概述

從Android 3.0開始（API L11），Android開始全面使用硬件加速來進行2D渲染，硬件加速是指Android中在View上進行繪制的圖形圖像都使用GPU來進行繪制，使用硬件加速，在大部分時候都讓繪制更加流暢，但付出的代價是需要消耗更多的內存資源。

硬件加速在API L14之上是默認開啟的，對於基本的View繪制，通過硬件加速可以增加繪圖的流程性，但是要注意的是，並不是所有的2D圖形繪制API都支持硬件加速。

通過開發者選項中的“強制進行GPU渲染”，用戶可以為全局打開硬件加速。在3.0 以上的Android中，系統已經對大部分動畫都進行了硬件加速。

控制硬件加速

由於硬件加速對某些2D繪圖API的不支持，所以Android系統提供了四種級別的控制方式。

Application級別

在應用的Android清單文件中，把下列屬性添加到元素中，來開啟整個應用程序的硬件加速，代碼如下所示：

android:hardwareAccelerated="true"

Activity級別

比整個App范圍稍小，我們可以在Activity范圍內進行控制，代碼如下所示：

android:hardwareAccelerated="true"

Window級別

針對單個的Window，Android同樣可以控制硬件加速，代碼如下所示：

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

但是對Window來說，Android無法禁止硬件加速。

View級別

View級別是用的最多的控制硬件加速的級別，我們可以通過如下所示的代碼來禁止硬件加速：

setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

與Window級別相反，我們無法在View級別開啟硬件加速。

判斷View是否已開啟硬件加速

判斷View是否支持硬件加速一般有如下所示的兩種方法：

View.isHardwareAccelerated()
Canvas.isHardwareAccelerated()

盡量使用Canvas對象的判斷方法。

Android繪圖模式

相對於是否開啟硬件加速模式，Android的繪圖模式被分為兩種——基於軟件的繪圖模式與基於硬件的繪圖模式。

基於軟件的繪圖模式

基於軟件的繪圖模式在重繪View時，需要如下兩個過程：

Invalidate the hierarchyDraw the hierarchy

需要進行重繪時，系統發出invalidate()信號，並在View視圖樹中進行傳遞，計算需要重新繪制的區域，但是這種繪圖方式有兩個不足：

當我們只需要重繪視圖樹中的一個View時，視圖樹中的View都將進行重繪，而且遍歷視圖樹也浪費大量時間。例如一個ViewA在另一個ViewB之上，即使B沒有發生變化，重繪A的時候，B也會重繪。

這種方式隱藏了繪制中的bug，例如上面的例子中，由於ViewA、ViewB相互重疊，有需要重繪的the dirty region，那麼如果B忘記了進行重繪的邏輯，那麼A進行重繪的時候，就會將B重繪，也就是說使用錯誤的行為來得到了正確的現象。正是因為這個原因，開發者需要保證在View需要發生重繪時，調用正確的invalidate()方法。

基於硬件的繪圖模式

基於硬件的繪圖方式同樣使用invalidate()信號來進行重繪，但其繪制和渲染的方式不同。Android內部維護一個display list用於記錄視圖樹的顯示狀態。當收到invalidate()信號時，系統只需要更改需要重繪的視圖的display list，而其他未發生改變的視圖只需要使用原來的display list即可，整個過程分為三部分：

Invalidate the hierarchyRecord and update display listsDraw the display lists

使用這種方式，就可以避免軟件繪圖中第二點的bug。

例如，假設有一個包含了一個Button對象的ListView對象的LinearLayout布局，那麼LinearLayout布局的顯示列表如下：

1. DrawDisplayList(ListView);

2.DrawDisplayList(Button)

假設現在要改變ListView對象的不透明度，那麼在調用ListView對象的setAlpha(0.5f)方法時，顯示列表就包含了以下處理：

1.SaveLayerAlpha(0.5);

2.DrawDisplayList(ListView);

3. Restore；

4.DrawDisplayList(Button)

不支持硬件加速的繪圖方法

如果應用程序受到這些錯誤的功能或限制的影響，那麼能夠通過調用setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null)方法針對應用程序受到影響的部分來關閉硬件加速。

具體哪些方法不支持硬件加速可以參考Google開發者網站上的這篇文檔 http://developer.android.com/guide/topics/graphics/hardware-accel.html

View Layers

在所有的Android版本中，View都可以通過Canvas.saveLayer()方法來獲得離屏緩沖的能力，離屏緩沖區或層有多種用途，特別是在呈現復雜的動畫或使用組合效果時，能夠獲得更好的性能。例如，使用Canvas.saveLayer()可以實現淡入淡出的效果，先暫時把一個View對象渲染在一個層中，然後把它和不透明因子合成到屏幕上顯示。

從Android3.0（API Level 11）開始，用View.setLayerType()方法使用層的方式和時機會更多的控制。這個API需要兩個參數：一個是層的類型，另一個是可選的，用於描述層應該如何被合成的Paint對象。能夠使用這個Paint對象來進行顏色過濾、特殊的混合模式、或者層的透明度。View對象能夠使用以下三種層類型：

LAYER_TYPE_NONE：View對象用普通的方式來呈現，並且不是由屏幕外緩存來返回的。這種類型是默認的行為；LAYER_TYPE_HARDWARE：如果應用程序是硬件加速的，那麼該View對象被呈現在硬件的一個硬件紋理中。如果沒有被硬件加速，那麼這種層類型的行為與LAYER_TYPE_SOFTWARE相同。LAYER_TYPE_SOFTWARE：View對象會被呈現在軟件的一個位圖中。

使用哪種層的類型，依賴以下目標：

性能：使用硬件層類型，把View呈現到一個硬件紋理中。一旦該View對象被呈現到一個層中，那麼它的繪圖代碼直到調用該View對象的invalidate()方法時才會被執行。對於某些動畫，如alpha動畫，就能夠直接使用該層，這麼做對於GPU來說是非常高效的。 視覺效果：使用硬件或軟件層類型和一個Paint對象，能夠把一些特殊的視覺處理應用給一個View對象。例如，使用ColorMatrixColorFilter對象繪制一個黑白相間的View對象。 兼容性：使用軟件層類型會強制把一個View對象呈現在軟件中。如果View對象被硬件加速（例如，如果整個應用程序都被硬件加速）發生呈現問題，那麼使用軟件層類型來解決硬件呈現管道的限制是一個容易的方法。

View layers and animations

當應用層使用硬件加速的時候，手機顯示硬件可以讓動畫、顯示效果更加平滑。如果你的動畫效果不夠流暢，那麼就需要考慮在View層面上使用硬件加速來進行優化。在Android中，有些視圖操作使用硬件加速是非常高效的，因為這些操作不需要讓對象失效後重繪，例如：

1. alpha：改變層的透明度

2. x,y,translation,translation：改變層的位置

3. scaleX,scaleY：改變成的縮放

4. rotation,rotation,rotationY：改變3D空間中視圖的方向

5. pivotX,pivotY：改變層的變換控制點

對於以上屬性的動畫，在開啟硬件加速後將會得到非常高效的繪制，下面的代碼展示了如何高效的在3D空間中圍繞Y軸旋轉View對象，代碼如下所示：

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

但是由於硬件加速會消耗系統內存，因此強烈建議在動畫結束後取消硬件加速，代碼如下所示：

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();

硬件加速的缺點

當我們使用硬件加速時，會消耗更多的內存（將近4倍），如果分給應用的內存沒有這麼多，那麼就會從系統剩於內存中進行劃分，因此，硬件加速不適用於系統的核心進程。好的應用，應該在硬件加速（GPU）與軟件繪制（CPU）中找到平衡點。

另外，需要注意的是，App中進行UI渲染是無法使用並發的，多核心無法帶來顯示上的性能提升。同時，分辨率也是影響流暢度的一個非常重要的方面，為了能夠在更高的分辨率上進行流暢的繪制效果，那麼就需要使用更加強大的GPU進行渲染。