Android高级进阶——绘图篇（五）setXfermode 设置混合模式

一、GPU硬件加速

• 1、概述

GPU英文全称Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”。与CPU不同，GPU是专门为处理图形任务而产生的芯片。
在GPU出现之前，CPU一直负责着所有的运算工作，CPU的架构是有利于X86指令集的串行架构，CPU从设计思路上适合尽可能快的完成一个任务。但当面对类似多媒体、图形图像处理类型的任务时，就显得力不从心。因为在多媒体计算中通常要求更高的运算密度、多并发线程和频繁地存储器访问；显然当你打游戏时，屏幕上的动画是需要实时刷新的，这些都需要频繁的计算、存取动作；如果CPU不能及时响应，那么屏幕就会显得很卡……你的队友可能会发一句……我等的花都谢了，你咋还不动呢……
为了专门处理多媒体的计算、存储任务，GPU就应运而生了，GPU中自带处理器和存储器，以用来专门计算和存储多媒体任务。
对于Andorid来讲，在API 11之前是没有GPU的概念的，在API 11之后，在程序集中加入了对GPU加速的支持，在API 14之后，硬件加速是默认开启的！我们可以显式地强制图像计算时使用GPU而不使用CPU.

在CPU绘制和GPU绘制时，在流程上是有区别的：

• 在基于软件的绘制模型下，CPU主导绘图，视图按照两个步骤绘制：

  • 让View层次结构失效
  • 绘制View层次结构

• 在基于硬件加速的绘制模式下，GPU主导绘图，绘制按照三个步骤绘制：

  • 让View层次结构失效
  • 记录、更新显示列表
  • 绘制显示列表

可以看到在GPU加速时，流程中多了一项“记录、更新显示列表”，它表示在第一步View层次结构失效后，并不是直接开始逐层绘制，而是首先把这些View的绘制函数作为绘制指令记录一个显示列表中，然后再读取显示列表中的绘制指令调用OpenGL相关函数完成实际绘制。所以在GPU加速时，实际是使用OpenGL的函数来完成绘制的。

所以使用GPU加速的优点显而易见：硬件加速提高了Android系统显示和刷新的速度；

• 它有缺点也显而易见：
  

  • 1、 兼容性问题:由于是将绘制函数转换成OpenGL命令来绘制，定然会存在OpenGL并不能完全支持原始绘制函数的问题，所以这就会造成在打开GPU加速时，效果会失效的问题。
    
  • 2、内存消耗问题:由于需要OpenGL的指令，所以需要把系统中的OpenGL相关的包加载到内存中来，所以单纯OpenGL API调用就会占用8MB，而实际上会占用更多内存；
    
  • 3、电量消耗问题:多使用了一个部件，当然会更耗电……

  
  下图显示了一些特殊函数硬件加速开始支持的平台等级：（红叉表示任何平台都不支持，不在列表中的默认在API 11就开始支持）

   图片摘自[《google官方文档：硬件加速》 ](http://developer.android.com/guide/topics/graphics/hardware-accel.html) 我再重复一遍，上面我们涉及了两个API等级，在API 11以后，在程序集中加入了对GPU加速的支持，在API 14之后，硬件加速是默认开启的！也就是说在API 11——API 13虽然是支持硬件加速的，但是默认是关闭的。

• 2、禁用GPU硬件加速方法
  那么问题就来了，如果你的APP跑在API 14版本以后，而你洽好要用那些不支持硬件加速的函数要怎么办？
  那就只好禁用硬件加速喽，针对不同类型的东东，Android给我们提供了不同的禁用方法：
  硬件加速分全局（Application）、Activity、Window、View 四个层级

• 1.在AndroidManifest.xml文件为application标签添加如下的属性即可为整个应用程序开启/关闭硬件加速：

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
    android:layout_width="fill_parent"  
    android:layout_height="fill_parent"  
    android:orientation="vertical"  
    android:paddingLeft="2dp"  
    android:layerType="software"  
    android:paddingRight="2dp" >  
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二、setXfermode(Xfermode xfermode)之PorterDuffXfermode 这个函数是图像混合里最难的一个了，它的功能也是相当强大的，这个模式叫做图形混合模式。 与setColorFilter一样，派生自Xfermode的有三个类： 

• 1、概述——基本流程
  从上面可以看出，派生自Xfermode的有AvoidXfermode，PixelXorXfermode，PorterDuffXfermode;
  从硬件加速不支持的函数列表中，我们可以看到AvoidXfermode，PixelXorXfermode是完全不支持的，而PorterDuffXfermode是部分不支持的。

所以在使用Xfermode时，为了保险起见，我们需要做两件事：

• 1、禁用硬件加速：
  

  setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);

• 2、使用离屏绘制

//新建图层  
int layerID = canvas.saveLayer(0,0,width,height,mPaint,Canvas.ALL_SAVE_FLAG);  

//TODO 核心绘制代码  

//还原图层  
canvas.restoreToCount(layerID);  
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有关离屏绘制的原因，这节就先不给大家引申了，后面会单独拉出来一篇文章讲离屏绘制（Canvas图层相关），大家只需要知道，我们需要把绘制的核心代码放在saveLayer()和restoreToCount()之间即可。 下面我们先简单讲解PorterDuffXfermode的用法，然后写个例子，看下SetXfermode()的使用方法和效果 PorterDuffXfermode的声明如下：

public PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode mode)

它只有一个参数PorterDuff.Mode，它的可取值有如下几个：

Mode.CLEAR  
Mode.SRC  
Mode.DST  
Mode.SRC_OVER  
Mode.DST_OVER  
Mode.SRC_IN  
Mode.DST_IN  
Mode.SRC_OUT  
Mode.DST_OUT  
Mode.SRC_ATOP  
Mode.DST_ATOP  
Mode.XOR  
Mode.DARKEN  
Mode.LIGHTEN  
Mode.MULTIPLY  
Mode.SCREEN  
Mode.OVERLAY  
Mode.ADD  
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上面每一个模式都对应着一个算法：  摘自[《google:PorterDuff.Mode》 ](http://developer.android.com/reference/android/graphics/PorterDuff.Mode.html) 比如LIGHTEN的计算方式为[Sa + Da - Sa*Da, Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + max(Sc, Dc)]，其中Sa全称为Source alpha表示源图的Alpha通道；Sc全称为Source color表示源图的颜色；Da全称为Destination alpha表示目标图的Alpha通道；Dc全称为Destination color表示目标图的颜色，在每个公式中，都会被分为两部分[……，……]，其中“,”前的部分为“Sa + Da - Sa*Da”这一部分的值代表计算后的Alpha通道而“,”后的部分为“Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + max(Sc, Dc)”这一部分的值代表计算后的颜色值，图形混合后的图片就是依据这个公式来对DST和SRC两张图像中每一个像素进行计算，得到最终的结果的。  Google给我们了一张图，显示的是两个图形一圆一方通过一定的计算产生不同的组合效果，其中圆形是底部的目标图像，方形是上方的源图像。  在上面的公式中涉及到一个概念，目标图DST，源图SRC。那什么是源图，什么是目标图呢？我们简单举例子来说明一下：

    private void init() {
        //初始化画笔
        paint = new Paint();
        paint.setColor(Color.RED);
        paint.setStyle(Paint.Style.FILL_AND_STROKE);
    }


    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        //禁用硬件加速
        setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null);
        //使用离屏绘制
        int layerID = canvas.saveLayer(0, 0, getWidth(), getHeight(), paint, Canvas.ALL_SAVE_FLAG);

        canvas.drawBitmap(createDstBigmap(width, height), 0, 0, paint);
        paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC_IN));
        canvas.drawBitmap(createSrcBigmap(width, height), width / 2, height / 2, paint);
        paint.setXfermode(null);

        canvas.restoreToCount(layerID);

    }

    public Bitmap createDstBigmap(
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