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屏幕刷新机制（一）：机制

屏幕刷新机制（二）：Choreographer、SurfaceFlinger

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综述

• 屏幕整体刷新机制：就是通过Choreographer、SurfaceFlinger，以垂直同步技术(VSYNC)加三重缓冲技术(Triple Buffer)的方案，保证CPU计算/GPU渲染（MainThread RenderThread）与屏幕刷新率（HWComposer）的平衡与稳定。通过软件技术连通计算硬件与显示硬件，维持稳定的固定频率刷新。
• 每一帧处理的流程：接收到 Vsync 信号回调-> UI Thread –> RenderThread –> Choreographer –> SurfaceFlinger –> HardwareComposer
• UI Thread 和 RenderThread 完成 App 一帧的渲染Buffer，SurfaceFlinger负责合成，HardwareComposer负责合成与显示。Choreographer 负责调度。
• MainThread：我们的各种操作，包括每一帧的渲染操作 ，都是通过 Message 的形式发给主线程的 MessageQueue ，MessageQueue 处理完消息继续等下一个消息。主要负责生产 SurfaceFlinger 合成所需要的 Surface
• Choreographer 是线程单例的，而且必须要和一个 Looper 绑定，因为其内部有一个 Handler 需要和 Looper 绑定，一般是 App 主线程的 Looper 绑定
• 渲染层(App)与 Vsync 打交道的是 Choreographer，而合成层与 Vsync 打交道的，则是 SurfaceFlinger。

概念

• 硬件
  • CPU：三大绘制流程中Surface的计算。
  • GPU：以SurfaceFlinger服务的形式工作，将CPU计算好的Surface数据合成后放到buffer中，让显示器进行读取
  • 屏幕刷新率：屏幕在1s内去buffer中取数据的次数，单位为HZ。主流屏幕刷新频率是每秒60次，高的有90,120等。
• 软件
  • 60 fps 的意思是说，画面每秒更新 60 次，也就是 16.67 ms 刷新一次
  • 协调计算硬件计算频率，与屏幕能做到的刷新率一致

用户感知

• 卡顿：如果主线程 + 渲染线程每一帧的执行都超过 16.6ms(60fps 的情况下)，那么就可能会出现掉帧、丢帧。如果是APP端没有及时渲染，而BufferQueue中还有未消费的缓冲，可能就不会有掉帧现象。
• 画面撕裂：帧率和屏幕刷新率的不一致导致的，不会丢失。
• ANR：如果界面线程被阻塞超过几秒钟时间（根据组件不同 , 这里的阈值也不同），用户会看到 “应用无响应” (ANR) 对话框(部分厂商屏蔽了这个弹框,会直接 Crash 到桌面)

系统刷新机制

• Android 4.1加入垂直同步技术(VSYNC)，以及三重缓冲技术(Triple Buffer)
• VSync（垂直同步信号）（Vsync-App Vsync-SF lockAsync）
  • 硬件屏幕保持固定频率会发出的一个脉冲信号
  • 提醒CPU立即进入屏幕绘制过程；提醒GPU进行buffer的交换
  • Vsync-SF：将所有准备好的 Buffer 取出进行合成
• Triple Buffer
  • 一个用于GPU的合成，一个用于屏幕的刷新，一个在Jank时最大限度避免CPU空闲
  • 会有前后交换buffer，没有准备好的情况Jank。此时，需要第三个buffer最大限度避免CPU空闲的情况。