Android中的Surface和SurfaceView

一、什么是Surface

           简单的说Surface对应了一块屏幕缓冲区，每个window对应一个Surface，任何View都要画在Surface的Canvas上（后面有原因解释）。传统的view共享一块屏幕缓冲区，所有的绘制必须在UI线程中进行。

        在SDK的文档中，对Surface的描述是这样的：“Handle onto a raw buffer that is being managed by the screen compositor”，翻译成中文就是“由屏幕显示内容合成器(screen compositor)所管理的原始缓冲区的句柄”，这句话包括下面两个意思：

        1、通过Surface（因为Surface是句柄）就可以获得原生缓冲器以及其中的内容。就像在C++语言中，可以通过一个文件的句柄，就可以获得文件的内容一样。

        2、 原始缓冲区（a raw buffer）是用于保存当前窗口的像素数据的。

        引伸地，可以认为Android中的Surface就是一个用来画图形（graphics）或图像（image）的地方。

        根据Java方面的常规知识，我们知道通常画图是在一个Canvas对象上面进行的，由此，可以推知一个Surface对象中应该包含有一个Canvas（画布）对象。因此，在前面提及的两个意思的基础上，可以再加上一条：

        3、Surface中有一个Canvas成员，专门用于画图的。

        由以上的概括，我们总结如下：Surface中的Canvas成员，是专门用于供程序员画图的场所，就像黑板一样；其中的原始缓冲区是用来保存数据的地方；Surface本身的作用类似一个句柄，得到了这个句柄就可以得到其中的Canvas、原始缓冲区以及其它方面的内容。

      Surface是用来管理数据的。（句柄）

二、什么是SurfaceView

         说SurfaceView是一个View也许不够严谨，然而从定义中pubilc classSurfaceView extends View{.....}显示SurfaceView确实是派生自View，但是SurfaceView却有自己的Surface，请看SurfaceView的源码：

 if (mWindow == null) {
         mWindow = new MyWindow(this);
         mLayout.type = mWindowType;
         mLayout.gravity = Gravity.LEFT|Gravity.TOP;
         mSession.addWithoutInputChannel(mWindow, mWindow.mSeq, mLayout,
         mVisible ? VISIBLE : GONE, mContentInsets);
   }

        很明显，每个SurfaceView创建的时候都会创建一个MyWindow，new MyWindow(this)中的this正是SurfaceView自身，因此将SurfaceView和window绑定在一起，由第一部分我们知道，一个window对应一个Surface，因此SurfaceView也就内嵌了一个自己的Surface，可以认为SurfaceView是用来控制Surface中View的位置和尺寸的。

         SurfaceView就是展示Surface中数据的地方，同时可以认为SurfaceView是用来控制Surface中View的位置和尺寸的。

        大家都知道，传统View及其派生类的更新只能在UI线程，然而UI线程还同时处理其他交互逻辑，这就无法保证View更新的速度和帧率了，而SurfaceView可以用独立的线程进行绘制，因此可以提供更高的帧率，例如游戏，摄像头取景等场景就比较适合SurfaceView来实现。

三、什么是SurfaceHolder

        SurfaceHolder是一个接口，其作用就像一个关于Surface的监听器，提供访问和控制SurfaceView内嵌的Surface 相关的方法。它通过三个回调方法，让我们可以感知到Surface的创建、销毁或者改变。

        在SurfaceView中有一个方法getHolder，可以很方便地获得SurfaceView内嵌的Surface所对应的监听器接口SurfaceHolder。

        除下面将要提到的SurfaceHolder.Callback外，SurfaceHolder还提供了很多重要的方法，其中最重要的就是：

       1、abstract void addCallback(SurfaceHolder.Callbackcallback)：为SurfaceHolder添加一个SurfaceHolder.Callback回调接口。

       2、abstract Canvas lockCanvas()：获取一个Canvas对象，并锁定之。所得到的Canvas对象，其实就是Surface中一个成员。

       3、abstract Canvas lockCanvas(Rect  dirty)：同上。但只锁定dirty所指定的矩形区域，因此效率更高。

       4、abstract void unlockCanvasAndPost(Canvas  canvas)：当修改Surface中的数据完成后，释放同步锁，并提交改变，然后将新的数据进行展示，同时Surface中相关数据会被丢失。

        2、3、4中的同步锁机制的目的，就是为了在绘制的过程中，Surface中的数据不会被改变。lockCanvas是为了防止同一时刻多个线程对同一canvas写入。

总结：从设计模式的高度来看，Surface、SurfaceView和SurfaceHolder实质上就是广为人知的MVC，即Model-View-Controller。Model就是模型的意思，或者说是数据模型，或者更简单地说就是数据，也就是这里的Surface；View即视图，代表用户交互界面，也就是这里的SurfaceView；SurfaceHolder很明显可以理解为MVC中的Controller（控制器）。

四、什么是SurfaceHolder.Callback

        SurfaceHolder.Callback主要是当底层的Surface被创建、销毁或者改变时提供回调通知，由于绘制必须在Surface被创建后才能进行，因此SurfaceHolder.Callback中的surfaceCreated 和surfaceDestroyed 就成了绘图处理代码的边界。

        SurfaceHolder.Callback中定义了三个接口方法：

        1、abstract void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height)：当surface发生任何结构性的变化时（格式或者大小），该方法就会被立即调用。

        2、abstract void surfaceCreated(SurfaceHolder holder)：当surface对象创建后，该方法就会被立即调用。

        3、abstract void  surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)：当surface对象在将要销毁前，该方法会被立即调用。

五、实例演示

        下面，我们通过一个非常简单例子来实际感受一下，请留意代码中的注释：

        1、在Eclipse中创建一个Android Project项目TestSurfaceView，并选择生成缺省的Activity TestSurfaceViewActivity

        2、创建一个绘制线程如下：

import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.Paint;
import android.graphics.Rect;
importandroid.view.SurfaceHolder;

// 绘制线程
public class MyThread extends Thread
{
         private SurfaceHolder holder;
         private boolean run;

         public  MyThread(SurfaceHolder holder)
         {
                   this.holder = holder;
                   run = true;
         }

         @Override
         public void run()
         {
                   int counter = 0;
                   Canvas canvas = null;
                   while(run)
                   {
                            // 具体绘制工作
                            try
                            {
                                     // 获取Canvas对象，并锁定之
                                     canvas= holder.lockCanvas();

                                     // 设定Canvas对象的背景颜色
                                     canvas.drawColor(Color.WHITE);

                                     // 创建画笔
                                     Paint p = new Paint();
                                     // 设置画笔颜色
                                     p.setColor(Color.BLACK);
                                     // 设置文字大小
                                     p.setTextSize(30);

                                     // 创建一个Rect对象rect
                                     Rect  rect = new Rect(100, 50, 380, 330);
                                     // 在canvas上绘制rect
                                     canvas.drawRect(rect,p);
                                     // 在canvas上显示时间
                                     canvas.drawText("Interval = " + (counter++) + " seconds.", 100, 410, p);
                                     Thread.sleep(1000);
                            }
                            catch(Exception e)
                            {
                                     e.printStackTrace();
                            }
                            finally
                            {
                                     if(canvas != null)
                                     {
                                               // 解除锁定，并提交修改内容
                                               holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
                                     }
                            }
                   }
         }

         public boolean isRun()
         {
                   return run;
         }

         public void setRun(boolean run)
         {
                   this.run = run;
         }
}

       3、自定义一个SurfaceView类如下：

import android.content.Context;
import android.view.SurfaceHolder;
import android.view.SurfaceView;

public class MySurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback
{
         private SurfaceHolder holder;
         private MyThread myThread;

         public  MySurfaceView(Context context)
         {
                   super(context);

                   // 通过SurfaceView获得SurfaceHolder对象
                   holder = getHolder();

                   // 为holder添加回调结构SurfaceHolder.Callback
                   holder.addCallback(this);

                   // 创建一个绘制线程，将holder对象作为参数传入，这样在绘制线程中就可以获得holder
                   // 对象，进而在绘制线程中可以通过holder对象获得Canvas对象，并在Canvas上进行绘制
                   myThread = new MyThread(holder);
         }

         // 实现SurfaceHolder.Callback接口中的三个方法，都是在主线程中调用，而不是在绘制线程中调用的
         @Override
         public void  surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height)
         {
         }

         @Override
         public void  surfaceCreated(SurfaceHolder holder)
         {
                   // 启动线程。当这个方法调用时，说明Surface已经有效了
                   myThread.setRun(true);
                   myThread.start();
         }

         @Override
         public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)
         {
                   // 结束线程。当这个方法调用时，说明Surface即将要被销毁了
                   myThread.setRun(false);
         }
}

        4、修改TestSurfaceViewActivity.java代码，使之如下：

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;

public class TestSurfaceViewActivity extends Activity
{
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
    {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        //setContentView(R.layout.main);
        setContentView(new MySurfaceView(this));
    }
}

运行结果：

 

android view，surfaceview，glsurfaceview的区别：

答：SurfaceView是从View基类中派生出来的显示类，直接子类有GLSurfaceView和VideoView，可以看出GL和视频播放以及Camera摄像头一般均使用SurfaceView
SurfaceView和View最本质的区别在于，surfaceView是在一个新起的单独线程中可以重新绘制画面而View必须在UI的主线程中更新画面。 
那么在UI的主线程中更新画面 可能会引发问题，比如你更新画面的时间过长，那么你的主UI线程会被你正在画的函数阻塞。那么将无法响应按键，触屏等消息。 
当使用surfaceView 由于是在新的线程中更新画面所以不会阻塞你的UI主线程。但这也带来了另外一个问题，就是事件同步。比如你触屏了一下，你需要surfaceView中thread处理，一般就需要有一个event queue的设计来保存touch event，这会稍稍复杂一点，因为涉及到线程同步。 

所以基于以上，根据游戏特点，一般分成两类。 

1)被动更新画面的。比如棋类，这种用view就好了。因为画面的更新是依赖于 onTouch 来更新，可以直接使用 invalidate。 因为这种情况下，这一次Touch和下一次的Touch需要的时间比较长些，不会产生影响。 

2)主动更新。比如一个人在一直跑动。这就需要一个单独的thread不停的重绘人的状态，避免阻塞main UI thread。所以显然view不合适，需要surfaceView来控制。