一種Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及android操作系統(tǒng)的顯示框架。具體來說，該發(fā)明是基于android的 顯示框架，提供一種可以動(dòng)態(tài)切換android軟件顯示(使用CPU進(jìn)行繪制)和硬件顯示(使用 GPU進(jìn)行繪制）的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從Android 3. 0開始，Android 2D的繪制流程就設(shè)計(jì)為支持硬件加速。有了該硬 件加速，應(yīng)用程序在繪制界面所進(jìn)行的繪制操作都會(huì)使用硬件去渲染繪制，這樣極大的優(yōu) 化了顯示速度和用戶體驗(yàn)。
[0003] 硬件繪制特點(diǎn)是繪制速度快，界面流暢，用戶體驗(yàn)好，但是消耗硬件資源，導(dǎo)致一 些應(yīng)用在低配置的設(shè)備上無法運(yùn)行，另外硬件繪制無法滿足所有的繪制方法(依賴于硬件 提供的功能)，導(dǎo)致部分應(yīng)用在一些硬件能力差的機(jī)器上顯示異常，甚至不能運(yùn)行。
[0004] 軟件繪制的特點(diǎn)是繪制速度慢，界面不順暢，但是對(duì)硬件的依賴較小，另外軟件繪 制的準(zhǔn)確度和精確度高，繪制方法種類豐富，所以適應(yīng)性比硬件要強(qiáng)。
[0005] Android系統(tǒng)的繪圖原始框架如圖1和圖2描述。主要包括如下幾個(gè)部分： I) PO內(nèi)核顯示驅(qū)動(dòng)。在Iinux內(nèi)核中就是指framebuffer驅(qū)動(dòng)。
[0006] 2)P1應(yīng)用程序圖層合成服務(wù)SurfaceFlinger。這個(gè)服務(wù)是android的native層 服務(wù)，主要的功能就是接受來自客戶端的圖層修改指令，并且對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)中所有的應(yīng)用程 序圖層進(jìn)行合成，最終將合成的結(jié)果輸送給Iinux顯示驅(qū)動(dòng)顯示出來。
[0007] 3)P2窗口顯示控制Surface?？梢酝ㄟ^該接口來控制一個(gè)圖層窗口的屬性(大小， 位置等)，該類負(fù)責(zé)橋接P3和Pl。
[0008] 4) P3 窗口管理服務(wù) WindowManagerService (WMS)。該服務(wù)是 android 的核心服 務(wù)之一，主要負(fù)責(zé)接受用戶輸入事件然后通知給相應(yīng)的應(yīng)用程序，同時(shí)也負(fù)責(zé)所有的應(yīng)用 程序窗口顯示排序策略（Z order)，應(yīng)用程序窗口屬性的(大小，位置等）的調(diào)整等。
[0009] 5) P4視圖樹管理ViewRoot。P4的主要繪制流程請(qǐng)見圖2。
[0010] -般來說一個(gè)應(yīng)用程序是一群視圖（View)的合成體，ViewRoot管理了這個(gè)應(yīng)用 的所有視圖，每當(dāng)有更新(大小發(fā)生變化，位置發(fā)生變化等)，ViewRoot負(fù)責(zé)遍歷該應(yīng)用的所 有視圖，從而進(jìn)行重新布局，重新繪制。
[0011] 6)P5繪制操作接口 Canvas。Canvas是Android為應(yīng)用程序繪圖抽象的一個(gè)接口， 應(yīng)用程序可以使用該接口進(jìn)行各種繪圖操作(畫點(diǎn)，畫線等)。
[0012] 7) P6圖形繪制庫。圖形繪制庫是Canvas的后端實(shí)現(xiàn)。在android平臺(tái)上分為 skia和hwui，其中skia是純粹用CPU操作的軟件實(shí)現(xiàn)庫，hwui是封裝了 openGL的硬件實(shí) 現(xiàn)庫，最終會(huì)使用硬件GPU資源。
[0013] 當(dāng)應(yīng)用程序的初始化圖形界面的時(shí)候，P4會(huì)根據(jù)當(dāng)前應(yīng)用程序是否含有硬件加速 的標(biāo)志位（由于該標(biāo)志位在Android3. 0之后才支持，所以使用android3. 0之前的SDK編譯 的應(yīng)用程序是不含有該標(biāo)志位的）來決定使用的圖形繪制庫是軟件還是硬件，一旦決定了 以后，就立即申請(qǐng)相應(yīng)的資源，后續(xù)不能更改。由此可見，一個(gè)應(yīng)用程序在Android平臺(tái)上 顯示方式，完全由該應(yīng)用程序的版本決定，系統(tǒng)不能智能處理。
[0014] 如上所述，為了有很好的兼容性，Android的顯示系統(tǒng)中同時(shí)包含了硬件繪制和 軟件繪制，但是一個(gè)應(yīng)用程序究竟是使用硬件繪制還是使用軟件繪制是由應(yīng)用程序在初始 化的時(shí)候決定，之后不能更改，所以基于Android3. 0之前SDK發(fā)布的應(yīng)用程序由于沒有加 入使用硬件加速的標(biāo)志位，導(dǎo)致在運(yùn)行在支持硬件加速的平臺(tái)上，不能享受硬件加速特性； 基于Android3. 0之后SDK發(fā)布的應(yīng)用，也由于不能動(dòng)態(tài)切換所以在一些硬件較差(主要是 GPU)的平臺(tái)上運(yùn)行的效果不好，甚至出現(xiàn)不能運(yùn)行的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的是通過動(dòng)態(tài)切換繪制方法的手段，修改Android的核心顯示系統(tǒng)， 讓應(yīng)用可以在運(yùn)行的過程中根據(jù)平臺(tái)的特性或者自身的需求實(shí)時(shí)的決定繪制方法使用軟 件還是硬件，減少應(yīng)用程序?qū)τ布囊蕾?，提高了其在不同平臺(tái)下兼容性，同時(shí)也讓那些基 于Android3. 0之前SDK發(fā)布的老版應(yīng)用程序在硬件條件比較好的平臺(tái)上順暢的運(yùn)行，提高 了用戶體驗(yàn)，另外平臺(tái)可以根據(jù)平臺(tái)的情況在動(dòng)態(tài)的運(yùn)行應(yīng)用程序，節(jié)省了平臺(tái)硬件資源。
[0016] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下： 一種Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方法，在現(xiàn)有Android的顯示 系統(tǒng)中，增加 P31系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控服務(wù)ROS (Runtime Oberserver Service)。該服務(wù)是本發(fā) 明添加的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)服務(wù)，和P3 -樣也是運(yùn)行的系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)程中，它的作用是監(jiān)測(cè)和收集系 統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)（比如系統(tǒng)的內(nèi)存使用情況，CPU資源占用情況，電池使用情況，平臺(tái)溫度等)， 然后根據(jù)這些狀態(tài)來決定P4中使用的繪制方法； 增加 P32應(yīng)用程序繪制控制接口 ADI (Application drawway interface)。該接口是 本發(fā)明添加的供應(yīng)用程序調(diào)用的接口，應(yīng)用程序可以通過該接口強(qiáng)制設(shè)定自己繪制所使用 的方式，并且通過該方式設(shè)定的優(yōu)先級(jí)大于P31 ; 為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明除了加了 P31和P32 2個(gè)部分外，還修改了 P4的繪制 流程，具體描述如下： I) P4在初始化的時(shí)候不去根據(jù)硬件加速標(biāo)志位立即申請(qǐng)資源，而是保留該標(biāo)志位，作 為后續(xù)繪制方式選擇的依據(jù)，該依據(jù)優(yōu)先級(jí)最低。
[0017] 2)P4在運(yùn)行的時(shí)候接受P31的繪制方式的通知，并且對(duì)比該通知和當(dāng)前采用的繪 制方法是否一致，如果不一致，立即激活遍歷線程，要求重繪。來自P31的繪制方式優(yōu)先級(jí) 居中，它會(huì)覆蓋初始化時(shí)應(yīng)用程序的硬件加速標(biāo)志位。
[0018] 3)P4在運(yùn)行的時(shí)候接受P32的繪制方式的通知，并且對(duì)比該通知和當(dāng)前采用的繪 制方法是否一致，如果不一致，立即激活遍歷線程，要求重繪。來自P32的繪制方式優(yōu)先級(jí) 最高，它會(huì)覆蓋來自P31的繪制方式。
[0019] 4) P4在進(jìn)行繪制的時(shí)候，會(huì)判斷當(dāng)前的繪制方式和外界要求的繪制方式是否一 致，如果不一致，會(huì)釋放當(dāng)前繪制方法所使用的資源，申請(qǐng)新的繪制方法資源，然后進(jìn)行繪 制動(dòng)作。由于Android默認(rèn)的流程是不支持這種資源的動(dòng)態(tài)釋放申請(qǐng)，所以這個(gè)地方同時(shí) 也需要修改P2 Surface的接口，增加動(dòng)態(tài)釋放的接口 disconnect (如圖3所示)。另外在 繪制過程中，如果使用硬件繪制的方式出現(xiàn)錯(cuò)誤(可能是由于該應(yīng)用調(diào)用的繪制方法硬件 不支持，或者是由于運(yùn)行的過程中出現(xiàn)內(nèi)存不夠等原因)，也可以回退到軟件的方式進(jìn)行繪 制。這樣保證應(yīng)用程序能夠正常運(yùn)行。
[0020] 有益效果 本發(fā)明的Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方法可以讓一些老款的 應(yīng)用程序在眾多的平臺(tái)上運(yùn)行的很流暢，用戶體驗(yàn)性好；應(yīng)用在繪制的過程中有很強(qiáng)的容 錯(cuò)性，可以讓配置較低的平臺(tái)運(yùn)行更多的應(yīng)用程序。另外由于實(shí)時(shí)的根據(jù)系統(tǒng)平臺(tái)的狀態(tài) 來決定使用軟硬件繪制的方式，讓平臺(tái)可以花費(fèi)最小的硬件資源代價(jià)獲取最大的用戶體 驗(yàn)。這些都可在平板電腦產(chǎn)品上成功實(shí)施。
[0021] 為了更好的理解本方法的改進(jìn)，現(xiàn)在把應(yīng)用程序分為0LD_APK (基于Android3. 0 之前SDK發(fā)布)和NEW_APK ;把平臺(tái)也分為G00D_PLATF0RM(硬件資源較好)和BAD_PLATF0RM (硬件資源差)，如下是對(duì)比情況表格：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方法，在現(xiàn)有Android的顯 示系統(tǒng)中，增加P31系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控服務(wù)ROS以監(jiān)測(cè)和收集系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，然后根據(jù)這些狀 態(tài)來決定P4中使用的繪制方法； 增加P32應(yīng)用程序繪制控制接口ADI，該應(yīng)用程序可以通過該接口強(qiáng)制設(shè)定自己繪制 所使用的方式，并且通過該方式設(shè)定的優(yōu)先級(jí)大于P31 ; 對(duì)于P4視圖樹管理的繪制流程方法，步驟如下： 1. P4在初始化的時(shí)候不去根據(jù)硬件加速標(biāo)志位立即申請(qǐng)資源，而是保留該標(biāo)志位，作 為后續(xù)繪制方式選擇的依據(jù)，該依據(jù)優(yōu)先級(jí)最低； 2)P4在運(yùn)行的時(shí)候接受P31的繪制方式的通知，并且對(duì)比該通知和當(dāng)前采用的繪制方 法是否一致，如果不一致，立即激活遍歷線程，要求重繪；來自P31的繪制方式優(yōu)先級(jí)居中， 它會(huì)覆蓋初始化時(shí)應(yīng)用程序的硬件加速標(biāo)志位； 3)P4在運(yùn)行的時(shí)候接受P32的繪制方式的通知，并且對(duì)比該通知和當(dāng)前采用的繪制方 法是否一致，如果不一致，立即激活遍歷線程，要求重繪；來自P32的繪制方式優(yōu)先級(jí)最高， 它會(huì)覆蓋來自P31的繪制方式； 4. P4在進(jìn)行繪制的時(shí)候，會(huì)判斷當(dāng)前的繪制方式和外界要求的繪制方式是否一致， 如果不一致，會(huì)釋放當(dāng)前繪制方法所使用的資源，申請(qǐng)新的繪制方法資源，然后進(jìn)行繪制動(dòng) 作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方 法，其特征在于，所述系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)是系統(tǒng)的內(nèi)存使用情況、CPU資源占用情況、電池使用 情況或平臺(tái)溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方 法，其特征在于，在P2窗口顯示控制Surface的接口，增加動(dòng)態(tài)釋放的接口disconnect。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方 法，其特征在于，在繪制過程中，如果使用硬件繪制的方式出現(xiàn)錯(cuò)誤可以回退到軟件的方式 進(jìn)行繪制，確保應(yīng)用程序能夠正常運(yùn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方 法，其特征在于，使用硬件繪制的方式出現(xiàn)錯(cuò)誤可以是由于該應(yīng)用調(diào)用的繪制方法硬件不 支持，或者是由于運(yùn)行的過程中出現(xiàn)內(nèi)存不夠的原因。
【專利摘要】本發(fā)明涉及Android操作系統(tǒng)的顯示框架，尤其是一種Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方法，在現(xiàn)有Android的顯示系統(tǒng)中，增加P31系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控服務(wù)ROS以監(jiān)測(cè)和收集系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，然后根據(jù)這些狀態(tài)來決定P4中使用的繪制方法；增加P32應(yīng)用程序繪制控制接口ADI，該應(yīng)用程序可以通過該接口強(qiáng)制設(shè)定自己繪制所使用的方式，并且通過該方式設(shè)定的優(yōu)先級(jí)大于P31。本發(fā)明的Android顯示系統(tǒng)的軟件繪制和硬件繪制動(dòng)態(tài)切換方法可以讓一些老款的應(yīng)用程序在眾多的平臺(tái)上運(yùn)行的很流暢，用戶體驗(yàn)性好；應(yīng)用在繪制的過程中有很強(qiáng)的容錯(cuò)性，可以讓配置較低的平臺(tái)運(yùn)行更多的應(yīng)用程序。
【IPC分類】G06F9-50, G06F9-48
【公開號(hào)】CN104731653
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510146749
【發(fā)明人】王勝, 常玉成, 邱海峰, 王海波
【申請(qǐng)人】上海盈方微電子有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日