vertexShader = loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER,                    vertexShaderCode);            //加载和编译片元着色器，返回一个句柄，用于后续的链接操作            fragmentShader = loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER,fragmentShaderCode);            //创建一个空的程序对象，返回一个句柄，用于后续的链接操作            program = GLES20.glCreateProgram();            //将顶点着色器和片元着色器附加到程序对象上            GLES20.glAttachShader(program, vertexShader);            GLES20.glAttachShader(program, fragmentShader);            //链接程序对象，生成最终的可执行程序            GLES20.glLinkProgram(program);            //使用程序对象，激活相关的属性和统一变量            GLES20.glUseProgram(program);            //获取顶点位置属性的句柄，用于后续的绑定操作            positionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(program, "vPosition");            //获取颜色属性的句柄，用于后续的绑定操作            colorHandle = GLES20.glGetUniformLocation(program, "vColor");            //获取投影矩阵属性的句柄，用于后续的绑定操作            mvpMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(program, "uMVPMatrix");            //将顶点坐标数组转换为字节缓冲对象，用于后续的传输操作            ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(                    vertexCoords.length * 4);            bb.order(ByteOrder.nativeOrder());            vertexBuffer = bb.asFloatBuffer();            vertexBuffer.put(vertexCoords);            vertexBuffer.position(0);            //将顶点索引数组转换为字节缓冲对象，用于后续的传输操作            ByteBuffer dlb = ByteBuffer.allocateDirect(                    drawOrder.length * 2);            dlb.order(ByteOrder.nativeOrder());            drawListBuffer = dlb.asShortBuffer();            drawListBuffer.put(drawOrder);            drawListBuffer.position(0);            //将颜色数组转换为字节缓冲对象，用于后续的传输操作            ByteBuffer cb = ByteBuffer.allocateDirect(                    colors.length * 4);            cb.order(ByteOrder.nativeOrder());            colorBuffer = cb.asFloatBuffer();            colorBuffer.put(colors);            colorBuffer.position(0);            //设置相机位置和朝向，生成视图矩阵            Matrix.setLookAtM(viewMatrix, 0, 0, 0, -3, 0f, 0f, 0f, 0f, 1.0f, 0.0f);        }        //当Surface被改变时，调整视口大小，并设置投影方式，生成投影矩阵        @Override        public void onSurfaceChanged(GL10 gl10, int width, int height) {            //设置视口大小为Surface的大小            GLES20.glViewport(0, 0, width, height);            //设置投影方式为透视投影，并根据视口宽高比计算投影矩阵            float ratio = (float) width / height;            Matrix.frustumM(projectionMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 3, 7);        }        //当Surface被绘制时，清除屏幕，并旋转模型矩阵，生成模型视图投影矩阵，并传输和绘制图形数据        @Override        public void onDrawFrame(GL10 gl10) {            //清除屏幕颜色缓冲区            GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);            //设置模型矩阵为单位矩阵，并根据系统时间旋转模型矩阵            Matrix.setIdentityM(modelMatrix, 0);            Matrix.rotateM(modelMatrix, 0, (float) SystemClock.uptimeMillis() / 1000 * 30f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);            //将模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵相乘，生成模型视图投影矩阵            Matrix.multiplyMM(mvpMatrix, 0, viewMatrix, 0, modelMatrix, 0);            Matrix.multiplyMM(mvpMatrix, 0, projectionMatrix, 0, mvpMatrix, 0);            //将模型视图投影矩阵传输到顶点着色器中，并激活该属性            GLES20.glUniformMatrix4fv(mvpMatrixHandle, 1, false, mvpMatrix, 0);            //将顶点坐标数据传输到顶点着色器中，并激活该属性            GLES20.glVertexAttribPointer(positionHandle, 3,                    GLES20.GL_FLOAT, false,                    0, vertexBuffer);            GLES20.glEnableVertexAttribArray(positionHandle);            //使用循环为每个面设置不同的颜色，并绘制三角形            for (int i = 0; i  glsurfaceview的使用方式
 什么是glsurfaceview
 glsurfaceview是一种专门用于渲染opengl es内容的surfaceview。opengl es是一种用于嵌入式设备上的3D图形渲染API。glsurfaceview类提供了用于管理egl上下文、在线程间通信以及与activity生命周期交互的辅助程序类。使用glsurfaceview时，无需自己创建和管理子线程，只需实现glsurfaceview.renderer接口，并设置给glsurfaceview对象即可。
 glsurfaceview和surfaceview的区别
 glsurfaceview和surfaceview都是继承自surfaceview的类，都可以在子线程中直接操作surface进行绘制。但是glsurfaceview相比surfaceview有以下的优势：

glsurfaceview可以自动创建和管理egl上下文，无需自己处理egl的初始化、销毁、切换等操作。
glsurfaceview可以自动创建和管理子线程，无需自己处理线程的启动、停止、同步等操作。
glsurfaceview可以自动处理与activity生命周期的交互，无需自己处理activity的暂停、恢复、保存状态等操作。
glsurfaceview可以提供多种渲染模式，可以根据需要调整渲染频率，避免过度绘制或掉帧。
glsurfaceview的创建和使用

创建自定义的glsurfaceview继承glsurfaceview，并在构造方法中设置opengl es版本、渲染器对象和渲染模式。创建自定义的渲染器实现glsurfaceview.renderer接口，并在回调方法中进行初始化、视口设置和绘图操作。

以下是一个简单的示例代码：
```
// 自定义的glsurfaceview类public class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {    // 构造方法    public MyGLSurfaceView(Context context) {        super(context);        // 设置opengl es版本为2.0        setEGLContextClientVersion(2);        // 设置渲染器对象        setRenderer(new MyRenderer());        // 设置渲染模式为连续模式        setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY);    }    // 自定义的渲染器类    private class MyRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {        // 渲染器创建时的回调方法        @Override        public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {            // 在这里进行一些初始化操作，比如设置清屏颜色为黑色            GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);        }        // 渲染器改变时的回调方法        @Override        public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {            // 在这里进行一些视口设置操作，比如设置视口大小为surface的大小            GLES20.glViewport(0, 0, width, height);        }        // 渲染器绘制时的回调方法        @Override        public void onDrawFrame(GL10 gl) {            // 在这里进行一些绘图操作，比如清屏            GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);        }    }}
```
glsurfaceview和activity的生命周期

当使用glsurfaceview时，无需自己处理与activity生命周期的交互，glsurfaceview会自动根据activity的状态来暂停或恢复渲染器。但是如果需要保存或恢复一些重要的数据或状态，可以在activity的onSaveInstanceState和onRestoreInstanceState方法中进行操作。

以下是一个示意图，展示了glsurfaceview和activity的生命周期之间的关系：

glsurfaceview和activity的生命周期

从图中可以看出，当activity创建时，会触发glsurfaceview的onSurfaceCreated回调方法，这时会创建渲染器对象，并调用渲染器的onSurfaceCreated回调方法。当activity恢复时，会触发glsurfaceview的onDrawFrame回调方法，这时会恢复渲染器的绘制操作，并调用渲染器的onDrawFrame回调方法。当activity暂停时，会触发glsurfaceview的onDrawFrame回调方法，这时会暂停渲染器的绘制操作，并调用渲染器的onDrawFrame回调方法。当activity销毁时，会触发glsurfaceview的onSurfaceCreated回调方法，这时会销毁渲染器对象，并调用渲染器的onSurfaceCreated回调方法。

在这个过程中，需要注意以下几点：
- 在activity的onSaveInstanceState和onRestoreInstanceState方法中，可以保存或恢复一些重要的数据或状态，比如使用一个bundle对象来存储或获取一些opengl es相关的对象或参数。
- 在glsurfaceview的onSurfaceChanged回调方法中，可以根据surface的宽高调整视口大小或投影方式，比如使用glviewport或glfrustum等方法来设置视口或投影矩阵。
- 在glsurfaceview的setRenderMode方法中，可以设置不同的渲染模式，比如使用RENDERMODE_CONTINUOUSLY或RENDERMODE_WHEN_DIRTY来设置连续模式或按需模式。