Android中的SurfaceView详解

Android中提供了View进行绘图处理，View可以满足大部分的绘图需求，但是有时候，View却显得力不从心，所以Android提供了SurfaceView给Android开发者，以满足更多的绘图需求。下面就让我们一起来了解一下SurfaceView。

一、为什么要使用SurfaceView

我们知道View是通过刷新来重绘视图，系统通过发出VSSYNC信号来进行屏幕的重绘，刷新的时间间隔是16ms,如果我们可以在16ms以内将绘制工作完成，则没有任何问题，如果我们绘制过程逻辑很复杂，并且我们的界面更新还非常频繁，这时候就会造成界面的卡顿，影响用户体验，为此Android提供了SurfaceView来解决这一问题。

View和SurfaceView的区别:

1 . View适用于主动更新的情况，而SurfaceView则适用于被动更新的情况，比如频繁刷新界面。

2 . View在主线程中对页面进行刷新，而SurfaceView则开启一个子线程来对页面进行刷新。

3 . View在绘图时没有实现双缓冲机制，SurfaceView在底层机制中就实现了双缓冲机制。

这摘录了一段网上对于双缓冲技术的介绍

双缓冲技术是游戏开发中的一个重要的技术。当一个动画争先显示时，程序又在改变它，前面还没有显示完，程序又请求重新绘制，这样屏幕就会不停地闪烁。而双缓冲技术是把要处理的图片在内存中处理好之后，再将其显示在屏幕上。双缓冲主要是为了解决反复局部刷屏带来的闪烁。把要画的东西先画到一个内存区域里，然后整体的一次性画出来。

二、如何使用SurfaceView

要想使用SurfaceView需要经过创建、初始化、使用三个步骤，下面我们就一步步来说说这三个步骤。

1 . 创建SurfaceView

我们需要自定义一个类继承自SurfaceView，并且实现两个接口以及接口定义的方法，当然，与自定义View类似，还要重写三个构造函数。下面是代码：

public class SurfaceViewTemplate extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {
    public SurfaceViewTemplate(Context context) {
        this(context, null);
    }

    public SurfaceViewTemplate(Context context, AttributeSet attrs) {
        this(context, attrs, 0);
    }

    public SurfaceViewTemplate(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
       //创建
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
        //改变
    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        //销毁
    }

    @Override
    public void run() {
        //子线程
    }
}

前面三个构造函数的写法和自定义View是相同的，接下来的三个方法分别在SurfaceView创建、改变、销毁的时候进行调用，最后的run()方法中写我们子线程中执行的绘图逻辑即可。

2 . 初始化SurfaceView

这一步我们主要是定义三个成员变量以备后面绘图时使用，然后初始化这三个成员变量并且注册对应的回调方法。代码如下:

private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
//绘图的Canvas
private Canvas mCanvas;
//子线程标志位
private boolean mIsDrawing;

/**
 * 初始化View
 */
private void initView(){
    mSurfaceHolder = getHolder();
    //注册回调方法
    mSurfaceHolder.addCallback(this);
    //设置一些参数方便后面绘图
    setFocusable(true);
    setKeepScreenOn(true);
    setFocusableInTouchMode(true);
}

public SurfaceViewSinFun(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
    super(context, attrs, defStyleAttr);
    //在三个参数的构造方法中完成初始化操作
    initView();
}

上面的代码很简单，都有注释，相信很容易看懂，这里不再过多解释。

3 . 使用SurfaceView

经过上面两步的准备工作，下面就可以开始使用SurfaceView了。

这一步又可以分为3步来完成:

(1) 通过lockCanvas()方法获得Canvas对象

(2) 在子线程中使用Canvas对象进行绘制

(3) 使用unlockCanvasAndPost()方法将画布内容进行提交

注意: lockCanvas() 方法获得的Canvas对象仍然是上次绘制的对象，由于我们是不断进行绘制，但是每次得到的Canvas对象都是第一次创建的Canvas对象。

SurfaceView的绘制可以使用下面的模板代码来实现，唯一的不同就是绘制逻辑的不同，代码如下:

public class SurfaceViewTemplate extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
    //绘图的Canvas
    private Canvas mCanvas;
    //子线程标志位
    private boolean mIsDrawing;
    public SurfaceViewTemplate(Context context) {
        this(context, null);
    }

    public SurfaceViewTemplate(Context context, AttributeSet attrs) {
        this(context, attrs, 0);
    }

    public SurfaceViewTemplate(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initView();
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = true;
        //开启子线程
        new Thread(this).start();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = false;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (mIsDrawing){
            drawSomething();
        }
    }
    //绘图逻辑
    private void drawSomething() {
        try {
            //获得canvas对象
            mCanvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
            //绘制背景
            mCanvas.drawColor(Color.WHITE);
            //绘图
        }catch (Exception e){

        }finally {
            if (mCanvas != null){
                //释放canvas对象并提交画布
                mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(mCanvas);
            }
        }
    }

    /**
     * 初始化View
     */
    private void initView(){
        mSurfaceHolder = getHolder();
        mSurfaceHolder.addCallback(this);
        setFocusable(true);
        setKeepScreenOn(true);
        setFocusableInTouchMode(true);
    }
}

我们在xml文件中的使用和自定义View是相同的，使用全路径名称即可：

<com.codekong.drawlearning.view.SurfaceViewTemplate
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent" />

三、SurfaceView小案例

下面我们通过两个小案例来展示SurfaceView的使用。先放上效果图

image

1 . 绘制正弦曲线

大体的框架都是上面给的那个代码模板，区别只在于初始化画笔，和具体的绘图逻辑，所以这里不再赘述，直接上代码：

public class SurfaceViewSinFun extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
    //绘图的Canvas
    private Canvas mCanvas;
    //子线程标志位
    private boolean mIsDrawing;
    private int x = 0, y = 0;
    private Paint mPaint;
    private Path mPath;
    public SurfaceViewSinFun(Context context) {
        this(context, null);
    }

    public SurfaceViewSinFun(Context context, AttributeSet attrs) {
        this(context, attrs, 0);
    }

    public SurfaceViewSinFun(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.BLACK);
        mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        mPaint.setAntiAlias(true);
        mPaint.setStrokeWidth(5);
        mPath = new Path();
        //路径起始点(0, 100)
        mPath.moveTo(0, 100);
        initView();
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = true;
        new Thread(this).start();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = false;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (mIsDrawing){
            drawSomething();
            x += 1;
            y = (int)(100 * Math.sin(2 * x * Math.PI / 180) + 400);
            //加入新的坐标点
            mPath.lineTo(x, y);
        }
    }

    private void drawSomething() {
        try {
            //获得canvas对象
            mCanvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
            //绘制背景
            mCanvas.drawColor(Color.WHITE);
            //绘制路径
            mCanvas.drawPath(mPath, mPaint);
        }catch (Exception e){

        }finally {
            if (mCanvas != null){
                //释放canvas对象并提交画布
                mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(mCanvas);
            }
        }
    }

    /**
     * 初始化View
     */
    private void initView(){
        mSurfaceHolder = getHolder();
        mSurfaceHolder.addCallback(this);
        setFocusable(true);
        setKeepScreenOn(true);
        setFocusableInTouchMode(true);
    }
}

2 . 手写板(随手指绘制轨迹)

这个主要是涉及到触摸事件，在手指按下时将Path的起始点移动到按下的坐标点，手指移动时将移动的坐标点加入Path中，其他的代码是相同的。代码如下：

public class SurfaceViewHandWriting extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
    //绘图的Canvas
    private Canvas mCanvas;
    //子线程标志位
    private boolean mIsDrawing;
    //画笔
    private Paint mPaint;
    //路径
    private Path mPath;
    private static final String TAG = "pyh";
    public SurfaceViewHandWriting(Context context) {
        this(context, null);
    }

    public SurfaceViewHandWriting(Context context, AttributeSet attrs) {
        this(context, attrs, 0);
    }

    public SurfaceViewHandWriting(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.BLACK);
        mPaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        mPaint.setStrokeWidth(5);
        mPaint.setAntiAlias(true);
        mPath = new Path();
        mPath.moveTo(0, 100);
        initView();
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = true;
        new Thread(this).start();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        mIsDrawing = false;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (mIsDrawing) {
            long start = System.currentTimeMillis();
            drawSomething();
            long end = System.currentTimeMillis();
            if (end - start < 100) {
                try {
                    Thread.sleep(100 - (end - start));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

    @Override
    public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
        int x = (int) event.getX();
        int y = (int) event.getY();
        switch (event.getAction()){
            case MotionEvent.ACTION_DOWN:
                mPath.moveTo(x, y);
                break;
            case MotionEvent.ACTION_MOVE:
                mPath.lineTo(x, y);
                break;
            case MotionEvent.ACTION_UP:
                break;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 初始化View
     */
    private void initView(){
        mSurfaceHolder = getHolder();
        mSurfaceHolder.addCallback(this);
        setFocusable(true);
        setKeepScreenOn(true);
        setFocusableInTouchMode(true);
    }

    private void drawSomething() {
        try {
            //获得canvas对象
            mCanvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
            //绘制背景
            mCanvas.drawColor(Color.WHITE);
            //绘制路径
            mCanvas.drawPath(mPath, mPaint);
        }catch (Exception e){

        }finally {
            if (mCanvas != null){
                //释放canvas对象并提交画布
                mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(mCanvas);
            }
        }
    }
}

上面还有一个细节，在绘制的时候，我们并没有让线程一直运行，而是让它休眠一会，从而节约系统资源，一般建议判断的阈值为50-100之间即可保证用户体验同时节约系统资源。

以上就是SurfaceView的使用介绍，希望可以帮助到需要的人。

作者：冰鉴IT
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来源：简书
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