Android平台提供丰富的官方控件给开发者实现界面UI开发，但在实际业务中经常会遇到各种各样的定制化需求，这必须由开发者通过自绘控件的方式来实现。通常Android提供了Canvas和OpenGL ES两种方式来实现，其中Canvas借助于Android底层的Skia 2D向量图形处理函数库来实现的。具体如何通过Canvas和OpenGL来绘制图形呢？这必须依赖于Android提供的View类来具体实现，下面组合几种常见的应用方式，如下所示：

Canvas

• View + Canvas
• SurfaceView + Canvas
• TextureView + Canvas

OpenGL ES

• SurfaceView + OpenGL ES
• GLSurfaceView + OpenGL ES
• TextureView + OpenGL ES

View + Canvas

这是一种通常使用的自绘控件方式，通过重写View类的onDraw(Canvas canvas)方法实现。当需要刷新绘制图形时，调用invalidate()方法让View对象自身进行刷新。该方案比较简单，涉及自定义逻辑较少，缺点是绘制逻辑在UI线程中进行，刷新效率不高，且不支持3D渲染。

public class CustomView extends View {
public CustomView(Context context) {
super(context);

    }

public CustomView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);

    }

public CustomView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
super(context, attrs, defStyleAttr);

    }

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
// draw whatever.

    }

}
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SurfaceView + Canvas

这种方式相对于View + Canvas方式在于使用SurfaceView，因此会在Android的WMS系统上创建一块自己的Surface进行渲染绘制，其绘制逻辑可以在独立的线程中进行，因此性能相对于View + Canvas方式更高效。但通常情况下需要创建一个绘制线程，以及实现SurfaceHolder.Callback接口来管理SurfaceView的生命周期，其实现逻辑相比View + Canvas略复杂。另外它依然不支持3D渲染，且Surface因不在View hierachy中，它的显示也不受View的属性控制，所以不能进行平移，缩放等变换，也不能放在其它ViewGroup中，SurfaceView 不能嵌套使用。

public class CustomSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {

private boolean mRunning = false;
private SurfaceHolder mSurfaceHolder;

public CustomSurfaceView(Context context) {
super(context);

        initView();

    }

public CustomSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);

        initView();

    }

public CustomSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
super(context, attrs, defStyleAttr);

        initView();

    }

private void initView() {

        getHolder().addCallback(this);

    }

@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

        mSurfaceHolder = holder;
new Thread(this).start();

    }

@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

        mSurfaceHolder = holder;

    }

@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

        mRunning = false;

    }

@Override
public void run() {

        mRunning = true;
while (mRunning) {

            SystemClock.sleep(333);

            Canvas canvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
if (canvas != null) {
try {
synchronized (mSurfaceHolder) {

                        onRender(canvas);

                    }

                } finally {

                    mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);

                }

            }

        }

    }

private void onRender(Canvas canvas) {
// draw whatever.

    }

}
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TextureView + Canvas

该方式同SurfaceView + Canvas方式有些类似，但由于它是通过TextureView来实现的，所以可以摒弃Surface不在View hierachy中缺陷，TextureView不会在WMS中单独创建窗口，而是作为View hierachy中的一个普通View，因此可以和其它普通View一样进行移动，旋转，缩放，动画等变化。这种方式也有自身缺点，它必须在硬件加速的窗口中才能使用，占用内存比SurfaceView要高，在5.0以前在主UI线程渲染，5.0以后有单独的渲染线程。

public class CustomTextureView extends TextureView implements TextureView.SurfaceTextureListener, Runnable {

private boolean mRunning = false;
private SurfaceTexture mSurfaceTexture;
private Surface mSurface;
private Rect mRect;

public CustomTextureView(Context context) {
super(context);

        initView();

    }

public CustomTextureView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);

        initView();

    }

public CustomTextureView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
super(context, attrs, defStyleAttr);

        initView();

    }

private void initView() {

        setSurfaceTextureListener(this);

    }

@Override
public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture surface, int width, int height) {

        mSurfaceTexture = surface;

        mRect = new Rect(0, 0, width, height);

        mSurface = new Surface(mSurfaceTexture);
new Thread(this).start();

    }

@Override
public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture surface, int width, int height) {

        mSurfaceTexture = surface;

        mRect = new Rect(0, 0, width, height);

        mSurface = new Surface(mSurfaceTexture);

    }

@Override
public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture surface) {

        mRunning = false;
return false;

    }

@Override
public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture surface) {


    }

@Override
public void run() {

        mRunning = true;
while (mRunning) {

            SystemClock.sleep(333);

            Canvas canvas = mSurface.lockCanvas(mRect);
if (canvas != null) {
try {
synchronized (mSurface) {

                        onRender(canvas);

                    }

                } finally {

                    mSurface.unlockCanvasAndPost(canvas);

                }

            }

        }

    }

private void onRender(Canvas canvas) {

        canvas.drawColor(Color.RED);
// draw whatever.

    }

}
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以上都是2D图形渲染常见的方式，如果想要进行3D图形渲染或者是高级图像处理（比如滤镜、AR等效果），就必须得引入OpenGL ES来实现了。OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是 OpenGL 三维图形 API 的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计，是一种图形渲染API的设计标准，不同的软硬件开发商在OpenGL API内部可能会有不同的实现方式。下面介绍一下在Android平台上，如何进行OpenGL ES渲染绘制，通常有以下三种方式：

SurfaceView + OpenGL ES

EGL是OpenGL API和原生窗口系统之间的接口，OpenGL ES 的平台无关性正是借助 EGL 实现的，EGL 屏蔽了不同平台的差异。如果使用OpenGL API来绘制图形就必须先构建EGL环境。

通常使用 EGL 渲染的一般步骤：

- 获取 EGLDisplay对象，建立与本地窗口系统的连接调用eglGetDisplay方法得到EGLDisplay。

- 初始化EGL方法，打开连接之后，调用eglInitialize方法初始化。

- 获取EGLConfig对象，确定渲染表面的配置信息调用eglChooseConfig方法得到 EGLConfig。

- 创建渲染表面EGLSurface通过EGLDisplay和EGLConfig，调用eglCreateWindowSurface或eglCreatePbufferSurface方法创建渲染表面得到EGLSurface。

- 创建渲染上下文EGLContext通过EGLDisplay和EGLConfig，调用eglCreateContext方法创建渲染上下文，得到EGLContext。

- 绑定上下文通过eglMakeCurrent 方法将 EGLSurface、EGLContext、EGLDisplay 三者绑定，绑定成功之后OpenGLES环境就创建好了，接下来便可以进行渲染。

- 交换缓冲OpenGLES 绘制结束后，使用eglSwapBuffers方法交换前后缓冲，将绘制内容显示到屏幕上，而屏幕外的渲染不需要调用此方法。

- 释放EGL环境绘制结束后，不再需要使用EGL时，需要取消eglMakeCurrent的绑定，销毁 EGLDisplay、EGLSurface、EGLContext三个对象。

以上EGL环境构建比较复杂，这里先不做过多解释，下面可以通过代码参考其具体实现：

public class OpenGLSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Runnable {
private boolean mRunning = false;
private SurfaceHolder mSurfaceHolder;

public OpenGLSurfaceView(Context context) {
super(context);

        initView();

    }

public OpenGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);

        initView();

    }

public OpenGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
super(context, attrs, defStyleAttr);

        initView();

    }

private void initView() {

        getHolder().addCallback(this);

    }

@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

        mSurfaceHolder = holder;
new Thread(this).start();

    }

@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

        mSurfaceHolder = holder;

    }

@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

        mRunning = false;

    }

@Override
public void run() {
//创建一个EGL实例

        EGL10 egl = (EGL10) EGLContext.getEGL();
//

        EGLDisplay dpy = egl.eglGetDisplay(EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
//初始化EGLDisplay
int[] version = new int[2];

        egl.eglInitialize(dpy, version);

int[] configSpec = {

                EGL10.EGL_RED_SIZE,      5,

                EGL10.EGL_GREEN_SIZE,    6,

                EGL10.EGL_BLUE_SIZE,     5,

                EGL10.EGL_DEPTH_SIZE,   16,

                EGL10.EGL_NONE

        };


        EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
int[] num_config = new int[1];
//选择config创建opengl运行环境

        egl.eglChooseConfig(dpy, configSpec, configs, 1, num_config);

        EGLConfig config = configs[0];


        EGLContext context = egl.eglCreateContext(dpy, config,

                EGL10.EGL_NO_CONTEXT, null);
//创建新的surface

        EGLSurface surface = egl.eglCreateWindowSurface(dpy, config, mSurfaceHolder, null);
//将opengles环境设置为当前

        egl.eglMakeCurrent(dpy, surface, surface, context);
//获取当前opengles画布

        GL10 gl = (GL10)context.getGL();


        mRunning = true;
while (mRunning) {

            SystemClock.sleep(333);
synchronized (mSurfaceHolder) {

                onRender(gl);

//显示绘制结果到屏幕上

                egl.eglSwapBuffers(dpy, surface);

            }

        }


        egl.eglMakeCurrent(dpy, EGL10.EGL_NO_SURFACE, EGL10.EGL_NO_SURFACE, EGL10.EGL_NO_CONTEXT);

        egl.eglDestroySurface(dpy, surface);

        egl.eglDestroyContext(dpy, context);

        egl.eglTerminate(dpy);

    }

private void onRender(GL10 gl) {

        gl.glClearColor(1.0F, 0.0F, 0.0F, 1.0F);
// Clears the screen and depth buffer.

        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT

                | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    }

}
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从上面的代码可以看到，相对于SurfaceView + Canvas的绘制方式，主要有以下两点变化：

• 在while(true)循环前后增加了EGL环境构造的代码
• onRender()方法内参数用的是GL10而不是Canvas

GLSurfaceView + OpenGL ES

由于构建EGL环境比较繁琐，以及还需要健壮地维护一个线程，直接使用SurfaceView进行OpenGL绘制并不方便。幸好Android平台提供GLSurfaceView类，很好地封装了这些逻辑，使开发者能够快速地进行OpenGL的渲染开发。要使用GLSurfaceView类进行图形渲染，需要实现GLSurfaceView.Renderer接口，该接口提供一个onDrawFrame(GL10 gl)方法，在该方法内实现具体的渲染逻辑。

public class OpenGLGLSurfaceView extends GLSurfaceView implements GLSurfaceView.Renderer {
public OpenGLGLSurfaceView(Context context) {
super(context);

        setRenderer(this);

    }

public OpenGLGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);

        setRenderer(this);

    }

@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
// pass through

    }

@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {

        gl.glViewport(0, 0, width, height);

    }

@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {

        gl.glClearColor(1.0F, 0.0F, 0.0F, 1.0F);
// Clears the screen and depth buffer.

        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT

                | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    }

}
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TextureView + OpenGL ES

该方式跟SurfaceView + OpenGL ES使用方法比较类似，使用该方法有个好处是它是通过TextureView来实现的，所以可以摒弃Surface不在View hierachy中缺陷，TextureView不会在WMS中单独创建窗口，而是作为View hierachy中的一个普通View，因此可以和其它普通View一样进行移动，旋转，缩放，动画等变化。这里使用TextureView类在构建EGL环境时需要注意，传入eglCreateWindowSurface()的参数是SurfaceTexture实例。

public class OpenGLTextureView extends TextureView implements TextureView.SurfaceTextureListener, Runnable {
private boolean mRunning = false;
private SurfaceTexture mSurfaceTexture;

public OpenGLTextureView(Context context) {
super(context);

        initView();

    }

public OpenGLTextureView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);

        initView();

    }

public OpenGLTextureView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
super(context, attrs, defStyleAttr);

        initView();

    }

private void initView() {

        setSurfaceTextureListener(this);

    }

@Override
public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture surface, int width, int height) {

        mSurfaceTexture = surface;
new Thread(this).start();

    }

@Override
public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture surface, int width, int height) {

        mSurfaceTexture = surface;

    }

@Override
public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture surface) {

        mRunning = false;
return false;

    }

@Override
public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture surface) {


    }

@Override
public void run() {
//创建一个EGL实例

        EGL10 egl = (EGL10) EGLContext.getEGL();
//

        EGLDisplay dpy = egl.eglGetDisplay(EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
//初始化EGLDisplay
int[] version = new int[2];

        egl.eglInitialize(dpy, version);

int[] configSpec = {

                EGL10.EGL_RED_SIZE,      5,

                EGL10.EGL_GREEN_SIZE,    6,

                EGL10.EGL_BLUE_SIZE,     5,

                EGL10.EGL_DEPTH_SIZE,   16,

                EGL10.EGL_NONE

        };


        EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
int[] num_config = new int[1];
//选择config创建opengl运行环境

        egl.eglChooseConfig(dpy, configSpec, configs, 1, num_config);

        EGLConfig config = configs[0];


        EGLContext context = egl.eglCreateContext(dpy, config,

                EGL10.EGL_NO_CONTEXT, null);
//创建新的surface

        EGLSurface surface = egl.eglCreateWindowSurface(dpy, config, mSurfaceTexture, null);
//将opengles环境设置为当前

        egl.eglMakeCurrent(dpy, surface, surface, context);
//获取当前opengles画布

        GL10 gl = (GL10)context.getGL();


        mRunning = true;
while (mRunning) {

            SystemClock.sleep(333);
synchronized (mSurfaceTexture) {

                onRender(gl);

//显示绘制结果到屏幕上

                egl.eglSwapBuffers(dpy, surface);

            }

        }


        egl.eglMakeCurrent(dpy, EGL10.EGL_NO_SURFACE, EGL10.EGL_NO_SURFACE, EGL10.EGL_NO_CONTEXT);

        egl.eglDestroySurface(dpy, surface);

        egl.eglDestroyContext(dpy, context);

        egl.eglTerminate(dpy);

    }

private void onRender(GL10 gl) {

        gl.glClearColor(1.0F, 0.0F, 1.0F, 1.0F);
// Clears the screen and depth buffer.

        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT

                | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    }

}