Android字体工作原理
本文简单介绍了上层如何使用特定字体，android字体工作原理提出要求浏览器使用单独的字体，并且不影响系统默认字体的使用。图形小组在该需求的基础上，又提出了如果一个ttf文件包含多个字库，skia是否支持，如果不支持，实现难度多大。本文主要在这两个方面展开。
2.1 问题分析
针对以上需求，主要从以下两个方面展开：
1. android是否提供设置特定字体的标准API供应用使用
2. android字体工作原理
经过调研发现，android本身是支持应用程序设置特定字体，并且不影响其他应用程序的显示。所以问题主要落在android字体工作原理上面，该问题由于android4.0之后工程不再附带skia的源码，使得的问题又多了一层，以下将详细介绍。
2.2 Android设置特定字体API
设置特定字体，一般有如下步骤：
1. 创建字体
2. 设置字体
android.graphics.Typeface提供了3个API供应用程序创建特定字体：
1. Typeface createFromAsset(AssetManager mgr, String path);
2. Typeface createFromFile(File path);
3. Typeface createFromFile(String path);
以及如下3个API来创建系统字体：
1. Typeface create(String familyName, int style);
2. Typeface create(Typeface family, int style);
3. Typeface defaultFromStyle(int style);
系统字体放在/system/fonts目录下，可以通过查看/system/etc/system_fonts.xml来了解系统当前支持的字体文件及其名字对应关系。
图1 system_fonts.xml部分内容截图
nameset代表该font family可以有的名字，fileset表示该font family所对应的ttf文件，由上至下分别代表正常、粗体、斜体、粗斜体所对应的ttf文件， android skia会根据这些来初始化相应的变量。
创建完字体之后，则可以通过android.graphics.Paint的TypefacesetTypeface(Typeface typeface)；来设置。
代码示例：
typeface =Typeface.createFromFile("/system/fonts/XXX.ttf");
paint.setTypeface(typeface);
2.3 Android字体工作原理
2.3.1 Android skia源码下载
android 4.0上不再有skia源码，可以前往如下地址下载源码：
http://code.google.com/p/skia/
同时如下网址讲解了如何在android上下载skia源码并编译，在此不再赘述。
https://sites.google.com/site/skiadocs/user-documentation/quick-start-guides/android
2.3.2 Android系统字库加载
android字体由android2D图形引擎skia实现，并在Zygote的Preloading classes中对系统字体进行load。
相关涉及到：
android的启动过程
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java中的preloadClasses方法，对/framework/base/preloaded-classes文件里面的类一一加载Class.forName("android.graphics.Typeface");
Class.forName()会加载类到DVM（JVM），同时加载static代码块。
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java中class.forName和classLoader都可用来对类进行加载。前者除了将类的.class文件加载到jvm中之外，还会对类进行解释，执行类中的static块。而classLoader只干一件事情，就是将.class文件加载到jvm中，不会执行static中的内容,只有在newInstance才会去执行static块。Class.forName(name, initialize, loader)带参函数也可控制是否加载static块。并且只有调用了newInstance()方法采用调用构造函数，创建类的对象。
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android.graphics.Typeface Static代码：
static {
DEFAULT = create((String)null,0);
DEFAULT_BOLD = create((String)null, Typeface.BOLD);
SANS_SERIF = create("sans-serif", 0);
SERIF =create("serif", 0);
MONOSPACE = create("monospace", 0);
sDefaults = newTypeface[] {
DEFAULT,
DEFAULT_BOLD,
create((String)null, Typeface.ITALIC),
create((String)null, Typeface.BOLD_ITALIC),
};
public static Typeface create(String familyName, int style) {
return newTypeface(nativeCreate(familyName, style));
}
nativeCreate()是jni方法，其实现在Typeface.cpp和skFontHost_android.cpp，其中后者是skia针对android平台字体实现的port。以下是Typeface.cpp native方法的注册。
由此可以知道，在JAVA层默认会创建sans-serif，serif，monospace三种字体，并且通过create第一个参数为null，来创建默认字体的四种style：normal，bold，italic，bolditalic。
Typeface_create又进一步调用face = SkTypeface::CreateFromName(str.c_str(),style);来完成。
SkTypeface*SkTypeface::CreateFromName(const char name[], Style style) {
return SkFontHost::CreateTypeface(NULL,name, style);
}
最终会调用到SkFontHost_android.cpp中的createTypeface。该函数做了两件事：
1. 首先调用load_system_fonts()加载系统字库，该函数会首先判断相关的系统字库变量没有被初始化，没有则加载，否则什么都不做，load_system_fonts()加载的字库是由/system/etc/system_fonts.xml来进行配置的。
2. 在当前的系统字库里面查找与所要求最接近的字体，并返回
由此JAVA层与C层联系起来，而创建系统字库，对与JAVA层来说也只是返回C层的一个ref。可以用图2来表示android系统字库加载过程：
Zygote preloadClasses() -> Class.forName("android.graphics.Typeface")–> 执行Typeface.javastatic块 -> create创建默认字体 -> Typeface.cpp Typeface_create–> SkTypeface.cpp CreateFromName() -> SkFontHost.cpp load_system_fonts()加载系统字体
2.3.3 SkFontHost_android.cpp重要结构体及方法
重要结构体介绍：
struct FontFamily {
SkTDArray<constchar*> fNames;
SkTDArray<const char*> fFileNames;
int order;
};
解析system_fonts.xml得到的结构体，fNames保存文件名称信息，fFileNames保存相应的文件名。
struct FontInitRec {
constchar* fFileName;
const char*const* fNames; // null-terminated list
};
FontFamily转换后的结构体，同一个fontfamily第一个ttf文件保存所有的名称，其余的fNames为NULL。
struct FamilyRec {
FamilyRec* fNext;
SkTypeface* fFaces[4];
FamilyRec()
{
fNext = gFamilyHead;
memset(fFaces, 0,sizeof(fFaces));
gFamilyHead = this;
}
};
保存同一个font family的节点，每个font family分配了四个face，分别对应为normal，bold，italic，bolditalic。
struct NameFamilyPair {
const char* fName; // we own this
FamilyRec* fFamily; // we don't own this, we just reference it
void construct(const charname[], FamilyRec* family) {
fName = strdup(name);
fFamily = family; // we don't own this, so just record thereferene
}
void destruct() {
free((char*)fName);
// we don't own family, sojust ignore our reference
}
};
记录name跟font family的对应关系。
重要方法流程：
SkFontHost::CreateTypeface(constSkTypeface* familyFace, constchar familyName[], SkTypeface::Style style)流程：
1. 调用init_system_fonts初始化系统字体
2. 在当前全局列表中查找最接近的typeface并返回
init_system_fonts流程：
1. 调用load_font_info初始化相关变量
2. 调用get_name_and_style获取字体的属性，name style
3. 通过这些属性创建FileTypeface，并把这些字体信息保存到全局列表中
4. 将family 及 name信息添加进NameFamilyPairList中
其中步骤2 3 4是循环执行，直到所有的信息都加入进去。
load_font_info流程：
1. 调用getFontFamilies(fontFamilies);解析/system/etc/system_fonts.xml、/system/etc/fallback_fonts.xml、/vendor/etc/fallback_fonts.xml文件，并把相应信息保存在fontFamilies。fallback_fonts.xml是当相应的字库找不到时，会继续找的字体，vendor一般为第三方厂商提供。fontFamilies保存了ttf文件的文件名字及名称。
2. 将fontFamily结构转换成FontInitRec结构，主要作用是：同一个fontfamily第一个出现的字体保存所有的名称，后续字体的名称均设置为NULL，以标致是同一个font family。
3. 将转换后的结果保存在gSystemFonts，并用gNumSystemFonts记录当前系统字体个数。
由此可知，通过名称或者familyface来创建Typeface的API，一般用于系统字体的创建，因为系统字体是一定会在列表中的，自定义字体则不一定会在列表中，主要看该字体之前是否被打开过，且没有被删除，而如果没有在列表中，则会选一个跟所需要的字体比较接近的字体来返回。
SkFontHost::CreateTypefaceFromFile(const char path[])流程：
1. 调用SkMMAPStream函数将指定文件映射到内存空间，以进程共享读的方式
2. 调用SkFontHost::CreateTypefaceFromStream(stream);创建字体
SkFontHost::CreateTypefaceFromStream(SkStream* stream)流程：
1. 调用find_name_and_attributes获取字体style
2. 调用init_system_fonts初始化系统字体
3. 调用StreamTypeface构造函数创建Typeface，并把信息保存到相应的链表中。
这里有一个疑问，本身SkMMAPStream是以进程共享的方式映射的，为什么在将相应信息保存到链表中的时候，不去查询链表中是否已经存在该typeface，如果多次打开同一个文件，则会导致链表中同一typeface具有多个节点。
2.3.4同一个ttf包含多个fontfamily是否支持
skia目前只提供了2.3.2中的5个API供应用程序调用，到skia的so库中就统一成三个API，也就是上一节介绍的CreateTypeface、CreateTypefaceFromStream、CreateTypefaceFromFile，不管是哪个方法都首先会调用find_name_and_attributes获取字体style及相关信息，之后再在这些信息的基础上构建typeface相关变量，而find_name_and_attributes是通过FT_Open_Face(library, &args,0, &face)来构建font face，从而获取font face的信息，注意第三个参数font_index是写死为0的，这也意味着skia在android上目前是不支持ttc文件及ttf文件里包含多个style的用法的。这一点也可以在SkFontHost::GetFileName注释中得到佐证（该API是通过fontId来获取ttf文件名及该font在ttf里面的Index）：
如果要支持该功能，则需扩展相应的结构体，获取ttf内部的总的face num，并保存相应的偏移信息。