硬件加速

从 Android 3.0（API 级别 11）开始，Android 2D 渲染管道支持硬件加速，也就是说，在 View 的画布上执行的所有绘制操作都会使用 GPU。启用硬件加速需要更多资源，因此应用会占用更多内存。

如果您的目标 API 级别为 14 及更高级别，则硬件加速默认处于启用状态，但也可以明确启用该功能。如果您的应用仅使用标准视图和 Drawable，则全局启用硬件加速不会造成任何不良绘制效果。不过，并非所有 2D 绘制操作都支持硬件加速，因此启用硬件加速可能会影响您的部分自定义视图或绘制调用。具体问题通常以不可见的元素、异常或错误渲染的像素显现。为了解决此问题，Android 允许您在多个级别选择是启用还是停用硬件加速。请参阅控制硬件加速。

如果您的应用执行自定义绘制，请在启用硬件加速的实际硬件设备上测试应用，以检查是否存在任何问题。支持绘制操作部分介绍了已知硬件加速问题和相应的解决方案。

另请参阅通过框架 API 支持 OpenGL 和 Renderscript

控制硬件加速

您可以在以下级别控制硬件加速：

• 应用
• activity
• 窗口
• 视图

应用级别

在 Android 清单文件中，将以下属性添加到 <application> 标记中，为整个应用启用硬件加速：

<application android:hardwareAccelerated="true" ...>

activity 级别

如果全局启用硬件加速后，您的应用无法正常运行，则您也可以针对各个 activity 控制硬件加速。如需在 activity 级别启用或停用硬件加速，您可以使用 <activity> 元素的 android:hardwareAccelerated 属性。以下示例展示了如何为整个应用启用硬件加速，但为一个 activity 停用硬件加速：

<application android:hardwareAccelerated="true">
    <activity ... />
    <activity android:hardwareAccelerated="false" />
</application>

窗口级别

如果您需要实现更精细的控制，可以使用以下代码为给定窗口启用硬件加速：

window.setFlags(
        WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
        WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED
)

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

注意：您目前无法在窗口级别停用硬件加速。

视图级别

您可以使用以下代码在运行时为单个视图停用硬件加速：

myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null)

myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

注意：您目前无法在视图级别启用硬件加速。除了停用硬件加速之外，视图层还具有其他功能。如需详细了解视图层的具体用途，请参阅视图层。

确定视图是否经过硬件加速

有时，应用有必要了解当前是否经过硬件加速，尤其是对于自定义视图等内容。如果您的应用执行大量自定义绘制，但并非所有操作都得到新渲染管道的正确支持，这就会特别有用。

您可以通过以下两种不同的方式检查应用是否经过硬件加速。

• 如果 View 已附加到硬件加速窗口，则 View.isHardwareAccelerated() 会返回 true。
• 如果 Canvas 经过硬件加速，则 Canvas.isHardwareAccelerated() 会返回 true

如果您必须在绘制代码中执行这项检查，请尽可能使用 Canvas.isHardwareAccelerated()，而不是 View.isHardwareAccelerated()。如果某个视图已附加到硬件加速窗口，则仍可以使用未经过硬件加速的画布进行绘制。例如，将视图绘制为位图以进行缓存就会发生这种情况。

Android 绘制模型

启用硬件加速后，Android 框架会采用新的绘制模型，该模型利用显示列表将您的应用渲染到屏幕上。如需充分了解显示列表以及它们可能如何影响您的应用，最好再了解一下 Android 如何在不启用硬件加速的情况下绘制视图。下面几部分介绍了基于软件的绘制模型和硬件加速绘制模型。

基于软件的绘制模型

在软件绘制模型中，绘制视图分为以下两步：

1. 对层次结构进行无效化处理
2. 绘制层次结构

每当应用需要更新其界面的一部分时，就会对内容已发生更改的所有视图调用 invalidate()（或其变体之一）。无效化消息会一直传播到视图层次结构上层，以计算需要重新绘制的屏幕区域（脏区域）。然后，Android 系统会绘制层次结构中与脏区域交互的所有视图。遗憾的是，这种绘制模型具有以下两个缺点：

• 第一，每次绘制时该模型都需要执行大量代码。例如，如果您的应用对某个按钮调用 invalidate() 且该按钮位于另一个视图上方，那么即使该视图未发生更改，Android 系统仍会重新绘制该视图。
• 第二，该绘制模型会隐藏应用中的 bug。由于 Android 系统会在视图与脏区域交互时重新绘制视图，因此系统可能会重新绘制内容发生更改的视图，即使未对其调用 invalidate() 也是如此。如果发生这种情况，您要依赖其他经过无效化处理的视图才能获得正确的行为。每次修改应用时，此行为都可能会发生更改。因此，每次修改会影响视图绘制代码的数据或状态后，您都要对自定义视图调用 invalidate()。

注意：Android 视图会在其属性（例如 TextView 中的背景颜色或文本）发生更改时自动调用 invalidate()。

硬件加速绘制模型

Android 系统仍会使用 invalidate() 和 draw() 请求屏幕更新和渲染视图，但会采用其他方式处理实际绘制过程。Android 系统不会立即执行绘制命令，而是将这些命令记录在显示列表中，这些列表中包含视图层次结构绘制代码的输出。另一项优化是，Android 系统只需要记录和更新被 invalidate() 调用标记为脏视图的视图的显示列表。只需重新发出之前记录的显示列表，即可重新绘制未经过无效化处理的视图。新绘制模型包含以下三个阶段：

1. 对层次结构进行无效化处理
2. 记录并更新显示列表
3. 绘制显示列表

使用此模型时，您无法依赖与脏区域交互的视图来执行其 draw() 方法。要确保 Android 系统会记录视图的显示列表，您必须调用 invalidate()。如果忘记执行此操作，则视图在发生更改后看起来仍然没有变化。

使用显示列表还有助于改进动画性能，因为设置特定属性（例如 Alpha 或旋转）不需要对目标视图进行无效化处理（该操作是自动完成的）。这项优化还适用于具有显示列表的视图（如果应用经过硬件加速，则适用于所有视图）。例如，假设有一个 LinearLayout，其中包含一个ListView（位于 Button 之上）。LinearLayout 的显示列表如下所示：

• DrawDisplayList(ListView)
• DrawDisplayList(Button)

假设您现在要更改 ListView 的不透明度。在对 ListView 调用 setAlpha(0.5f) 后，显示列表现在包含以下内容：

• SaveLayerAlpha(0.5)
• DrawDisplayList(ListView)
• Restore
• DrawDisplayList(Button)

系统没有执行 ListView 的复杂绘制代码，而是仅更新了更为简单的 LinearLayout 的显示列表。在未启用硬件加速的应用中，系统会再次执行列表及其父级的绘制代码。

支持绘制操作

经过硬件加速后，2D 渲染管道支持最常用的 Canvas 绘制操作以及很多不太常用的操作。用于渲染 Android 系统内置应用、默认 widget 和布局以及常见的高级视觉效果（例如反射和平铺纹理）的所有绘制操作均受到支持。

下表介绍了各种操作在各个 API 级别的支持级别：

画布缩放

硬件加速 2D 渲染管道最初是为了支持不可缩放的绘制构建的，其中一些绘制操作会以较高的缩放值显著降低质量。这些操作实现为按 1.0 的缩放值绘制的纹理，由 GPU 进行转换。从 API 级别 28 开始，所有绘制操作都可以顺利缩放。

注意：“简单”形状指的是使用 Paint 发出的 drawRect()、drawCircle()、drawOval()、drawRoundRect() 和 drawArc()（其中 useCenter=false）命令，该 Paint 不包含 PathEffect，也不包含非默认联接（通过 setStrokeJoin()/setStrokeMiter()）。这些绘制命令的其他实例都属于上表中的“复杂”形状。

如果缺失以上任意功能或限制会对您的应用造成影响，您可以调用 setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null)，仅针对应用中受影响的部分关闭硬件加速。这样一来，您仍能针对其余任何部分利用硬件加速。如需详细了解如何在应用中的不同级别启用和停用硬件加速，请参阅控制硬件加速。

视图层

在所有 Android 版本中，视图能够通过以下两种方式渲染到屏幕外缓冲区：使用视图的绘制缓存或使用 Canvas.saveLayer()。屏幕外缓冲区或层具有多种用途。在为复杂的视图添加动画效果或应用合成效果时，您可以使用屏幕外缓冲区或层获得更好的效果。例如，您可以使用 Canvas.saveLayer() 实现淡入淡出效果，以将视图暂时渲染到层，然后使用不透明度系数将其合成回屏幕上。

从 Android 3.0（API 级别 11）开始，您可以通过 View.setLayerType() 方法更好地控制如何及何时使用层。该 API 需要 2 个参数：要使用的层类型以及描述层应如何合成的可选 Paint 对象。您可以使用 Paint 参数向层应用颜色滤镜、特殊混合模式或不透明度。视图可以使用以下三种层类型之一：

• LAYER_TYPE_NONE：视图正常渲染，不受屏幕外缓冲区支持。这是默认行为。
• LAYER_TYPE_HARDWARE：如果应用经过硬件加速，视图在硬件中渲染为硬件纹理。如果应用未经过硬件加速，此层类型的行为方式与 LAYER_TYPE_SOFTWARE 相同。
• LAYER_TYPE_SOFTWARE：视图在软件中渲染为位图。

要使用何种层类型取决于您的目标：

• 性能：使用硬件层类型可将视图渲染为硬件纹理。将视图渲染为层后，在该视图调用 invalidate() 之前，无需执行其绘制代码。然后，可将 Alpha 动画等部分动画直接应用到层，GPU 可非常高效地完成此操作。
• 视觉效果：使用硬件层或软件层类型和 Paint 可将特殊视觉处理应用到视图。例如，您可以使用 ColorMatrixColorFilter 绘制黑白视图。
• 兼容性：使用软件层类型可强制在软件中渲染视图。如果经过硬件加速的视图（例如，如果整个应用都经过硬件加速）遇到渲染问题，采用这种方法可轻松解决硬件渲染管道的局限性。

视图层和动画

如果应用经过硬件加速，硬件层能够提供更快且更顺畅的动画。在为需要发出大量绘制操作的复杂视图添加动画效果时，以 60 帧/秒的速度运行动画并非总能实现。使用硬件层将视图渲染为硬件纹理可在一定程度上解决此问题。然后，硬件纹理可用于为视图添加动画效果，这样视图在动画效果添加过程中无需不断自行重新绘制。除非您更改视图的 属性（调用 invalidate()），或者手动调用 invalidate()。如果您在应用中运行动画，但没有获得想要的顺畅动画，请考虑对添加动画效果之后的视图启用硬件层。

如果视图由硬件层提供支持，则其部分属性可通过在屏幕上合成层的方式处理。设置这些属性有助于提高效率，因为它们不需要先对视图进行无效化处理后再重新绘制。下面列出的属性会影响层的合成方式。针对以下任何属性调用 setter 方法会得到最佳无效化效果，且无需重新绘制目标视图：

• alpha：更改层的不透明度
• x、y、translationX、translationY：更改层的位置
• scaleX、scaleY：更改层的大小
• rotation、rotationX、rotationY：更改层在 3D 空间里的方向
• pivotX、pivotY：更改层的转换原点

这些是使用 ObjectAnimator 为视图添加动画效果时所用属性的名称。如果您要访问这些属性，请调用相应 setter 或 getter 方法。例如，要修改 Alpha 属性，请调用 setAlpha()。以下代码段展示了在 3D 空间中绕 Y 轴旋转视图的最有效方式。

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null)
ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180f).start()

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180).start();

由于硬件层会占用视频内存，因此强烈建议您仅在动画播放期间启用，然后在动画结束后停用。您可以使用动画监听器完成此操作：

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null)
ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180f).apply {
    addListener(object : AnimatorListenerAdapter() {
        override fun onAnimationEnd(animation: Animator) {
            view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null)
        }
    })
    start()
}

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
ObjectAnimator animator = ObjectAnimator.ofFloat(view, "rotationY", 180);
animator.addListener(new AnimatorListenerAdapter() {
    @Override
    public void onAnimationEnd(Animator animation) {
        view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null);
    }
});
animator.start();

如需详细了解属性动画，请参阅属性动画。

提示和技巧

切换到硬件加速的 2D 图形可立即提升性能，但您仍应按照以下建议设计应用，以便有效利用 GPU：

减少应用中的视图数量

系统需要绘制的视图越多，运行速度越慢。这也适用于软件渲染管道。减少视图是优化界面最简单的方法之一。

避免过度绘制

请勿在彼此上方绘制过多层。移除所有被上方的其他不透明视图完全遮挡的视图。如果您需要在彼此上方混合绘制多个层，请考虑将它们合并为一个层。对于目前的硬件来说，绘制的层数最好不超过屏幕上每帧像素数的 2.5 倍（透明像素，以位图计数！）。

请勿在绘制方法中创建渲染对象

一个常见的错误是，每次调用渲染方法时都创建新的 Paint 或 Path。这会强制垃圾回收器更频繁地运行，同时还会绕过硬件管道中的缓存和优化。

请勿过于频繁地修改形状

例如，使用纹理遮罩渲染复杂的形状、路径和圆圈。每次创建或修改路径时，硬件管道都会创建新的蒙版，成本可能比较高。

请勿过于频繁地修改位图

每次更改位图的内容时，系统都会在您下次绘制时将其作为 GPU 纹理再次上传。

谨慎使用 Alpha

当您使用 setAlpha()、AlphaAnimation 或 ObjectAnimator 将视图设置为半透明时，该视图会在屏幕外缓冲区渲染，导致所需的填充率翻倍。在超大视图上应用 Alpha 时，请考虑将视图的层类型设置为 LAYER_TYPE_HARDWARE。