Android图形架构总览
图形渲染流程
在Android中，所有的渲染都是将内容绘制到对应的Surface上，Surface作为BufferQueue的生产方，每当发生入队操作时，都会通知BufferQueue创建者进行消费，也就是SurfaceFlinger，由SurfaceFlinger进行合并，然后发送到显示器进行显示。
下面这张图描述了关键组件的工作流程:
当前一个可见的界面被创建时，会通过WindowManager去创建一个Window对象，而每一个Window对象中都会包含一个Surface对象，该对象由WindowManager向SurfaceFlinger请求创建。Surface中包含一个BufferQueue，它由SurfaceFlinger向HAL层调用Gralloc对其进行内存分配。
应用获取到该Window对象后，通过Surface对象创建EGLSurface对象，然后在View的draw方法中使用Canvas进行绘制，此时使用的Canvas是一个OpenGL ES Canvas，也就是会通过OpenGL ES对View进行绘制，GLES渲染完成后，通过EGL的swapBuffers方法将绘制的缓冲区加入到EGLSurface连接的Surface所拥有的BufferQueue上。
SurfaceFlinger接收HAL层发送来的VSYNC事件进行刷新，SurfaceFlinger从每个Surface的BufferQueue中获取新的缓冲区，释放掉其之前的缓冲区，如果获取不到新的，则继续使用之前的缓冲区。
将所有要显示的Surface传入到HAL层进行查询，哪些需要进行合并，然后根据返回的标记，对需要进行合并的Surface进行合并（使用OpenGL ES将两个缓冲区合并到第三个缓冲区中），然后将处理后的所有Surface交给显示器，由显示器进行叠加层显示。参考下图
BufferQueue
BufferQueue用来连接缓冲区生产方和缓冲区消费方。
生产方向BufferQueue请求一个可用的缓冲区（dequeueBuffer），然后向该缓冲区中写入数据后将其返回到队列中（queueBuffer），消费方从队列中获取该缓冲区并使用它（acquireBuffer），消费方使用完毕后将该缓冲区释放并重新返回到队列中（releaseBuffer）。
SurfaceFlinger
SurfaceFlinger负责创建Surface，并消费其创建的Surface。应用想要显示一个界面，都必须通过WindowManager向SurfaceFlinger请求一个Surface，然后将显示的内容交给Surface传递给SurfaceFlinger。
SurfaceFlinger仅仅在显示器刷新的时候才会进行处理，而不是应用更新了Surface中的缓冲队列就立马处理，这样可以减少内存的使用。显示器的刷新是通过VSYNC信号发送到SurfaceFlinger上的。
当SurfaceFlinger接收到VSYNC信号，SurfaceFlinger会遍历所有可见Surface，获取每个Surface最新的缓冲区，如果获取到了释放之前的缓冲区，如果没有获取到最新的缓冲区，则继续使用之前的缓冲区。如果该Surface自始至终都没有过缓冲区，则忽略该Surface。
SurfaceFlinger收集了所有可见Surface的最新缓冲区后，会询问HWC层硬件将如果处理合成，然后将HWC层标记为SurfaceFlinger合成的全部合成为一个缓冲区，最后将剩下的所有缓冲区传递给HWC层进行显示。
WindowManager
WindowManager控制Window对象，Window是View对象的容器。WindowManager监视生命周期，输入和焦点事件，屏幕方向，过渡，动画，位置，变换，z顺序以及窗口的许多其他方面。WindowManager将所有窗口元数据发送到SurfaceFlinger，以便SurfaceFlinger可以使用该数据进行合成、显示。
屏幕叠加层
上面说到过SurfaceFlinger在收集了所有可见Surface的最新缓冲区后，需要询问HWC层，那是因为显示器一般都有叠加层支持，也就是显示器并不是只能显示一个缓冲区，它可以同时显示多个缓冲区，可以从不同的缓冲区读取屏幕上不同位置的数据。这样做可以非常显著的提高效率，避免了SurfaceFlinger在不停的合并（SurfaceFlinger的合并是通过GPU来合成，这会抢占应用使用GPU渲染的时间），只有在Surface的个数大于叠加层的个数的时候才会由SurfaceFlinger来合并。
所以SurfaceFlinger维护的Surface的数量会对能耗和性能产生很大影响。
叠加层最少有4个：
- 状态栏
- 系统导航栏
- 应用
- 壁纸
Surface
Surface是一个接口，维护了一个对BufferQueue的连接，用于将缓冲区从生产方流动都消费方。
向Surface中绘制有两种方式:
GPU渲染
一般使用OpenGL ES或者Vulkan渲染，View的draw方法使用的就是这种方式
CPU渲染
使用lockCanvas或者new Canvas，这种方式都是使用CPU渲染
使用lockCanvas时需要注意，一旦使用CPU渲染的Canvas向Surface中进行了绘制，那么CPU渲染程序会连接到Surface中的BufferQueue上，直到Surface被销毁才会断开连接，因为连接无法断开。所以此后该Surface将无法接受GPU渲染程序的连接。（新版本中使用lockHardwareCanvas方法可以返回一个使用GPU进行渲染的Canvas）
SurfaceView
SurfaceView = Surface + 特殊的View
SurfaceView在View体系中只是一个透明的占位符，与View本身的渲染毫无关系，是独立的。SurfaceView在即将显示的时候会去SurfaceFlinger那请求一个单独的Surface，通过SurfaceHolder异步获取到Surface后，对该Surface进行渲染。SurfaceView的Surface在SurfaceFlinger中默认是放置在应用界面Surface的后面。
采用单独Surface对性能会有很大的提升，因为缓冲区将直接由SurfaceFlinger进行合并然后发送给显示器，不受应用本身绘制的影响，也不会导致应用重绘。但是缺点也很明显，SurfaceView并不是一个真正的View，对它进行大小位置的变动会非常麻烦，因为每次变动都需要通知SurfaceFlinger来改变Surface的大小位置。
在使用的过程中一般都会在异步线程中对SurfaceView进行渲染。
GLSurfaceView
GLSurfaceView = SurfaceView + EGL
GLSurfaceView会创建一个单独的渲染线程（因为GLES的状态机是和线程绑定的），然后会初始化EGL上下文，封装Render作为GLES的生命回调。
SurfaceTexture
SurfaceTexture = Consumer + GLES外部纹理
SurfaceTexture拥有一个BufferQueue，可以用于缓冲区的流动。将SurfaceTexture发送给生产方（例如Camera），生产方会将缓冲区写入到队列中，通过SurfaceTexture的onFrameAvailable方法可以获得通知。
SurfaceTexture的另一个特点是其在创建BufferQueue的时候，会添加GRALLOC_USAGE_HW_TEXTURE标记，这样gralloc创建的缓冲区就可以被GLES使用。所以SurfaceTexture可以绑定一个OES纹理，通过updateTexImage方法可以从BufferQueue中获取新的缓冲区给OES纹理使用。
BufferQueue传递的不仅仅只是缓冲区数据，还有一些附加参数，比如缓冲区的时间戳、转换矩阵。获取附加参数一般在updateTexImage方法后，通过getTransformMatrix方法可以获取前面出队的缓冲区的转换矩阵，之所以传递转换矩阵，而不是将数据在传递前就转换，是因为在真正使用的过程中，数据可能会经过多次流动，会产生多次转换，传递转换矩阵可以使多次转换合并，降低开销；通过getTimestamp获取该缓冲区生产的时间戳，采用生产的时间戳而不是用消费的时间戳是因为有些场景（比如录像）对时间非常敏感。
SurfaceTexture可以认为是GLConsumer，是一个BufferQueue的所有方和消费方；通过SurfaceTexture创建Surface对象，实际上是创建了一个BufferQueue的生产方。
TextureView
TextureView = SurfaceTexture + View
TextureView是一个真正意义上的View，受应用绘制体系控制，不是独立的。TextureView内部会创建一个SurfaceTexture，并将它交给应用的View体系，然后对SurfaceTexture设置onFrameAvailable监听，当BufferQueue中有变动时，先通过updateTexImage方法从SurfaceTexture中获取到最新的缓冲区，然后调用invalidate方法通知应用的View体系将缓冲区合并到应用本身的Surface上。
与SurfaceView相比，TextureView是一个真正的View，对它进行大小位置的变动会很简单高效。但是缺点也很明显，需要先将TextureView上的缓冲区合并到应用的缓冲区（会对TextureView上层的View造成重绘），然后再由SurfaceFlinger对所有Surface进行合并，这样TextureView的内容实际上是被合并了两次，相比SurfaceView，性能消耗比较大。