New Graphics Improvement in Android 4.3

下一個版本的Android，姑且認為是4.3，圖形效能會有哪些提升？Android團隊的圖形專家Chet Haase和Romain Guy在Google IO 2013的演講Android Graphics Performance上為我們透露了部分資訊，演講的內容包括架構效能提升，效能分析工具的改善和應用最佳化的一些建議，本文根據演講內容寫成，希望對做Android圖形效能研究的朋友有所協助。參考連結Android Graphics Performance – YouTube：http://www.youtube.com/watch?v=vQZFaec9NpAAndroid Graphics Performance – Slides：http://www.curious-creature.org/2013/05/17/android-sessions-at-google-io-2013/Why your Android Apps Suck：http://rogeryi.wordpress.com/2013/03/26/why-your-android-apps-suck/我的這篇文章對Android圖形子系統做了一個基本分析，和對其架構做了對比和評價，可以作為後續內容的背景知識。Android DisplayList 機制淺析：http://rogeryi.wordpress.com/2012/11/19/android-displaylist-introductio/這篇文章簡單分析了Android DisplayList的機制。如何使用systrace做效能分析：http://rogeryi.wordpress.com/2012/11/30/android-systrace-in-4_1/介紹了效能分析工具systrace的使用。架構效能提升繪圖指令重排和合并Android 4.3會對UI介面的繪圖指令進行重新排列並且對同類型的繪圖指令進行合并，從而減少對GPU發出的glDrawXXX命令的個數和避免頻繁改變GL繪圖流水線的狀態（比如切換不同的Shader等等），最大化利用GPU加快繪圖速度。演講中示範了一個例子，的UI介面包括兩個Checkbox的Icon和文本，兩個Button的9-patch背景和文本，如果只是按照介面本身的UI組件排列順序，繪製的順序應該是：1，繪製Checkbox Icon2，繪製Checkbox文本“Include metadata”3，繪製Checkbox Icon4，繪製Checkbox文本“Maximize compatibility”5，繪製Button的9-patch背景6，繪製Button文本“Save”7，繪製Button的9-patch背景8，繪製Button文本“Cancel”上面的繪製包括8個繪圖指令和7次Shader的變化。經過重新排序後，變成：1，繪製Checkbox Icon2，繪製Checkbox Icon3，繪製Button的9-patch背景4，繪製Button的9-patch背景5，繪製Checkbox文本“Include metadata”6，繪製Checkbox文本“Maximize compatibility”7，繪製Button文本“Save”8，繪製Button文本“Cancel”最佳化後的繪製包括8個繪圖指令和2次Shader的變化。經過合并後，變成：1，繪製兩個Checkbox Icon2，繪製兩個Button的9-patch背景3，繪製四個文本進一步的最佳化後的繪製只需3個繪圖指令和2次Shader的變化。多線程繪製

首先要說明的是，Android GUI架構的線程架構並沒有變，一樣還是在主線程進行繪製（在主線程繪製而不是單獨的渲染線程的弊端可以參考我的文章Why your Android Apps Suck）。只是一些比較耗時的渲染，比如Shadow和Path Effect的產生，可以通過多線程並發加快速度而已，具體線程的數目跟CPU的核心數有關。支援非矩形裁剪HW Canvas終於支援非矩形裁剪了，不過考慮到相容性問題，估計也沒人敢用……開發人員工具Overdraw顯示其實4.2就已經有了，對瞭解自己的應用是否過度繪製的開發人員來說還是相當有用，最理想的情況是沒有任何Overdraw，每個地區的像素只需要一次繪製，藍色代表一次Overdraw，這意味著藍色地區的像素被繪製了兩次，綠色是兩次，紅色是三次，深紅色是四次。當然實際上一次或者兩次Overdraw很難完全避免，特別是介面包含一些複雜組合和半透明混合的效果，不過開發人員可以通過這些資訊來分析哪些Overdraw實際上是可以避免的，最後的最佳化建議環節Chet
Haase和Romain Guy也通過一個實際的例子來示範一個應用如何對Overdraw進行最佳化。gfxinfo可以輸出最近120幀繪製的耗時資訊，其中Draw表示DisplayList產生的耗時，Process表示DisplayList執行的耗時，Execute表示視窗swap buffers的耗時，新的版本支援直接顯示這些資訊在應用的視窗上，這樣就更加方便了。systrace在新的版本支援直接啟動，不需要事先到開發人員選項裡面去設定，並且公開了Java API供開發人員分析自己的方法（其實4.1和4.2的版本也可以調用非公開的API）。