Android核心绘制流程

bobby_developer
29 阅读4分钟

vsync app

  1. 由vsync app触发，主要在doFrame里面的Input（点击屏幕）、animation（计算滑动位置）、traversal（绘制、布局）
  2. UI线程执行完成之后，会转交给RenderThread线程工作
  3. RenderThread向SF申请一个buffer（DequeueBuffer），把绘制的指令交给GPU处理，执行queueBuffer给SF送帧

vsync sf

  1. 由vsync sf触发，sf遍历图层列表，获取更新图层的buffer
  2. 通过binder通信，到HWC，HWC根据硬件能力来判断是Device还是client的方式
  3. sf执行合成之后，释放用于上一帧画面的buffer
  4. Client合成： GPU合成，其合成过程由OpenGL完成，完成之后，再递交给HWC
  5. Device合成：硬件合成，由硬件合成器完成
  6. SF询问HWC合成方式 -> client/Device ->申请DequeueBuffer->queueBuffer->SF将client合成的结果存在FrameBuffer中交给HWC完成剩下的Device合成

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HWC

  1. HWC根据硬件能力给出有效的合成方式反馈给SF，并通过DRM与显卡进行交互
  2. HWC通过iotcl调用到kernel，通知crtc_commit线程完成剩下的工作
  3. crtc_commit线程执行complete_commit函数完成画面合成之后，并且保存在FrameBuffer里面供屏幕显示

根据时间线来判断是否为卡顿

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帧率

  • 60Hz 设备：每 16.67ms 刷新一次，每秒 60 帧
  • 90Hz 设备：每 11.11ms 刷新一次，每秒 90 帧
  • 120Hz 设备：每 8.33ms 刷新一次，每秒 120 帧

市场从 60Hz 到 90Hz，再到 120Hz 的演进有着明确的技术和用户体验驱动因素：

  1. 更高的流畅度：120Hz 比 60Hz 提供了两倍的视觉信息，使滑动、动画等交互感觉更加流畅自然。
  2. 减少延迟：输入事件到显示结果的延迟从 60Hz 的 16.67ms 减少到 120Hz 的 8.33ms，让用户操作反馈更及时。
  3. 硬件支持成熟：现代移动处理器（如高通骁龙 8 系列、联发科天玑系列）已经有足够性能支持 120Hz 的稳定运行。
  4. 电池技术进步：更高效的电池和电源管理技术缓解了高刷新率带来的功耗压力。
  5. 可变刷新率技术：LTPO 等自适应刷新率技术允许设备在不同场景下智能切换刷新率，平衡流畅度和功耗。

如今，120Hz 不仅是 Android 旗舰机型的标配，连 iOS 设备（iPhone 13 Pro 及以上）也已支持 120Hz 的 ProMotion 技术，标志着高刷新率已成为高端移动设备的基本特性。

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在 120Hz 设备上，我们会看到：

  1. Vsync 间隔：VSYNC 信号每 8.33ms 触发一次
  2. 帧处理流程：每一帧的处理依然遵循 Input → Animation → Traversal 的顺序
  3. 时间压缩：所有处理步骤必须在更短的时间内完成，对系统和应用性能要求更高

上图中出现了两个 Buffer 相关的 Trace，这里做一个简单的说明：

  1. QueuedBuffer：（例如：QueuedBuffer - VRI[ImproveSnsTimelineUI]#748BLAST#748）
  • 这个 Trace Tag 是在 App 进程中打印的
  • 表示应用完成一帧渲染后，将渲染好的 Buffer 放入队列准备提交给 SurfaceFlinger
  • 在使用 BlastBufferQueue 的系统中，这个时刻标志着 RenderThread 完成渲染并准备将结果传输到系统服务
  1. BufferTX：（例如：BufferTX - com.tencent.mm/com.tencent.mm.plugin.sns.ui.improve.ImproveSnsTimelineUI#47974）
  • 这个 Trace Tag 是在 SurfaceFlinger 进程中打印的
  • 表示 SurfaceFlinger 接收到应用传来的 Buffer 并开始处理的时刻
  • TX 代表 “Transfer/Transmission”，即缓冲区的传输过程

正确的流程应该是：

  1. App 的 RenderThread 调用 queueBuffer，此时 App 认为自己已交出一个 Buffer，于是 QueuedBuffer  +1。
  2. 该 Buffer 被传输给 SF，SF 接收（latch/acquire）后，BufferTX  +1。
  3. SF 在未来的某个 Vsync 周期，使用这个 Buffer 完成合成并上屏。
  4. 当 SF 不再需要这个 Buffer 时（例如，它已经被新的帧替换，或者已稳定显示了足够长的时间），SF 会释放（release）这个 Buffer。
  5. SF 释放 Buffer 后，BufferTX -1。同时，App 会收到 Buffer 已被释放的回调，此时 App 端的 QueuedBuffer 才会 -1，表示这个 Buffer 已成功返回缓冲池，可被再次使用。
  6. surfaceFlinger的帧率（ofbFps）一般是120HZ
  7. app的帧率一般是60-90-60
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