目录前言
一、 Vsync信号详解
1、屏幕刷新相关知识点
2、VSYNC机制
二、UI刷新原理流程
1、VSYNC流程示意
2、view的invalidate
3、scheduleTraversals
4、申请VSYNC同步信号
6、FrameDisplayEventReceiver
7、doFrame
8、doTraversal
9、UI局部重绘
绘制总结前言屏幕刷新帧率不稳定，掉帧严重，无法保证每秒60帧，导致屏幕画面撕裂；
今天我们来讲解下VSYNC机制和UI刷新流程
一、 Vsync信号详解
1、屏幕刷新相关知识点
屏幕刷新频率： 一秒内屏幕刷新的次数（一秒内显示了多少帧的图像），单位 Hz（赫兹），如常见的 60 Hz。刷新频率取决于硬件的固定参数（不会变的）；
逐行扫：显示器并不是一次性将画面显示到屏幕上，而是从左到右边，从上到下逐行扫描，顺序显示整屏的一个个像素点，不过这一过程快到人眼无法察觉到变化。以 60 Hz 刷新率的屏幕为例，这一过程即 1000 / 60 ≈ 16ms；
帧率： 表示 GPU 在一秒内绘制操作的帧数，单位 fps。例如在电影界采用 24 帧的速度足够使画面运行的非常流畅。而 Android 系统则采用更加流程的 60 fps，即每秒钟GPU最多绘制 60 帧画面。帧率是动态变化的，例如当画面静止时，GPU 是没有绘制操作的，屏幕刷新的还是buffer中的数据，即GPU最后操作的帧数据；
屏幕流畅度：即以每秒60帧（每帧16.6ms）的速度运行，也就是60fps，并且没有任何延迟或者掉帧；
FPS：每秒的帧数；
丢帧：在16.6ms完成工作却因各种原因没做完，占了后n个16.6ms的时间，相当于丢了n帧；
2、VSYNC机制
VSync机制： Android系统每隔16ms发出VSYNC信号，触发对UI进行渲染，VSync是Vertical Synchronization(垂直同步)的缩写，是一种在PC上很早就广泛使用的技术，可以简单的把它认为是一种定时中断。而在Android 4.1(JB)中已经开始引入VSync机制；
VSync机制下的绘制过程；CPU/GPU接收vsync信号，Vsync每16ms一次，那么在每次发出Vsync命令时，CPU都会进行刷新的操作。也就是在每个16ms的第一时间，CPU就会响应Vsync的命令，来进行数据刷新的动作。CPU和GPU的刷新时间，和Display的FPS是一致的。因为只有到发出Vsync命令的时候，CPU和GPU才会进行刷新或显示的动作。CPU/GPU接收vsync信号提前准备下一帧要显示的内容，所以能够及时准备好每一帧的数据，保证画面的流畅；
可见vsync信号没有提醒CPU/GPU工作的情况下，在第一个16ms之内，一切正常。然而在第二个16ms之内，几乎是在时间段的最后CPU才计算出了数据，交给了Graphics Driver,导致GPU也是在第二段的末尾时间才进行了绘制，整个动作延后到了第三段内。从而影响了下一个画面的绘制。这时会出现Jank（闪烁，可以理解为卡顿或者停顿）。这时候CPU和GPU可能被其他操作占用了，这就是卡顿出现的原因；
二、UI刷新原理流程
1、VSYNC流程示意
当我们通过setText改变TextView内容后，UI界面不会立刻改变，APP端会先向VSYNC服务请求，等到下一次VSYNC信号触发后，APP端的UI才真的开始刷新，基本流程如下：
setText最终调用invalidate申请重绘，最后会通过ViewParent递归到ViewRootImpl的invalidate，请求VSYNC，在请求VSYNC的时候，会添加一个同步栅栏，防止UI线程中同步消息执行，这样做为了加快VSYNC的响应速度，如果不设置，VSYNC到来的时候，正在执行一个同步消息；
2、view的invalidate
View会递归的调用父容器的invalidateChild，逐级回溯，最终走到ViewRootImpl的invalidate void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache,boolean fullInvalidate) {// Propagate the damage rectangle to the parent view.
final AttachInfo ai = mAttachInfo;final ViewParent p = mParent;if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {final Rect damage = ai.mTmpInvalRect;damage.set(l, t, r, b);p.invalidateChild(this, damage);}ViewRootImpl.java void invalidate() {mDirty.set(0, 0, mWidth, mHeight);if (!mWillDrawSoon) {scheduleTraversals();}}ViewRootImpl会调用scheduleTraversals准备重绘，但是，重绘一般不会立即执行，而是往Choreographer的Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL队列中添加了一个mTraversalRunnable，同时申请VSYNC，这个mTraversalRunnable要一直等到申请的VSYNC到来后才会被执行；
3、scheduleTraversals
ViewRootImpl.java// 将UI绘制的mTraversalRunnable加入到下次垂直同步信号到来的等待callback中去// mTraversalScheduled用来保证本次Traversals未执行前，不会要求遍历两边，浪费16ms内，不需要绘制两次void scheduleTraversals() {if (!mTraversalScheduled) {mTraversalScheduled = true;// 防止同步栅栏，同步栅栏的意思就是拦截同步消息mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();// postCallback的时候，顺便请求vnsc垂直同步信号scheduleVsyncLocked mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);if (!mUnbufferedInputDispatch) {scheduleConsumeBatchedInput();}notifyRendererOfFramePending();pokeDrawLockIfNeeded();}}
4、申请VSYNC同步信号
Choreographer知识点在上个文章详细介绍过；
Choreographer.java private void postCallbackDelayedInternal(int callbackType,Object action, Object token, long delayMillis) {synchronized (mLock) {final long now = SystemClock.uptimeMillis();final long dueTime = now + delayMillis;mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);if (dueTime <= now) {scheduleFrameLocked(now);}}}
5、scheduleFrameLocked
// mFrameScheduled保证16ms内，只会申请一次垂直同步信号// scheduleFrameLocked可以被调用多次，但是mFrameScheduled保证下一个vsync到来之前，不会有新的请求发出// 多余的scheduleFrameLocked调用被无效化private void scheduleFrameLocked(long now) {if (!mFrameScheduled) {mFrameScheduled = true;if (USE_VSYNC) {if (isRunningOnLooperThreadLocked()) {scheduleVsyncLocked();} else {// 因为invalid已经有了同步栅栏，所以必须mFrameScheduled，消息才能被UI线程执行Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC);msg.setAsynchronous(true);mHandler.sendMessageAtFrontOfQueue(msg);}}}}在当前申请的VSYNC到来之前，不会再去请求新的VSYNC，因为16ms内申请两个VSYNC没意义；
再VSYNC到来之后，Choreographer利用Handler将FrameDisplayEventReceiver封装成一个异步Message，发送到UI线程的MessageQueue；
6、FrameDisplayEventReceiver
private final class FrameDisplayEventReceiver extends DisplayEventReceiver implements Runnable {private boolean mHavePendingVsync;private long mTimestampNanos;private int mFrame;public FrameDisplayEventReceiver(Looper looper) {super(looper);}@Override public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) {long now = System.nanoTime();if (timestampNanos > now) {timestampNanos = now;}if (mHavePendingVsync) {Log.w(TAG, "Already have a pending vsync event. There should only be "+ "one at a time.");} else {mHavePendingVsync = true;}mTimestampNanos = timestampNanos;mFrame = frame;Message msg = Message.obtain(mHandler, this);msg.setAsynchronous(true);mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);}@Override public void run() {mHavePendingVsync = false;doFrame(mTimestampNanos, mFrame);}}之所以封装成异步Message，是因为前面添加了一个同步栅栏，同步消息不会被执行；
UI线程被唤起，取出该消息，最终调用doFrame进行UI刷新重绘；
7、doFrame
void doFrame(long frameTimeNanos, int frame) {final long startNanos;synchronized (mLock) {if (!mFrameScheduled) {return; // no work to do}long intendedFrameTimeNanos = frameTimeNanos;startNanos = System.nanoTime();final long jitterNanos = startNanos - frameTimeNanos;if (jitterNanos >= mFrameIntervalNanos) {final long skippedFrames = jitterNanos / mFrameIntervalNanos;if (skippedFrames >= SKIPPED_FRAME_WARNING_LIMIT) {Log.i(TAG, "Skipped " + skippedFrames + " frames! "+ "The application may be doing too much work on its main thread.");}final long lastFrameOffset = jitterNanos % mFrameIntervalNanos;frameTimeNanos = startNanos - lastFrameOffset;}if (frameTimeNanos < mLastFrameTimeNanos) {scheduleVsyncLocked();return;}mFrameInfo.setVsync(intendedFrameTimeNanos, frameTimeNanos);mFrameScheduled = false;mLastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;}try {Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "Choreographer#doFrame");mFrameInfo.markInputHandlingStart();doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);mFrameInfo.markAnimationsStart();doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);mFrameInfo.markPerformTraversalsStart();doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);performTraversals();}}doTraversal会先将栅栏移除，然后处理performTraversals，进行测量、布局、绘制，提交当前帧给SurfaceFlinger进行图层合成显示；
以上多个boolean变量保证了每16ms最多执行一次UI重绘；
9、UI局部重绘
View重绘刷新，并不会导致所有View都进行一次measure、layout、draw，只是这个待刷新View链路需要调整，剩余的View可能不需要浪费精力再来一遍；
View.java public RenderNode updateDisplayListIfDirty() {final RenderNode renderNode = mRenderNode;...
if ((mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == 0|| !renderNode.isValid()|| (mRecreateDisplayList)) {} else {mPrivateFlags |= PFLAG_DRAWN | PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID;mPrivateFlags &= ~PFLAG_DIRTY_MASK;}return renderNode;}绘制总结android最高60FPS，是VSYNC及决定的，每16ms最多一帧；
VSYNC要客户端主动申请，才会有；
有VSYNC到来才会刷新；
UI没更改，不会请求VSYNC也就不会刷新；
以上就是Android的VSYNC机制和UI刷新流程示例详解的详细内容，更多关于Android VSYNC机制UI刷新的资料请关注脚本之家其它相关文章！
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