# 問題 - Q1：但是大伙想過沒有，這個 16.6刷新一次屏幕到底是什么意思呢？是指每隔 16.6ms 調用 onDraw() 繪制一次么？ - Q2：如果界面一直保持沒變的話，那么還會每隔 16.6ms 刷新一次屏幕么？ - Q3：界面的顯示其實就是一個 Activity 的 View 樹里所有的 View 都進行測量、布局、繪制操作之后的結果呈現，那么如果這部分工作都完成后，屏幕會馬上就刷新么？ - Q4：網上都說避免丟幀的方法之一是保證每次繪制界面的操作要在 16.6ms 內完成，但如果這個 16.6ms 是一個固定的頻率的話，請求繪制的操作在代碼里被調用的時機是不確定的啊，那么如果某次用戶點擊屏幕導致的界面刷新操作是在某一個 16.6ms 幀快結束的時候，那么即使這次繪制操作小于 16.6 ms，按道理不也會造成丟幀么？這又該如何理解？ - Q5：大伙都清楚，主線程耗時的操作會導致丟幀，但是耗時的操作為什么會導致丟幀？它是如何導致丟幀發生的？ # 屏幕展示的顏色數據 >- 在GPU中有一塊緩沖區叫做 Frame Buffer ,這個幀緩沖區可以認為是存儲像素值的二位數組。 >- 數組中的每一個值就對應了手機屏幕的像素點需要顯示的顏色。 >- 由于這個幀緩沖區的數值是在不斷變化的,所以只要完成對屏幕的刷新就可以顯示不同的圖像了.。 >- 至于刷新工作手記的邏輯電路會定期的刷新 Frame Buffer的 目前主流的刷新頻率為60次/秒 折算出來就是16ms刷新一次。 ## GPU的Frame Buffer中的數據 >- GPU 除了幀緩沖區用以交給手機屏幕進行繪制外. 還有一個緩沖區 Back Buffer 這個用以交給應用的,讓CPU往里面填充數據。 >- GPU會定期交換 Back Buffer 和 Frame Buffer ，也就是對Back Buffer中的數據進行柵格化后將其轉到 Frame Buffer 然后交給屏幕進行顯示繪制，同時讓原先的Frame Buffer 變成 Back Buffer 讓程序處理。 # Android的16ms 在Android中我們一般都會提到`16ms`繪制一次，那么到底是那里控制這16ms的呢？ 在`Choreographer`類中我們有一個方法獲取屏幕刷新速率： ```java public final class Choreographer { private static float getRefreshRate() { DisplayInfo di = DisplayManagerGlobal.getInstance().getDisplayInfo( Display.DEFAULT_DISPLAY); return di.refreshRate; } } /** * Describes the characteristics of a particular logical display. * @hide */ public final class DisplayInfo implements Parcelable { /** * The refresh rate of this display in frames per second. * <p> * The value of this field is indeterminate if the logical display is presented on * more than one physical display. * </p> */ public float refreshRate; } final class VirtualDisplayAdapter extends DisplayAdapter { private final class VirtualDisplayDevice extends DisplayDevice implements DeathRecipient { @Override public DisplayDeviceInfo getDisplayDeviceInfoLocked() { if (mInfo == null) { mInfo = new DisplayDeviceInfo(); mInfo.name = mName; mInfo.uniqueId = getUniqueId(); mInfo.width = mWidth; mInfo.height = mHeight; mInfo.refreshRate = 60; /***部分代碼省略***/ } return mInfo; } } } ``` 一秒60幀，計算下來大概16.7ms一幀。 # 屏幕繪制 作為嚴重影響Android口碑問題之一的UI流暢性差的問題，首先在Android 4.1版本中得到了有效處理。其解決方法就是本文要介紹的Project Butter。 Project Butter對Android Display系統進行了重構，引入了三個核心元素，即VSYNC、Triple Buffer和Choreographer。其中， VSYNC是理解Project Buffer的核心。VSYNC是Vertical Synchronization（垂直同步）的縮寫，是一種在PC上已經很早就廣泛使用的技術。 可簡單的把它認為是一種定時中斷。 接下來，將圍繞VSYNC來介紹Android Display系統的工作方式。請注意，后續討論將以Display為基準，將其劃分成16ms長度的時間段， 在每一時間段中，Display顯示一幀數據（相當于每秒60幀）。時間段從1開始編號。 ## 沒有VSYNC的情況:  由上圖可知 1.時間從0開始，進入第一個16ms：Display顯示第0幀，CPU處理完第一幀后，GPU緊接其后處理繼續第一幀。三者互不干擾，一切正常。 2.時間進入第二個16ms：因為早在上一個16ms時間內，第1幀已經由CPU，GPU處理完畢。故Display可以直接顯示第1幀。顯示沒有問題。但在本16ms期間，CPU和GPU 卻并未及時去繪制第2幀數據（注意前面的空白區），而是在本周期快結束時，CPU/GPU才去處理第2幀數據。 3.時間進入第3個16ms，此時Display應該顯示第2幀數據，但由于CPU和GPU還沒有處理完第2幀數據，故Display只能繼續顯示第一幀的數據，結果使得第1 幀多畫了一次（對應時間段上標注了一個Jank）。 4.通過上述分析可知，此處發生Jank的關鍵問題在于，為何第1個16ms段內，CPU/GPU沒有及時處理第2幀數據？原因很簡單，CPU可能是在忙別的事情（比如某個應用通過sleep 固定時間來實現動畫的逐幀顯示），不知道該到處理UI繪制的時間了。可CPU一旦想起來要去處理第2幀數據，時間又錯過了！ ## NSYNC的出現 為解決這個問題，Project Buffer引入了VSYNC，這類似于時鐘中斷。結果如圖所示：  由圖可知，每收到VSYNC中斷，CPU就開始處理各幀數據。整個過程非常完美。 不過，仔細琢磨圖2卻會發現一個新問題：圖2中，CPU和GPU處理數據的速度似乎都能在16ms內完成，而且還有時間空余，也就是說，CPU/GPU的FPS（幀率，Frames Per Second）要高于Display的FPS。確實如此。由于CPU/GPU只在收到VSYNC時才開始數據處理，故它們的FPS被拉低到與Display的FPS相同。但這種處理并沒有什么問題，因為Android設備的Display FPS一般是60，其對應的顯示效果非常平滑。 如果CPU/GPU的FPS小于Display的FPS，會是什么情況呢？請看下圖：  由圖可知： 1.在第二個16ms時間段，Display本應顯示B幀，但卻因為GPU還在處理B幀，導致A幀被重復顯示。 2.同理，在第二個16ms時間段內，CPU無所事事，因為A Buffer被Display在使用。B Buffer被GPU在使用。注意，一旦過了VSYNC時間點， CPU就不能被觸發以處理繪制工作了。 ## 三級緩存 為什么CPU不能在第二個16ms處開始繪制工作呢？原因就是只有兩個Buffer。如果有第三個Buffer的存在，CPU就能直接使用它， 而不至于空閑。出于這一思路就引出了Triple Buffer。結果如圖所示：  由圖可知： 第二個16ms時間段，CPU使用C Buffer繪圖。雖然還是會多顯示A幀一次，但后續顯示就比較順暢了。 是不是Buffer越多越好呢？回答是否定的。由圖4可知，在第二個時間段內，CPU繪制的第C幀數據要到第四個16ms才能顯示， 這比雙Buffer情況多了16ms延遲。所以，Buffer最好還是兩個，三個足矣。 以上對VSYNC進行了理論分析，其實也引出了Project Buffer的三個關鍵點： 核心關鍵：需要VSYNC定時中斷。 Triple Buffer：當雙Buffer不夠使用時，該系統可分配第三塊Buffer。 另外，還有一個非常隱秘的關鍵點：即將繪制工作都統一到VSYNC時間點上。這就是Choreographer的作用。在它的統一指揮下，應用的繪制工作都將變得井井有條。 Android 平臺提供了三類動畫，一類是 Tween 動畫-Animation，即通過對場景里的對象不斷做圖像變換 ( 平移、縮放、旋轉 ) 產生動畫效果；第二類是 Frame 動畫，即順序播放事先做好的圖像，跟電影類似。最后一種就是3.0之后才出現的屬性動畫PropertyAnimator（在下文我們講幀動畫和補間動畫統一稱為View動畫）。如果有人對ViewGroup內部View使用過View動畫的還知道有layout-animation。 大家對這三種動畫基本都能熟練的使用，那么…...? - 想知道動畫與界面渲染與屏幕刷新有著什么樣的關系？ - 想知道屬性動畫為什么會發生內存泄露么？ 因為本文章中會有一些屏幕刷新、Vsync信號相關的知識點，讀過我寫的 [Android的16ms和垂直同步以及三重緩存](https://www.jianshu.com/p/3750db831aca) 和[Android系統的編舞者Choreographer](https://www.jianshu.com/p/fb645ea98474) 這兩篇文章的同學會可能會更容易了解本文章。 接下來拿起我們的鍵盤、鼠標和顯示器，我們將探索從Android源碼（android-23）的角度去探索動畫的實現~！