Android Native code 的繪圖方法

by thinker

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大部分 $Android$ $應用$程式，應該都是用 Java Code 完成所有的工作，包括繪圖。但，有些情況下，你會希望繪圖有更快的反應；例如 game ，這時 native code 可能是一個選擇。

在 $Android$ 上，有一個 $graphic$ engine ，稱為 Skia 。 Skia 的功能約等於 Cairo ，功能上相似，但 Skia 的支援沒 Cairo 廣。其實， $Android$ 的 Java Code 都是透過 Skia 進行繪圖，而 Skia 主要的 class type 是 SkCanvas ，所的有繪圖功能都建構在這個 class 上。因此，如果我們能在 native code 取得 $Android$ 所建立的 SkCanvas ，能直接使用 Skia 對畫面做輸出。

在 $Android$ 的 UI 設計裡，每一個 UI component 都是一個 view ；例如: button 、 label 等等，全是 view 。當 $Android$ 要畫一個 view 時，會呼叫 view 的 onDraw() 畫出 component 的外觀。而 $Android$ 會將一個 android.graphics.Canvas type 的物件，當成參數給 onDraw() 。 onDraw() 就在這個 canvas 上輸出 component 的外觀，例如畫一個 button 。這個 canvas 其實就對映到一個 SkCanvas ，我們只要在這個 canvas 上作畫，就等於畫到畫面上的一個區域。

== Native code ==
$Android$ 是透過 JNI 呼叫 native code ，於是我們在 Java side 定義了一個 View ，使該 View 透過 JNI 把 canvas 傳送給我們的 native code ，以便在 native code 裡繪圖。

{{{#!cpp
package com.example;
import android.view.View;
import android.graphics.Canvas;

class myview extends View {
    public void onDraw(Canvas canvas) {
        nativedraw(canvas);
    }
    native void nativedraw(Canvas canvas);
    static {
        System.loadLibrary("mynative");
    }
}
}}}
在個這 class 裡，我們將 canvas 透過 JNI 傳給 native code ，接下來我們定義 JNI 的 native function 。
{{{#!cpp
#include <SkCanvas.h>

extern "$C$" {

#include <jni.h>

void
Java_com_example_myview_nativedraw(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject obj) {
    jclass cls;
    jfieldID fid;
    SkCanvas *canvas;
    
    cls = env->GetObjectClass(obj);
    fid = env->GetFieldID(cls, "mNativeCanvas", "I");
    canvas = (SkCanvas *)env->GetIntField(obj, fid);
    /* ..... draw on canvas .... */
}

}
}}}
obj 這個參數就是 Java side 的 canvas ，而 SkCanvas 是放在 Java side canvas 的 mNativeCanvas 欄位，是一個整數。這個整數其實就是 SkCanvas 的位址，我們直接 casting  成 SkCanvas 的 pointer ，如此我們就取得 SkCanvas ，可以透過 Skia 介面直接作圖。

注意!! JNI 是定義在 $C$ 語言上，而 Skia 是 $C++$ 的 library 。因此，我們使用 $C++$ 寫 native code ，但在 JNI 的 function 定義時，必需用 extern "$C$" 包起來，告知 $C++$ compiler 這個 function 是使用 $C$ 的呼叫規則。

== 動畫 ==
如果你要在 native code 裡作動畫，那麼就必需要能更新畫面。如果只是把 canvas 的位址存起來，不斷的對 canvas 做更新，你會發覺畫面並不會跟著更新。正確的作法是要呼叫 View 的 invalidate() function ，讓 $Android$ 進行更新的動作。

當 View.invalidate() 被呼叫之後， $Android$ framework 會呼叫 View 的 onDraw()，這時呼叫 Native code 進行畫圖，更新的結果才會顯示在畫面上。因此，進行動畫時，Java side 必需定期的呼叫 View.invalidate() ，以進行畫面的更新。

== SurfaceView ==
SurfaceView 也是 View ，但有獨立的 buffer ，稱為 surface 。由於這個 buffer 不需透過 $Android$ framework 作畫面更新，能直接對應到畫面上的區塊，提供更好的效能。(其實還是間接更新到畫面上，但少了 $Android$ framework 這一層，而且可透過 $hardware$ 加速。加速的功能視平台而定。)

當你需要更好的效能時， 繼承 SurfaceView 也是一個方式。透過 SurfaceView 時， canvas 不再是透過 onDraw() 取得了。你能透過呼叫 SurfaceView.getHolder() 取得 surface holder ，而 SurfaceHolder.lockCanvas() 會傳回 SkCanvas 。 Native code 可以在這個 SkCanvas 上作畫，然後呼叫 SurfaceHolder.unlockCanvasAndPost() ，將內容更新到畫面上。

每次更新畫面前，都要透過 SurfaceHolder.lockCanvas() 取得人一個新的 SkCanvas，在這個 canvas 上作畫才行。作完後都必需呼叫 SurfaceHolder.unlockCanvasAndPost() 進行更新。如果才能正確的更新畫面。

另外， SurfaceHolder.lockCanvas() 傳回的 SkCanvas 並不會保存上次繪圖的內容。請特別注意。

SurfaceHolder.lockCanvas() 可以傳入一個參數，指定要更新的部分。透過指定特定區域，我只需重繪該部分，而不需更新整個畫面，並改善更新的效能。

== 結語 ==
會$研究$這個部分，是因為現在正在 porting MadButterfly 到 $Android$ 上。在此順手記下一些心得。

最後更新時間: 2009-11-18 17:53:14 CST | 引用

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