為啥從SurfaceView中獲取不到圖片？

一、普通View生成圖片的原理

我們先來分析下從普通View中獲取圖片的方法。代碼如下：

public Bitmap getBitmapFromView(View view){
    if (view == null) {
        return null;
    }
    
    view.setDrawingCacheEnabled(true);
    Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(view.getDrawingCache());
    view.setDrawingCacheEnabled(false);
    view.destroyDrawingCache();
    
    return bitmap;
}

上面是從普通view獲取圖像的方法，核心API是view.getDrawingCache()，跟蹤源碼可知最終調(diào)用到View.java的buildDrawingCacheImpl()方法。我們來研究下這個方法的實現(xiàn)。

frameworks\base\core\java\android\view\View.java

private void buildDrawingCacheImpl() {
    Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(mResources.getDisplayMetrics(), width, height, quality);
    Canvas canvas = new Canvas(bitmap);

    final int restoreCount = canvas.save();
    if ((mPrivateFlags & PFLAG_SKIP_DRAW) == PFLAG_SKIP_DRAW) {
        mPrivateFlags &= ~PFLAG_DIRTY_MASK;
        dispatchDraw(canvas);
    } else {
        draw(canvas);
    }
    canvas.restoreToCount(restoreCount);
}

上面是我精簡后的方法，可以很清晰的看到普通View生成圖像的原理就是，生成一個新的Bitmap，把這個新的Bitmap設(shè)置給一個Canvas，然后再調(diào)用源View的Draw方法，將圖像原型繪制到新Bitmap上。簡單說，就是通過Canvas把源View的圖像原型繪制到新Bitmap中，這樣再將新Bitmap保存起來就得到了View的圖像。

在Android中繪制一個二維圖像需要四個基本組件：
1、a Bitmap：保存圖像像素數(shù)據(jù)（to hold the pixels）
2、a Canvas：包含一系列繪制和圖像變換的方法（to host the draw calls，writing into the bitmap)
3、a drawing primitive：圖像原型 (e.g. Rect, Path, text, Bitmap)
4、a paint：畫筆描述繪制顏色、風(fēng)格 (to describe the colors and styles for the drawing)

一句話描述：canvas 用畫筆把圖像原型繪制到bitmap上。

二、同理為啥不能從SurfaceView中獲取圖片呢？

從上分析中可以知道獲取普通View的圖形就是調(diào)用View的Draw方法在新的Bitmap上再繪制一次。那為啥同樣的邏輯在SurfaceView上無效呢？讓我們來看下SurfaceView的Draw方法的實現(xiàn)。

frameworks\base\core\java\android\view\SurfaceView.java

@Override
public void draw(Canvas canvas) {
    if (mWindowType != WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_PANEL) {
        // draw() is not called when SKIP_DRAW is set
        if ((mPrivateFlags & PFLAG_SKIP_DRAW) == 0) {
            // punch a whole in the view-hierarchy below us
            canvas.drawColor(0, PorterDuff.Mode.CLEAR);
        }
    }
    super.draw(canvas);
}

SurfaceView的Draw方法及其簡單，就上面這幾行代碼。關(guān)鍵代碼就這行canvas.drawColor(0, PorterDuff.Mode.CLEAR);源碼中注釋已經(jīng)解釋了這行代碼的作用，就是在View層打一個洞露出View層下面的東西。從下面?zhèn)渥⒖梢钥吹绞褂?code>PorterDuff.Mode.CLEAR模式drawColor就是繪制全透明。

PorterDuff.Mode 我的理解就是兩張圖片重疊的部分圖像合成模式。下面是PorterDuff.Mode的部分源碼。
Sa：全稱為Source alpha，表示源圖的Alpha通道；
Sc：全稱為Source color，表示源圖的顏色；
Da：全稱為Destination alpha，表示目標(biāo)圖的Alpha通道；
Dc：全稱為Destination color，表示目標(biāo)圖的顏色.
代碼注釋就是重疊部分圖像合成的計算公式。

frameworks\base\graphics\java\android\graphics\PorterDuff.java

public enum Mode {
    /** [0, 0] */
    CLEAR       (0),
    /** [Sa, Sc] */
    SRC         (1),
    /** [Da, Dc] */
    DST         (2),
    /** [Sa + (1 - Sa)*Da, Rc = Sc + (1 - Sa)*Dc] */
    SRC_OVER    (3),
    ...
}

Draw方法最終調(diào)用了super.draw(canvas)，實際調(diào)用View的onDraw方法來繪制View的內(nèi)容，但是我們看SurfaceView的源碼發(fā)現(xiàn)它沒有實現(xiàn)onDraw方法。也就是說在普通View遞歸繪制過程中，SurfaceView在View層只繪制了一個透明窗口。

看到這里就明白了為啥從SurfaceView中獲取不到圖像緩存了。普通View獲取圖像換成的原理是調(diào)用View的Draw方法在新的Bitmap上繪制一次View的內(nèi)容，但是SurfaceView比較特別，它的展示內(nèi)容繪制不是通過draw流程繪制的，所以我們通過這種方式獲取不到圖像緩存。

如果是這樣，那又會有一個疑問了，SurfaceView上展示的圖像內(nèi)容到底是怎么繪制的呢，和普通View的圖像繪制有什么區(qū)別呢？

三、Android上圖像渲染流程

在View和SurfaceView上繪制文字

上面代碼以繪制文字為例，展示了在普通View和SurfaceView上繪制圖像的代碼實現(xiàn)。它們的共同點是都是用canvas來繪制圖像。不同的地方是普通View是從復(fù)寫的onDraw(Canvas canvas)方法中獲取到canvas的，而SurfaceView是從surface中獲取canvas來繪制的。

3.1 普通View的繪制

想要弄清楚View是怎么繪制的得先弄明白View是怎么創(chuàng)建出來的。我們先來看下View的創(chuàng)建流程。


Android界面創(chuàng)建過程

Android應(yīng)用開發(fā)都都知道，在Android應(yīng)用中創(chuàng)建一個交互界面使用的四大組件之一的Activity，在Activity的onResume生命周期方法執(zhí)行后界面就展示出來了。如上圖所示界面創(chuàng)建流程大致分三個步驟：

  • 步驟一：創(chuàng)建Activity，這個過程會創(chuàng)建一個PhoneWindow實例；
  • 步驟二：在Activity的onCreate生命周期中setContentView設(shè)置應(yīng)用開發(fā)者定義的布局View。布局設(shè)置的過程是委派給PhoneWindow來完成的。PhoneWindow先創(chuàng)建界面根布局，其中包括了一些系統(tǒng)信息展示的區(qū)域，然后把應(yīng)用開發(fā)者傳進(jìn)來的應(yīng)用界面放置到應(yīng)用信息展示區(qū)域。整個界面布局形成一棵布局樹ViewTree。
  • 步驟三：在Activity的onResume生命周期中將ViewTree添加到WMS中，WMS通過ViewRootImpl來觸發(fā)ViewTree的遞歸測量、布局和繪制的流程。這個過程完成后界面就展示出來了。

從上面流程圖可以看出界面繪制是從ViewRootImpl中開始觸發(fā)的。來看下精簡后的performTraversals方法。

frameworks\base\core\java\android\view\ViewRootImpl.java

private void performTraversals() {
    ...
    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    ...
    performLayout(lp, mWidth, mHeight);
    ...
    performDraw();
    ...
}

就是我們熟知的measure - layout - draw流程。今天我們主要關(guān)心View的繪制，我們來看下Draw的流程，主要看下在View的Draw方法中傳遞進(jìn)來Canvas對象是怎么產(chǎn)生的。

frameworks\base\core\java\android\view\ViewRootImpl.java

final Surface mSurface = new Surface();

private void performDraw() {
    ...

    mIsDrawing = true;
    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "draw");
    try {
        draw(fullRedrawNeeded);
    } finally {
        mIsDrawing = false;
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
    }
    
    ...
}

private void draw(boolean fullRedrawNeeded) {
    Surface surface = mSurface;
    if (!surface.isValid()) {
        return;
    }
    
    if (!drawSoftware(surface, mAttachInfo, xOffset, yOffset, scalingRequired, dirty)) {
        return;
    }
    ...
}

private boolean drawSoftware(Surface surface, AttachInfo attachInfo, int xoff, int yoff,
        boolean scalingRequired, Rect dirty) {
    ...
    // Draw with software renderer.
    final Canvas canvas;

    try {
        canvas = mSurface.lockCanvas(dirty);
        ...
        // 這里就調(diào)用到View里了，平時復(fù)寫View的onDraw(Canvas canvas)方法繪制圖像時用到的canvas就是這里傳遞下去的。
        mView.draw(canvas);   
        ...
    } finally {
        try {
            surface.unlockCanvasAndPost(canvas);
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            Log.e(mTag, "Could not unlock surface", e);
            mLayoutRequested = true;   
            return false;
        }
    }

    return true;
}

從上述源碼可以看到ViewRootImpl有一個Surface屬性，當(dāng)界面繪制時，就調(diào)用mSurface.lockCanvas方法獲取一個Canvas對象傳遞個View遞歸繪制。ViewRootImpl簡易類圖如下。

ViewRootImpl類圖

Canvas: 封裝了一系列繪制的方法；
Surface: 圖像數(shù)據(jù)保存區(qū)。

通過下面的Surface的源碼可以看到mSurface.lockCanvas實際就是Canvas設(shè)置了一個Bitmap。而后的View遞歸繪制就是在Surface創(chuàng)建的Bitmap上繪制。

frameworks\base\core\java\android\view\Surface.java

public Canvas lockCanvas(Rect inOutDirty)
        throws Surface.OutOfResourcesException, IllegalArgumentException {
    synchronized (mLock) {
        checkNotReleasedLocked();
        if (mLockedObject != 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Surface was already locked");
        }
        mLockedObject = nativeLockCanvas(mNativeObject, mCanvas, inOutDirty);
        return mCanvas;
    }
}

frameworks\base\core\jni\android_view_Surface.cpp

static jlong nativeLockCanvas(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativeObject, jobject canvasObj, jobject dirtyRectObj) {
    sp<Surface> surface(reinterpret_cast<Surface *>(nativeObject));

    ANativeWindow_Buffer outBuffer;
    status_t err = surface->lock(&outBuffer, dirtyRectPtr);

    SkImageInfo info = SkImageInfo::Make(outBuffer.width, outBuffer.height,
                                         convertPixelFormat(outBuffer.format),
                                         outBuffer.format == PIXEL_FORMAT_RGBX_8888
                                                 ? kOpaque_SkAlphaType : kPremul_SkAlphaType,
                                         GraphicsJNI::defaultColorSpace());

    SkBitmap bitmap;
    ssize_t bpr = outBuffer.stride * bytesPerPixel(outBuffer.format);
    bitmap.setInfo(info, bpr);
    if (outBuffer.width > 0 && outBuffer.height > 0) {
        bitmap.setPixels(outBuffer.bits);
    } else {
        // be safe with an empty bitmap.
        bitmap.setPixels(NULL);
    }

    Canvas* nativeCanvas = GraphicsJNI::getNativeCanvas(env, canvasObj);
    // 給Canvas設(shè)置Bitmap
    nativeCanvas->setBitmap(bitmap);

    sp<Surface> lockedSurface(surface);
    lockedSurface->incStrong(&sRefBaseOwner);
    return (jlong) lockedSurface.get();
}

到這里普通View的繪制就算是跑通了。一個PhoneWindow實例就對應(yīng)一個界面，以它通過樹形結(jié)構(gòu)組織Views，把根View設(shè)置到ViewRootImpl實例中，ViewRootImpl實例和根部局實例是一一對應(yīng)的，ViewRootImpl接收系統(tǒng)消息來后通過根部局觸發(fā)遞歸繪制。我們的界面像素數(shù)據(jù)保存在Surface中，這個Surface就是在ViewRootImpl中創(chuàng)建的。

view繪制

從上面圖可以看出雖然各個view都有自己的onDraw方法，但是他們使用的canvas是同一個對象，實際上他們是在同一個surface上的不同區(qū)域繪制圖像數(shù)據(jù)。

3.1 SurfaceView的繪制

我們再來詳細(xì)看下在SurfaceView上繪制文字的過程。在SurfaceView這個繪制場景中我們屢一下前面講到圖像繪制的四要素，圖像原型就是我們需要繪制的文字、畫筆就是繪制是創(chuàng)建的paint實例、繪制方法就是canvas對象的drawText方法、像素承載容器就是surface。

SurfaceView類圖

從上圖可以看出在SurfaceView繪制過程中有兩個surface。一個是繼承自普通View繪制流程從ViewRootImpl傳遞出來的mSurface1，另一個是SurfaceView自己的屬性mSurface2。在View數(shù)遞歸繪制過程中，SurfaceView只在mSurface1上繪制了一個透明區(qū)域，沒有繪制任何實質(zhì)的內(nèi)容。真正SurfaceView展示的內(nèi)容是直接操作mSurface2來繪制的。也就是說SurfaceView顯示內(nèi)容更新不需要走View樹遞歸繪制的過程，直接操作自己私有的mSurface2即可，這也是為什么我們可以通過非UI線程來更新SurfaceView顯示內(nèi)容的原因。

SurfaceView繪制

到這里我們SurfaceView的繪制流程也清楚了。到這里文章標(biāo)題的疑問就比較好回答了。從普通view中獲取圖像的方法view.getDrawingCache()實質(zhì)是調(diào)用View樹繪制的方法在新的bitmap上再繪制一次圖像原型。但是SurfaceView的展示圖像卻不是在View樹繪制流程中繪制的。

四、如何解決這個問題

5.1 SurfaceView內(nèi)容是開發(fā)者繪制的

既然繪制工作是自己做的，那么獲取圖片時可以模仿view.getDrawingCache()方法實現(xiàn)一個SurfaceView的getDrawingCache()方法即可。

5.2 SurfaceView顯示內(nèi)容是其他模塊繪制的

常見的我們將surface設(shè)置到MediaPlayer、MediaCodec模塊中，顯示內(nèi)容由這些模塊來繪制的，那么繪制方法我們就是未知的也就實現(xiàn)不了類getDrawingCache()的功能。這種情況下我們可以換用TextureView來實現(xiàn)。

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