Android设备上一张图片的显示过程

应用示例

假如我们现在有一张这样的风景照

想在Android设备（比如一个小米pad）上显示出来。首先想到的是写一个应用，用一个ImageView，把这张照片附到ImageView上显示，如下面的demo。

MainActivity.java

package com.example.pictureshow;import android.app.Activity;import android.os.Bundle;import android.view.Menu;import android.view.MenuItem;public class MainActivity extends Activity {    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);    }}

activity_main.xml：

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"    android:layout_width="match_parent"    android:layout_height="match_parent"    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"    android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"    tools:context="com.example.pictureshow.MainActivity" >    <ImageView        android:id="@+id/imageView1"        android:layout_width="wrap_content"        android:layout_height="wrap_content"        android:layout_centerHorizontal="true"        android:layout_centerVertical="true"        android:src="@drawable/background" /></RelativeLayout>

这个demo的显示效果是这样的：

显示流程

其过程是这样的

整个过程可分为三步：
第一步，得到位图（Bitmap）的内存数据，即从相应的图片文件解码，得到数据放并放到内存。
第二步，使用某种2D引擎，将位图内存按一定方式，渲染到可用于显示的图形内存（GraphicBuffer）上。
第三步，由一个中心显示控制器（Surfaceflinger），将相应的图形内存投放到显示屏（LCD）。

从图片文件到位图

1、找到合适的图片文件
当把风景图片放在drawable目录时，Android系统中会根据设备的分辨率，去相应分辨率的目录选择图片文件。然而，我们把图片放在asset目录下，用 asset manager 去打开时，或者放在sdcard下，就不存在这个一个适配过程，系统会忠实地读取指定路径的文件。
2、将图片文件解码到内存，形成位图（Bitmap）
解码器一般使用系统的，Android中是以Skia主导解码的过程。具体往下用硬件解码还是软件解码，就由芯片厂商决定了。不过，绝大部分Android设备的硬解码和硬编码都用于自家的应用（比如拍照），对第三方应用开放的只有软件编解码。
图像编解码都是很复杂的算法，google提供的Android版本里对此也是不断进行着优化，导致系统的编解码库性能一般来说是很优秀的。如果没有专业的算法优化人员，就不要指望靠移植第三方库打败系统的解码器了。

就更一般的场景而言，图片原始来源于磁盘、网络或图形内存（Android部分系统图片预加载）。如何在导入大量图片时不致出现内存溢出，如何快速导入一个页面的图片以免用户产生等待感，是个复杂的事情。许多开源图片缓存框架（如imageloader）就在这一过程做文章，不多述。

从位图到图形内存

Android向应用开发者开放的惟一一条显示的路径是View。不管想显示什么，都必须先弄个布局，然后把要显示的内容和布局中的View关联起来。

1、布局，确定View本身位置
在上面的UI显示图中，我们发现，图并没有横向填满手机屏幕，这是由于布局中设置了留白造成的：

android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"

布局就是每个View的measure和layout过程，Android图形系统的framework层解析布局文件，去计算每个View的位置。
本文的例子中，是 RelativeLayout —— ImageView 的解析过程。
布局解析的一般流程参考以下文章：
http://blog.csdn.net/qinjuning/article/details/8074262

2、渲染，把位图画上图形内存
不考虑SurfaceView的非主线渲染，只考虑主线渲染的两个分支：软件绘制（skia）与硬件加速绘制（hwui）。
软件绘制下，由位图直接画上去。
硬件加速绘制，实际上是GPU绘制的情况下，需要先把位图上传到GPU形成纹理，再基于纹理采样，渲染到图形内存上。

看上去，GPU绘图需要先上传为Texture，明显多了一步，但请考虑如下的问题：
（1）大部分情况，把位图画上图形内存，不是简单的memcpy。
如本处的风景照，很明显就需要缩小。这种情况下，CPU绘制需要先采样，这是很慢的。
（2）绘制不是一次性的工作，它是要刷帧的。
使用GPU绘制时，纹理上传固然在第一次时增加了启动时间，但后续并不需要重做，可以继续使用GPU强大的渲染能力。

从图形内存到显示屏

这一套流程便是Android的下层显示内容。
SurfaceFlinger汇集所有图层的信息，采用离线合成或在线合成的方式，将图形内存的内容送达显示屏LCD。
参见
http://blog.csdn.net/jxt1234and2010/article/details/46057267

更好的方案？

1、既然到图形内存才能显示，为什么不直接解码到图形内存？
当然可以，开机动画就是这么搞的，解到图形内存直接显示。
不过，由于图形内存是一种进程间共享内存，需要作很多额外的同步、映射等管理工作。对于一般的应用场景，在自己的进程空间申请内存，无疑是更方便管理的，也不会造成系统的额外负担。

2、解码图片需要时间，可不可以一开始就用原始位图，跳过这一过程？
当然可以，Android的系统图库会为每一张照片创建一张缩略图，这一张缩略图就是无压缩的位图格式，以便用户快速看到预览的照片。
但当像素值比较大时，原始位图实在是太大了，相机拍出来一张800w像素的图片接近32M，存储设备和网络传输都吃不消。

一种更好的方法是使用压缩纹理，这样既能省去解码图片的时间，又能减少渲染时所需要的读取内存量。但这个存在如下问题：
第一个问题是，Android的硬件加速机制是基于软件绘制流程修改而来的，它需要与软件绘制有相同的上层接口，这就意味着，软件绘制也要设法支持这种模式。让软件绘制支持压缩纹理的解压是不大现实的，不过呢，可以考虑副本的模式，即同时提供jpg/png和压缩纹理的资源。
第二个问题更加棘手，移动设备的GPU是分散的，所提供的压缩纹理格式也互不相同，虽然有ETC1和ETC2作为标准格式，但其显示效果差强人意。

3、就显示一张图片，为什么要合成，直接传给LCD不可以么？
当然可以，这就是所谓的Overlay技术，进一步，是在线合成。据说，ios的图库显示照片时正是这么做的。
不过，使用这个技术有很多坑。
第一个坑是Buffer循环机制，处理不好，就容易出现裂屏。
第二个坑是千奇百怪的布局位置，单个图层辅满显示屏好处理，但纯大部分情况是多个图层各占屏幕的一部分，另外还会有重叠的情况。
第三个坑则是后处理需求，有时候缩放和旋转会延迟到合成阶段做处理，直接传给LCD时如何做这些处理也是个问题。

在理解清楚原理后，找到性能瓶颈并发现优化点，并不是件难事，但怎么针对性地实施优化并兼容原有系统这么一个宏大的体系，就不是那么好做了。不过，解决问题的关键还是原理要正确，要相信，只要原理是正确的，流程上即便千般阻碍，最终也能达到目标的。

Android图形显示系统——一张图片的显示流程