Android開發之SurfaceView詳解

SurfaceView介紹

通常情況程式的View和使用者響應都是在同一個線程中處理的，這也是為什麼處理長時間事件（例如通路網絡）需要放到另外的線程中去（防止阻塞目前UI線程的操作和繪制）。但是在其他線程中卻不能修改UI元素，例如用背景線程更新自定義View（調用View的在自定義View中的onDraw函數）是不允許的。

如果需要在另外的線程繪制界面、需要迅速的更新界面或則渲染UI界面需要較長的時間，這種情況就要使用SurfaceView了。SurfaceView中包含一個Surface對象，而Surface是可以在背景線程中繪制的。Surface屬于

OPhone底層顯示系統，關于這方面的介紹請參考附錄中的資料[1]。SurfaceView的性質決定了其比較适合一些場景：需要界面迅速更新、對幀率要求較高的情況。使用SurfaceView需要注意以下幾點情況：

SurfaceView和SurfaceHolder.Callback函數都從目前SurfaceView視窗線程中調用（一般而言就是程式的主線程）。有關資源狀态要注意和繪制線程之間的同步。 

在繪制線程中必須先合法的擷取Surface才能開始繪制内容，在SurfaceHolder.Callback.surfaceCreated() 和SurfaceHolder.Callback.surfaceDestroyed()之間的狀态為合法的，另外在Surface類型為SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS時候是不合法的。 

額外的繪制線程會消耗系統的資源，在使用SurfaceView的時候要注意這點。 

使用SurfaceView

隻要繼承SurfaceView類并實作SurfaceHolder.Callback接口就可以實作一個自定義的SurfaceView了，SurfaceHolder.Callback在底層的Surface狀态發生變化的時候通知View，SurfaceHolder.Callback具有如下的接口：

surfaceCreated(SurfaceHolder holder)：當Surface第一次建立後會立即調用該函數。程式可以在該函數中做些和繪制界面相關的初始化工作，一般情況下都是在另外的線程來繪制界面，是以不要在這個函數中繪制Surface。 

surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width,int height)：當Surface的狀态（大小和格式）發生變化的時候會調用該函數，在surfaceCreated調用後該函數至少會被調用一次。 

surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)：當Surface被摧毀前會調用該函數，該函數被調用後就不能繼續使用Surface了，一般在該函數中來清理使用的資源。 

通過SurfaceView的getHolder()函數可以擷取SurfaceHolder對象，Surface 就在SurfaceHolder對象内。雖然Surface儲存了目前視窗的像素資料，但是在使用過程中是不直接和Surface打交道的，由SurfaceHolder的Canvas lockCanvas()或則Canvas lockCanvas(Rect dirty)函數來擷取Canvas對象，通過在Canvas上繪制内容來修改Surface中的資料。如果Surface不可編輯或則尚未建立調用該函數會傳回null，在 unlockCanvas() 和 lockCanvas()中Surface的内容是不緩存的，是以需要完全重繪Surface的内容，為了提高效率隻重繪變化的部分則可以調用lockCanvas(Rect dirty)函數來指定一個dirty區域，這樣該區域外的内容會緩存起來。在調用lockCanvas函數擷取Canvas後，SurfaceView會擷取Surface的一個同步鎖直到調用unlockCanvasAndPost(Canvas canvas)函數才釋放該鎖，這裡的同步機制保證在Surface繪制過程中不會被改變（被摧毀、修改）。

當在Canvas中繪制完成後，調用函數unlockCanvasAndPost(Canvas canvas)來通知系統Surface已經繪制完成，這樣系統會把繪制完的内容顯示出來。為了充分利用不同平台的資源，發揮平台的最優效果可以通過SurfaceHolder的setType函數來設定繪制的類型，目前接收如下的參數：

SURFACE_TYPE_NORMAL：用RAM緩存原生資料的普通Surface 

SURFACE_TYPE_HARDWARE：适用于DMA(Direct memory access )引擎和硬體加速的Surface 

SURFACE_TYPE_GPU：适用于GPU加速的Surface 

SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS：表明該Surface不包含原生資料，Surface用到的資料由其他對象提供，在Camera圖像預覽中就使用該類型的Surface，有Camera負責提供給預覽Surface資料，這樣圖像預覽會比較流暢。如果設定這種類型則就不能調用lockCanvas來擷取Canvas對象了。 

使用的SurfaceView的時候，一般情況下還要對其進行建立，銷毀，改變時的情況進行監視，這就要用到SurfaceHolder.Callback.

隻要繼承SurfaceView類并實作SurfaceHolder.Callback接口就可以實作一個自定義的SurfaceView了，SurfaceHolder.Callback在底層的Surface狀态發生變化的時候通知View，SurfaceHolder.Callback具有如下的接口：

surfaceCreated(SurfaceHolder holder)：當Surface第一次建立後會立即調用該函數。程式可以在該函數中做些和繪制界面相關的初始化工作，一般情況下都是在另外的線程來繪制界面，是以不要在這個函數中繪制Surface。 

surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width,int height)：當Surface的狀态（大小和格式）發生變化的時候會調用該函數，在surfaceCreated調用後該函數至少會被調用一次。 

surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)：當Surface被摧毀前會調用該函數，該函數被調用後就不能繼續使用Surface了，一般在該函數中來清理使用的資源。 

通過SurfaceView的getHolder()函數可以擷取SurfaceHolder對象，Surface 就在SurfaceHolder對象内。雖然Surface儲存了目前視窗的像素資料，但是在使用過程中是不直接和Surface打交道的，由SurfaceHolder的Canvas lockCanvas()或則Canvas lockCanvas(Rect dirty)函數來擷取Canvas對象，通過在Canvas上繪制内容來修改Surface中的資料。如果Surface不可編輯或則尚未建立調用該函數會傳回null，在 unlockCanvas() 和 lockCanvas()中Surface的内容是不緩存的，是以需要完全重繪Surface的内容，為了提高效率隻重繪變化的部分則可以調用lockCanvas(Rect dirty)函數來指定一個dirty區域，這樣該區域外的内容會緩存起來。在調用lockCanvas函數擷取Canvas後，SurfaceView會擷取Surface的一個同步鎖直到調用unlockCanvasAndPost(Canvas canvas)函數才釋放該鎖，這裡的同步機制保證在Surface繪制過程中不會被改變（被摧毀、修改）。

當在Canvas中繪制完成後，調用函數unlockCanvasAndPost(Canvas canvas)來通知系統Surface已經繪制完成，這樣系統會把繪制完的内容顯示出來。為了充分利用不同平台的資源，發揮平台的最優效果可以通過SurfaceHolder的setType函數來設定繪制的類型，目前接收如下的參數：

SURFACE_TYPE_NORMAL：用RAM緩存原生資料的普通Surface 

SURFACE_TYPE_HARDWARE：适用于DMA(Direct memory access )引擎和硬體加速的Surface 

SURFACE_TYPE_GPU：适用于GPU加速的Surface 

SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS：表明該Surface不包含原生資料，Surface用到的資料由其他對象提供，在Camera圖像預覽中就使用該類型的Surface，有Camera負責提供給預覽Surface資料，這樣圖像預覽會比較流暢。如果設定這種類型則就不能調用lockCanvas來擷取Canvas對象了。

通路SurfaceView的底層圖形是通過SurfaceHolder接口來實作的，通過getHolder()方法可以得到這個SurfaceHolder對象。你應該實作surfaceCreated(SurfaceHolder)和surfaceDestroyed(SurfaceHolder)方法來知道在這個Surface在視窗的顯示和隐藏過程中是什麼時候建立和銷毀的。

注意：一個SurfaceView隻在SurfaceHolder.Callback.surfaceCreated() 和 SurfaceHolder.Callback.surfaceDestroyed()調用之間是可用的，其他時間是得不到它的Canvas對象的（null）。

附：SurfaceView和View最本質的差別

SurfaceView和View最本質的差別在于，surfaceView是在一個新起的單獨線程中可以重新繪制畫面而View必須在UI的主線程中更新畫面。

那麼在UI的主線程中更新畫面 可能會引發問題，比如你更新畫面的時間過長，那麼你的主UI線程會被你正在畫的函數阻塞。那麼将無法響應按鍵，觸屏等消息。

當使用surfaceView 由于是在新的線程中更新畫面是以不會阻塞你的UI主線程。但這也帶來了另外一個問題，就是事件同步。比如你觸屏了一下，你需要surfaceView中thread處理，一般就需要有一個event queue的設計來儲存touch event，這會稍稍複雜一點，因為涉及到線程同步。

是以基于以上，根據遊戲特點，一般分成兩類。

1 被動更新畫面的。比如棋類，這種用view就好了。因為畫面的更新是依賴于 onTouch 來更新，可以直接使用 invalidate。 因為這種情況下，這一次Touch和下一次的Touch需要的時間比較長些，不會産生影響。

2 主動更新。比如一個人在一直跑動。這就需要一個單獨的thread不停的重繪人的狀态，避免阻塞main UI thread。是以顯然view不合适，需要surfaceView來控制。

周末看《精通Android遊戲開發》(Pro Android Games)，裡面講到遊戲的架構，其中一個重要的概念surfaceview,覺得不是很了解，于是花了一點時間研究了下，寫下自己的心得。

surface，這個單詞的意思是浮在表面的，那麼surfaceview就是浮在表面的view了。如果真的這樣解釋，估計有人要拍磚了。然而，話雖不能這麼說，取這個名兒，多少還是有點關系的。surface是一個可見區域。

我們在螢幕上看到的這些view，在螢幕上看到的就是畫面，在記憶體中就是一塊記憶體區。繪圖的時候，就是顯示的硬體如顯示卡将記憶體區的這塊圖形資料繪制到螢幕上。是以，從記憶體的角度去看這些東西，會比較好了解。

surface是surfaceview中的一個可見部分。我們知道，我們看到的螢幕上的圖形，是二維的，我們看到的就是長和寬，其實，在内部實際上是三維的，另一個次元，就是層layer。我們用visio繪圖，都會看到這種情況，一個圖形會将另個圖形遮住，是因為這個圖形在上層。如果有同AutoCAD的經驗，對這個更容易了解。我們看到的圖形實際上是很多圖形一層層的疊加在一起的，這些圖形元素完全不可見，或者部分可見部分不可見，或者完全可見。

這樣看來，surface就可以這樣了解：它是記憶體中一塊區域，它是surfaceview可見不那個部分，繪圖操作作用于它，然後它就會被顯示卡之類的顯示控制器繪制到螢幕上。

surface是個啥，大概已經有了些概念了。因為它對應了一個記憶體區，大家都知道，記憶體區的對象是有生命周期的，可以動态的申請建立和銷毀，當然也可能會更新。于是，就有了作用于這個記憶體區的操作，這些操作就是surfaceCreated/Changed/Destroyed。三個操作放在一起，就是callback,

是以在很多例子裡看到，會有callback。

callback,是回調，意思是自己能幹一些活，不過自己不去主動做，而是到别人那裡去登記一下，别人需要的時候，就會叫我去做。就這個例子而言，可以打這個比方，某建築勞工隊伍A，能蓋房子，能裝修，也能拆房子。可是他自己不去主動的做這些事情，而是去向開發商B去登記這三種能力，當然了，他把這三種能力打了包，叫做A的能力。啥時候，B有活幹了，就叫A去做，或者是蓋房子，或者是裝修，或者是拆建築。在這個例子中，能力包就是callback.

說了這個例子，其實就解釋了 surface相關的一些東西，callback已經說過了，下面來說說其他的。假設surface就是一棟房子，那麼surface擁有surfaceHolder，誰呢？在這個例子中好比建築隊A。蓋房子對應的就是surfaceCreated, 拆房子就對應了surfaceDestroyed，裝修就對應了surfaceChanged.

surface有生存期，好比房子有生存期，在建造以後就存在，在拆了之後就沒有了。裝修必須發生在這之間。同樣的，surface的change必須發生在created和destroyed之間。

surfaceview知道surface的holder是誰，在surfaceview生成的時候，會調用getHolder得到holder，然後holder會調用addCallback将三個callback函數注冊。

holder擁有對于surface的控制權。在很多程式中，會在surfaceCreated的函數實作中建立另一個線程。是以在這裡有兩個線程，一個是UI線程，另一個負責畫圖的線程。畫圖線程由UI線程調用surfaceCreated的時候建立，在surfaceDestroyed調用的時候放回到線程池。在這中間，畫圖線程負責圖形的繪制。

在這種模型下，UI線程和畫圖線程各司其職，前者主要負責和使用者的互動，而後者，在負責繪制圖形。這樣，繪制圖形的時候如果時間較長，不會阻塞使用者的輸入。

我們知道，線程共享記憶體資料，是以， surface對于兩個線程是共享的。是以，為了避免在畫圖的時候，UI線程也對surface進行操作，在畫圖前，需要對surface加鎖。這個工作是有holder幹的，holder會先鎖住surface中的一塊holder.lockCanvas，我們叫canvas,然後，在上面繪畫，畫完之後，會解鎖unlockCanvasAndPost。

在 應用中，畫圖可以是一次性的，也可以是由定時器觸發的定時的畫。實作的都是runnable類中的run方法。關于runnable類，這個Java中定義的，并不是android獨有的，可以參考Java的referrence.

這個模型最大的好處就是，畫圖不依賴于UI線程，不會阻塞UI線程。

而單純的view是依賴于UI線程畫圖的。對于完全依賴于使用者的輸入進行圖像顯示的更新的，用view是可以的，但是如果能夠自動的進行繪圖，而不需等待使用者的輸入，surfaceview無疑是更好的選擇。

有圖有真相，請看圖

在android中開發遊戲，一般來說，或想寫一個複雜一點的遊戲，是必須用到SurfaceView來開發的。

經過這一陣子對android的學習，我找到了自已在android中遊戲開發的誤區，不要老想着用Layout和view去實作，不要将某個遊戲

中的對象做成一個元件來處理。應該盡量想着在Canvas(畫布)中畫出遊戲戲中的背景、人物、動畫等...

SurfaceView提供直接通路一個可畫圖的界面，可以控制在界面頂部的子視圖層。SurfaceView是提供給需要直接畫像素而不是使用

窗體部件的應用使用的。Android圖形系統中一個重要的概念和線索是surface。View及其子類（如TextView, Button）

要畫在surface上。每個surface建立一個Canvas對象（但屬性時常改變），用來管理view在surface上的繪圖操作，如畫點畫線。

還要注意的是，使用它的時候，一般都是出現在最頂層的：The view hierarchy will take care of correctly compositing

with the Surface any siblings of the SurfaceView that would normally appear on top of it.

使用的SurfaceView的時候，一般情況下還要對其進行建立，銷毀，改變時的情況進行監視，這就要用到SurfaceHolder.Callback.

class BBatt extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {

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

//看其名知其義，在surface的大小發生改變時激發

public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder){}

//同上，在建立時激發，一般在這裡調用畫圖的線程。

public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {}

//同上，銷毀時激發，一般在這裡将畫圖的線程停止、釋放。

}

例子：

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public class BBatt extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, OnKeyListener { private BFairy bFairy; private DrawThread drawThread; public BBatt(Context context) { super (context); this .setLayoutParams( new ViewGroup.LayoutParams( Global.battlefieldWidth, Global.battlefieldHeight)); this .getHolder().addCallback( this ); this .setFocusable( true ); this .setOnKeyListener( this ); bFairy = new BFairy( this .getContext()); } public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format,int width,int height) { drawThread = new DrawThread(holder); drawThread.start(); } public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) { if ( drawThread != null ) { drawThread.doStop(); while ( true ) try { drawThread.join(); break ; } catch (Exception ex) {} } } public boolean onKey(View view, int keyCode, KeyEvent event) {} }

執行個體2:用線程畫一個藍色的長方形

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package com.g3.test; import android.app.Activity; import android.content.Context; import android.graphics.Canvas; import android.graphics.Color; import android.graphics.Paint; import android.graphics.RectF; import android.os.Bundle; import android.view.SurfaceHolder; import android.view.SurfaceView; public class Test extends Activity { public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super .onCreate(savedInstanceState); setContentView( new MyView( this )); } //内部類 class MyView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback{ SurfaceHolder holder; public MyView(Context context) { super (context); holder = this .getHolder(); //擷取holder holder.addCallback( this ); //setFocusable(true); } @Override public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) { } @Override public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) { new Thread( new MyThread()).start(); } @Override public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) { } //内部類的内部類 class MyThread implements Runnable{ @Override public void run() { Canvas canvas = holder.lockCanvas( null ); //擷取畫布 Paint mPaint = new Paint(); mPaint.setColor(Color.BLUE); canvas.drawRect( new RectF(40,60,80,80), mPaint); holder.unlockCanvasAndPost(canvas); //解鎖畫布，送出畫好的圖像 } } } }

通路SurfaceView的底層圖形是通過SurfaceHolder接口來實作的，通過getHolder()方法可以得到這個SurfaceHolder對象。你應該實作surfaceCreated(SurfaceHolder)和surfaceDestroyed(SurfaceHolder)方法來知道在這個Surface在視窗的顯示和隐藏過程中是什麼時候建立和銷毀的。

SurfaceView可以在多線程中被通路。

注意：一個SurfaceView隻在SurfaceHolder.Callback.surfaceCreated() 和 SurfaceHolder.Callback.surfaceDestroyed()調用之間是可用的，其他時間是得不到它的Canvas對象的（null）。

我的通路過程：

建立一個SurfaceView的子類，實作SurfaceHolder.Callback接口。

得到這個SurfaceView的SurfaceHolder對象holder。

holder.addCallback(callback)，也就是實作SurfaceHolder.Callback接口的類對象。

在SurfaceHolder.Callback.surfaceCreated()調用過後holder.lockCanvas()對象就可以得到SurfaceView對象對應的Canvas對象canvas了。

用canvas對象畫圖。

畫圖結束後調用holder.unlockCanvasAndPost()就把圖畫在視窗中了。

SurfaceView可以多線程通路，在多線程中畫圖。

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import android.content.Context; import android.graphics.Canvas; import android.graphics.Color; import android.graphics.Paint; import android.util.Log; import android.view.SurfaceHolder; import android.view.SurfaceView; public class MySurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback { private Context mContext; private SurfaceHolder mHolder; public TouchScreenAdjusterSurfaceView(Context context,) { super (context); mContext = context; mHolder = TouchScreenAdjusterSurfaceView. this .getHolder(); mHolder.addCallback(TouchScreenAdjusterSurfaceView. this ); this .setFocusableInTouchMode( true ); // to make sure that we can get // touch events and key events,and // "setFocusable()" to make sure we // can get key events } @Override public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) { // TODO Auto-generated method stub } @Override public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) { //now you can get the Canvas and draw something here } @Override public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) { // TODO Auto-generated method stub } public void drawMyShape(PointPostion ps) { mCanvas = mHolder.lockCanvas(); // draw anything you like mHolder.unlockCanvasAndPost(mCanvas); }

如何讓 SurfaceView 響應事件

當然建立你自己的類時，你還是得extends SurfaceView and implements Callback接口，

然後在構造函數裡設定一個屬性

this.setLongClickable(true);//這裡很重要，它是讓你的裝置支援長按效果的屬性，如果它為false 的時候MotionEvent 隻能監聽到ACTION_DOWN這個事件。

上面準備好後就可以重寫 onTouchEvent方法了！！

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@Override public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) { switch (event.getAction()){ case MotionEvent.ACTION_DOWN: Log.d( "MotionEvent" , "ACTION_DOWN" ); break ; case MotionEvent.ACTION_UP: Log.d( "MotionEvent" , "ACTION_UP" ); break ; case MotionEvent.ACTION_MOVE: Log.d( "MotionEvent" , "ACTION_MOVE" ); break ; } return super .onTouchEvent(event); }