[译]理解 RenderThread

原文连接：Understanding the RenderThread

RenderThread 是在 Android Lollipop 中新加入的组件。关于该组件的文档描述甚少，仅有一个模糊的定义：

RenderThread 是一个由系统管理的线程。较之 UI 线程的延迟，RenderThread 的动画播放更为流畅。

为了解 RenderThread 的工做机制，须要介绍一些基本的概念。

当启动硬件加速后，Android 使用 “display list” 组件进行绘制而非直接使用 CPU 绘制每一帧。Display List 是一系列绘制操做的记录，抽象为 RenderNode 类。

这样间接的进行绘制操做的优势颇多：

1. Display List 能够按需屡次绘制而无须同业务逻辑交互。
2. 特定的绘制操做（如 translation， scale 等）能够做用于整个 display list 而无须从新分发绘制操做。
3. 当知晓了全部绘制操做后，能够针对其进行优化：例如，全部的文本能够一块儿进行绘制一次。
4. 能够将对 display list 的处理转移至另外一个线程（非 UI 线程）。

最后一点刚好是 RenderThread 负责的：在 UI 线程外执行优化操做与将绘制操做分发给 GPU。

在 Lollipop 以前，执行“重”操做的同时对 View 属性执行动画（例如在 Activity 间执行 transition 动画)几乎不可能。而 Lollipop 及以上的 Android 版本,这类动画以及其它一些效果（例如 ripple ）却能够流畅的执行。这样的黑科技便源自 RenderThread 的帮助。

渲染工做的真正执行者是 GPU，而 GPU 对于动画一无所知：执行动画的惟一途径即是将每一帧的不一样绘制操做分发给 GPU，但该逻辑自己不能在 GPU 上执行。而若是在 UI 线程执行该操做，任意的重操做都将阻塞新的绘制指令及时分发，因而动画便出现了延迟。

如前文所述，RenderThread 能够处理 display list 流程的某些部分，但要注意到 display list 的建立和修改仍须要在 UI 线程中执行。

那么动画是怎样从不一样的线程中进行更新的呢？

开启硬件加速后，Canvas 由 DisplayListCanvas 类实现，该类重载了部分绘制方法，方法参数类型使用 CanvasProperty 对象替换原有的基本类型（例如用 CanvasProperty<Float> 替换 float 类型），CanvasProperty 是原有类型的包装类。这样，dislplay list 及其对应的绘制操做即可以在 UI 线程中建立，而绘制方法的参数能够经过 CanvasProperty 的映射动态地、经过 RenderThread 异步地修改。

实现上述操做还需一步：CanvasProperty 的值须要经过 RenderNodeAnimator 执行动画操做，RenderNodeAnimator 中包含了动画的配置及初始值。

此类动画有一些有趣的特性：

• 目标 DisplayListCanvas 须要手动设置且不可修改
• 该动画发送后无须关注：动画开始执行后只能取消（没有暂停和恢复）且没法知晓此刻的属性值
• 能够设置自定义插值器，插值器将在 RenderThread 执行
• start delay 通常在 RenderThread 上等待

时至今日，能够经过 RenderThread 执行的动画以下：

View 属性 （经过 View 的 animate 方法执行）

• Translation (X, Y, Z)
• Scale (X, Y)
• Rotation (X, Y)
• Alpha
• Circular reveal animation (经过 ViewAnimationUtils 的 createCircularReveal 执行)

Canvas 方法与 Canvas 属性

• drawCircle(centerX, centerY, radius, paint)
• drawRoundRect(left, top, right, bottom, cornerRadiusX, cornerRadiusY, paint)

Paint 属性

• Alpha
• Stroke width

彷佛 Google 仅将 Material Design 动画中所需的绘制操做进行了封装。

在 Android N 及以上，RenderThread 的能力的得以拓展（例如，AnimatedVectorDrawable 将使用 RenderThread 执行动画），也许从此 RenderThread 会成为开放 API。

简而言之，我能够在 RenderThread 执行动画吗？

依据文档，不能够。 除非使用 View.animate 或是 ViewAnimationUtils.createCircularReveal。

经过 Hack ，能够实现。 对于未开放的组件，咱们均可以经过反射获取对相关类、方法的引用，经过包装类以保证类型安全，反射失败时提供反馈等等。

笔者实现了使用 RenderThread 执行动画的库。

使用该库十分简单，仅需 3 步：

CanvasProperty<Float> centerXProperty;
CanvasProperty<Float> centerYProperty;
CanvasProperty<Float> radiusProperty;
CanvasProperty<Paint> paintProperty;

Animator radiusAnimator;
Animator alphaAnimator;

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {

    if (!animationInitialised) {

      // 1. create as many CanvasProperty as needed with the initial animation values
      centerXProperty = RenderThread.createCanvasProperty(canvas, initialCenterX);
      centerYProperty = RenderThread.createCanvasProperty(canvas, initialCenterY);
      radiusProperty = RenderThread.createCanvasProperty(canvas, initialRadius);
      paintProperty = RenderThread.createCanvasProperty(canvas, paint);

      // 2. create one or more Animator with the properties you want to animate
      radiusAnimator = RenderThread.createFloatAnimator(this, canvas, radiusProperty, targetRadius);
      alphaAnimator = RenderThread.createPaintAlphaAnimator(this, canvas, paintProperty, targetAlpha);
      radiusAnimator.start();
      alphaAnimator.start();
    }

    // 3. draw to the Canvas
    RenderThread.drawCircle(canvas, centerXProperty, centerYProperty, radiusProperty, paintProperty);
}
复制代码