Android中GPU硬件加速控制及其在2D圖形繪制上的局限

圖形的渲染可分為兩種：軟件渲染和硬件渲染。軟件渲染是靠CPU計算各種坐標並繪制，主要是占用內存；硬件渲染是靠GPU，主要占用顯存，一般的3D圖形程序（OpenGL、DirectX）都是GPU加速的。

在Android3.0之前，2D繪圖API只支持軟件渲染模式，從Android3.0開始，2D繪圖API開始支持GPU硬件渲染，即View中的Canvas的繪圖操作會使用GPU，所以從Android 3.0（API Level 11）開始，View中就多了一些和硬件相關的方法。如果App的AndroidManifest.xml文件中定義的 targetSdkVersion大於或等於14（Android 4.0），那麼Android會默認為App啟用GPU渲染2D圖形，我們也可以自己決定是否使用GPU，見下文。如果開啟了GPU硬件加速，那麼Android會用OpengGL繪圖中常見的Display List技術對OpenGL ES中的繪圖命令進行緩存，提高繪圖效率與速度。關於Android中GPU硬件加速的Display List繪圖機制會在以後專門寫文章進行闡述，本文不做過多介紹。

控制是否使用GPU

我們也可以顯式地啟用或禁用GPU渲染，並且可以從多個Application、Activity、Window、View多個級別對其進行控制。

Application

在AndroidMenifest.xml的中添加如下的屬性即可在整個App的所有Activity的View中啟用GPU硬件加速渲染2D圖形：

Activity
你既可以在Application級別上控制GPU是否啟用，也可以在Activity級別對其就進行控制。比如你的App中有多個Activity，你想讓大部分Activity啟用GPU硬件加速，但有一個Activity你不想啟用硬件加速，你可以通過以下的配置實現：

Window
如果你想要更加細粒度地對GPU的使用進行控制，你可以通過代碼對指定的Window啟用GPU硬件加速，如下代碼所示：

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

需要注意的是在運行時不能通過代碼禁用掉某個Window的硬件加速。

View
你也可以在運行時通過如下代碼為某個指定的View禁用掉GPU硬件加速：

if(Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB){
    //View從API Level 11才加入setLayerType方法
    myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);
}

View從API Level 11才加入setLayerType方法，所以在使用前需要判斷一下當前系統運行的版本。 需要注意的是，在運行時不能通過代碼為某個View啟用GPU硬件加速。

判斷當前是否處於硬件加速中

從Android 3.0（API Level 11）開始，View和Canvas類都加入了isHardwareAccelerated()方法，可以用於判斷當前View和Canvas是否處於硬件加速中。

View.isHardwareAccelerated()
如果View的isHardwareAccelerated()方法返回true，僅僅表示該View被加入到一個處於硬件加速的Window中，其有可能仍然使用一個非硬件加速的Canvas進行實際的渲染。所以，通常來說View的isHardwareAccelerated()方法實際用處不太大。

Canvas.isHardwareAccelerated()
我們在View的onDraw回調方法中可以得到Canvas對象，如果Canvas的isHardwareAccelerated()方法返回true，那麼表示當前Canvas是用GPU硬件加速渲染的，如果返回false就表示是用軟件渲染的。通常，判斷當前Canvas是否處於GPU硬件加速中對於繪制自定義的View來說比較重要，下面會解釋。

硬件加速時2D圖形繪制的局限

開啟GPU硬件加速會提升程序的繪圖效率，但是也存在一定的局限性。

啟用GPU硬件加速會增加內存的使用。

Android中有些2D繪圖API在GPU硬件加速時不能使用或者要到某個指定的版本才能使用。

Canvas
以下為Canvas中在GPU硬件加速時受限制的功能：
第一列是受限制的方法，第二列是開始支持的API Level，紅叉代表到目前還不支持。

Paint
以下為Paint中在GPU硬件加速時受限制的功能：

Xfermode
以下為Xfermode在GPU硬件加速時受限制的功能：

Shader
以下為Shader在GPU硬件加速時受限制的功能：

Canvas縮放
Android中硬件加速的2D渲染管線最初只支持無縮放的繪圖，這會導致在將縮放比例設置為很大的時候，繪圖質量會明顯降低。最初，GPU加速下的2D繪圖操作會被渲染成一個縮放比例為1.0的紋理，然後GPU會將它縮放到指定比例尺。在API Level小於17的時候，隨著縮放比例scale的變大，繪圖質量就更加難以保證。下面的表格表示了從什麼版本開始Android能在GPU硬件計算下正確處理2D圖形的大比例縮放問題：
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