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使用OpenGL图形接口的程序结构
使用OpenGL图形接口的程序结构
电子工业出版社
《Android经典应用程序开发》第4章图形接口，本章介绍2D图形系统结构和绘制，3D图形系统的结构和绘制，可绘制内容，动画。本节为大家介绍使用OpenGL图形接口的程序结构。
4.2.1& 使用OpenGL图形接口的程序结构
在Android中，可以直接支持3D图形的绘制，主要使用OpenGL标准包javax.microedition.khronos中的各个类，并且需要结合Android GUI系统使用。Android中的android.opengl包提供Android系统和OpenGL标准结合的功能。
Android中OpenGL接口典型的使用方法是从Android 1.5（API级别为3）引入的，在使用3D的图形API方面，主要的步骤通常如下所示：
（1）扩展android.opengl.GLSurfaceView类（可选）。
（2）实现android.opengl.GLSurfaceView中的Renderer（渲染器）接口。
（3）将所实现的GLSurfaceView.Renderer接口设置成GLSurfaceView中的渲染器。
android.opengl.GLSurfaceView扩展了android.view包中的SurfaceView，SurfaceView又继承了android.view.View，因此GLSurfaceView本身可以作为Android中的一个控件来使用，它可以负责事件处理方面。
Android中OpenGL绘图接口使用的结构如图4-9所示。
GLSurfaceView.Renderer是一个接口，主要需要实现其中的onDrawFrame(GL10 gl)函数，并在其中实现OpenGL绘制内容。
在实现3D绘制的时候，需要具有一个类GLSurfaceView并重新实现其中的Renderer，并且设置Renderer为GLSurfaceView当中的渲染器。渲染器是真正实现绘制功能的地方。
图4-9& Android中OpenGL绘图接口结构
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1. new一个GLSurfaceView()2. setRenderer(自定义renderer)3. setContentView(GLSurfaceView对象)4. 自定义的renderer要implements GLSurfaceView.Renderer接口.public class MainActivity extends Activity {&&& @Override&&& public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {&&&&&&& super.onCreate(savedInstanceState);&&&&&& &&&&&&&& //full screen&&&&&&& requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);& &&&&&&&& getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN,WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN);&&&&&&& GLSurfaceView glSurfaceView=new GLSurfaceView(this);&&&&&&& glSurfaceView.setRenderer(new OpenGLESRenderer());&&&&&&& setContentView(glSurfaceView);&&& }}public class OpenGLESRender implements Renderer{&&& @Override&&& public void onSurfaceCreated(GL10 gl,EGLConfig config){&&& }&& &&&& @Override&&& public void onDrawFrame(GL10 gl){&&& }&& &&&& @Override&&& public void onSurfaceChanged(GL10 gl,int width,int height){&&& }}
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Android GLSurfaceView
android.opengl这个包下，我看了下，无论是2.2还是4.1.2（最新的sdk），都有14个类，就不一一列举，从哪个类看起呢？
看到一个GLSurfaceView，从它开始吧。
先看类的定义：class GLSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback，继承自SurfaceView,并实现了
SurfaceView的回调方法。
先看下SurfaceView, 类定义：class SurfaceView extends MockView，里面很简单，其中有一个： private SurfaceHolder mSurfaceHolder = new SurfaceHolder()，
去SurfaceHolder的源码看，public interface Callback，callback这个接口里有3个方法：
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder);
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height);
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder);
从方法名称，大致知道方法的作用了。
使用的SurfaceView的时候，一般情况下还要对其进行创建，销毁，改变时的情况进行监视，这就要用到SurfaceHolder.Callback.
只要继承SurfaceView类并实现SurfaceHolder.Callback接口就可以实现一个自定义的SurfaceView了，SurfaceHolder.Callback在底层的Surface状态发生变化的时候通知View，SurfaceHolder.Callback具有如下的接口：
surfaceCreated(SurfaceHolder holder)：当Surface第一次创建后会立即调用该函数。可以在该函数中做些和绘制界面相关的初始化工作，一般情况下都是在另外的线程来绘制界面，所以不要在这个函数中绘制Surface。
surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width,int height)：当Surface的状态（大小和格式）发生变化的时候会调用该函数，在surfaceCreated调用后该函数至少会被调用一次。
surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)：当Surface被摧毁前会调用该函数，该函数被调用后就不能继续使用Surface了，一般在该函数中来清理使用的资源。
通过SurfaceView的getHolder()函数可以获取SurfaceHolder对象，Surface 就在SurfaceHolder对象内。虽然Surface保存了当前窗口的像素数据，但是在使用过程中是不直接和Surface打交道的，由SurfaceHolder的Canvas lockCanvas()或则Canvas lockCanvas(Rect dirty)函数来获取Canvas对象，通过在Canvas上绘制内容来修改Surface中的数据。如果Surface不可编辑或则尚未创建调用该函数会返回null，在
unlockCanvas() 和 lockCanvas()中Surface的内容是不缓存的，所以需要完全重绘Surface的内容，为了提高效率只重绘变化的部分则可以调用lockCanvas(Rect dirty)函数来指定一个dirty区域，这样该区域外的内容会缓存起来。在调用lockCanvas函数获取Canvas后，SurfaceView会获取Surface的一个同步锁直到调用unlockCanvasAndPost(Canvas canvas)函数才释放该锁，这里的同步机制保证在Surface绘制过程中不会被改变（被摧毁、修改）。
当在Canvas中绘制完成后，调用函数unlockCanvasAndPost(Canvas canvas)来通知系统Surface已经绘制完成，这样系统会把绘制完的内容显示出来。为了充分利用不同平台的资源，发挥平台的最优效果可以通过SurfaceHolder的setType函数来设置绘制的类型，目前接收如下的参数：
SURFACE_TYPE_NORMAL：用RAM缓存原生数据的普通Surface
SURFACE_TYPE_HARDWARE：适用于DMA(Direct memory access )引擎和硬件加速的Surface
SURFACE_TYPE_GPU：适用于GPU加速的Surface
SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS：表明该Surface不包含原生数据，Surface用到的数据由其他对象提供，在Camera图像预览中就使用该类型的Surface，有Camera负责提供给预览Surface数据，这样图像预览会比较流畅。如果设置这种类型则就不能调用lockCanvas来获取Canvas对象了。
访问SurfaceView的底层图形是通过SurfaceHolder接口来实现的，通过getHolder()方法可以得到这个SurfaceHolder对象。你应该实现surfaceCreated(SurfaceHolder)和surfaceDestroyed(SurfaceHolder)方法来知道在这个Surface在窗口的显示和隐藏过程中是什么时候创建和销毁的。
注意：一个SurfaceView只在SurfaceHolder.Callback.surfaceCreated() 和 SurfaceHolder.Callback.surfaceDestroyed()调用之间是可用的，其他时间是得不到它的Canvas对象的（null）。
附：SurfaceView和View最本质的区别
SurfaceView和View最本质的区别在于，surfaceView是在一个新起的单独线程中可以重新绘制画面而View必须在UI的主线程中更新画面。
那么在UI的主线程中更新画面 可能会引发问题，比如你更新画面的时间过长，那么你的主UI线程会被你正在画的函数阻塞。那么将无法响应按键，触屏等消息。
当使用surfaceView 由于是在新的线程中更新画面所以不会阻塞你的UI主线程。但这也带来了另外一个问题，就是事件同步。比如你触屏了一下，
你需要surfaceView中thread处理，一般就需要有一个event queue的设计来保存touch event，这会稍稍复杂一点，因为涉及到线程同步。
再回到GLSurfaceView。标准的构造函数：
public GLSurfaceView(Context context) {
super(context);
init中对surfaceholder做了初始化：
private void init() {
// Install a SurfaceHolder.Callback so we get notified when the
// underlying surface is created and destroyed
SurfaceHolder holder = getHolder();
holder.addCallback(this);
holder.setFormat(PixelFormat.RGB_565);
// setType is not needed for SDK 2.0 or newer. Uncomment this
// statement if back-porting this code to older SDKs.
// holder.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_GPU);
后面还有很多方法，都是对基础属相的设置，不再重复。
有几个接口，可能需要我们注意下：
public interface GLWrapper：An interface used to wrap a GL interface
public interface Renderer：这个接口相当重要，细看下。Called when the surface is created or recreated.
DefaultContextFactory
DefaultWindowSurfaceFactory
EGLConfigChooser
有个内部静态类：private class EglHelper
竟然还有个线程：class GLThread extends Thread（A generic GL Thread），予以对应的：private static class GLThreadManager
自定义了一个Writer: static class LogWriter extends Writer
大致就是这些，细节的地方当然还需要再仔细思考下。
GLSurfaceView是一个视图，继承至SurfaceView，它内嵌的surface专门负责OpenGL渲染。
GLSurfaceView提供了下列特性：
1& 管理一个surface，这个surface就是一块特殊的内存，能直接排版到android的视图view上。
2& 管理一个EGL display，它能让opengl把内容渲染到上述的surface上。
3& 用户自定义渲染器(render)。
4& 让渲染器在独立的线程里运作，和UI线程分离。
5& 支持按需渲染(on-demand)和连续渲染(continuous)。
6& 一些可选工具，如调试。
使用GLSurfaceView
通常会继承GLSurfaceView，并重载一些和用户输入事件有关的方法。如果你不需要重载事件方法，GLSurfaceView也可以直接使用，你可以使用set方法来为该类提供自定义的行为。例如，GLSurfaceView的渲染被委托给渲染器在独立的渲染线程里进行，这一点和普通视图不一样，setRenderer(Renderer)设置渲染器。
初始化GLSurfaceView
初始化过程其实仅需要你使用setRenderer(Renderer)设置一个渲染器(render)。当然，你也可以修改GLSurfaceView一些默认配置。
* setDebugFlags(int)
* setEGLConfigChooser(boolean)
* setEGLConfigChooser(EGLConfigChooser)
* setEGLConfigChooser(int, int, int, int, int, int)
* setGLWrapper(GLWrapper)
定制android.view.Surface
GLSurfaceView默认会创建像素格式为PixelFormat.RGB_565的surface。如果需要透明效果，调用getHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSLUCENT)。透明(TRANSLUCENT)的surface的像素格式都是32位，每个色彩单元都是8位深度，像素格式是设备相关的，这意味着它可能是ARGB、RGBA或其它。
选择EGL配置
Android设备往往支持多种EGL配置，可以使用不同数目的通道(channel)，也可以指定每个通道具有不同数目的位(bits)深度。因此，在渲染器工作之前就应该指定EGL的配置。GLSurfaceView默认EGL配置的像素格式为RGB_656，16位的深度缓存(depth buffer)，默认不开启遮罩缓存(stencil buffer)。
如果你要选择不同的EGL配置，请使用setEGLConfigChooser方法中的一种。
你可以调用调试方法setDebugFlags(int)或setGLWrapper(GLSurfaceView.GLWrapper)来自定义GLSurfaceView一些行为。在setRenderer方法之前或之后都可以调用调试方法，不过最好是在之前调用，这样它们能立即生效。
设置渲染器
总之，你必须调用setRenderer(GLSurfaceView.Renderer)来注册一个GLSurfaceView.Renderer渲染器。渲染器负责真正的GL渲染工作。
渲染器设定之后，你可以使用setRenderMode(int)指定渲染模式是按需(on demand)还是连续(continuous)。默认是连续渲染。
Activity生命周期
Activity窗口暂停(pause)或恢复(resume)时，GLSurfaceView都会收到通知，此时它的onPause方法和onResume方法应该被调用。这样做是为了让GLSurfaceView暂停或恢复它的渲染线程，以便它及时释放或重建OpenGL的资源。
为了处理事件，一般都是继承GLSurfaceView类并重载它的事件方法。但是由于GLSurfaceView是多线程操作，所以需要一些特殊的处理。由于渲染器在独立的渲染线程里，你应该使用Java的跨线程机制跟渲染器通讯。queueEvent(Runnable)方法就是一种相对简单的操作，例如下面的例子。
class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {
private MyRenderer mMyR
public void start() {
mMyRenderer = ...;
setRenderer(mMyRenderer);
public boolean onKeyDown(int keyCode, KeyEvent event) {
if (keyCode == KeyEvent.KEYCODE_DPAD_CENTER) {
queueEvent(new Runnable() {
// 这个方法会在渲染线程里被调用
void run() {
mMyRenderer.handleDpadCenter();
return super.onKeyDown(keyCode, event);
(注：如果在UI线程里调用渲染器的方法，很容易收到“call to OpenGL ES API with no current context”的警告，典型的误区就是在键盘或鼠标事件方法里直接调用opengl es的API，因为UI事件和渲染绘制在不同的线程里。更甚者，这种情况下调用glDeleteBuffers这种释放资源的方法，可能引起程序的崩溃，因为UI线程想释放它，渲染线程却要使用它。)
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