OpenGL 是一个跨平台的 API,而不同的操作系统(Windows,Android,IOS)各有自己的屏幕渲染实现。所以 OpenGL 定义了一个中间接口层 EGL（Embedded Graphics Library）标准，具体实现交给各个操作系统本身
EGL
简单来说 EGL 是一个中间接口层，是一个规范，由于 OpenGL 的跨平台性，所以说这个规范显得尤其重要，不管各个操作系统如何蹦跶，都不能脱离我所定义的规范。
EGL 的一些基础知识
EGL 定义的一个抽象的系统显示类，用于操作设备窗口。
EGL 配置，如 rgba 位数
渲染缓存，一块内存空间，所有要渲染到屏幕上的图像数据，都要先缓存在 EGLSurface 上。
OpenGL 上下文，用于存储 OpenGL 的绘制状态信息、数据。
初始化 EGL 的过程可以说是对上面几个信息进行配置的过程
OpenGL ES 绘图完整流程
我们在使用 Java GLSurfaceView 的时候其实只是自定义了 Render,该 Render 实现了 GLsurfaceView.Renderer 接口，然后自定义的 Render 中的 3 个方法就会得到回调，Android 系统其实帮我省掉了其中的很多步骤。所以我们这里来看一下完整流程(1). 获取显示设备(对应于上面的 EGLDisplay)
/* * Get an EGL instance */ mEgl = (EGL10) EGLContext.getEGL(); /* * Get to the default display. */ mEglDisplay = mEgl.eglGetDisplay(EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
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(2). 初始化 EGL
int[] version = new int[2];//初始化屏幕if(!mEgl.eglInitialize(mEglDisplay, version)) { throw new RuntimeException("eglInitialize failed");}
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(3). 选择 Config(用 EGLConfig 配置参数)
//这段代码的作用是选择EGL配置， 即可以自己先设定好一个你希望的EGL配置，比如说RGB三种颜色各占几位，你可以随便配，而EGL可能不能满足你所有的要求，于是它会返回一些与你的要求最接近的配置供你选择。if (!egl.eglChooseConfig(display, mConfigSpec, configs, numConfigs, num_config)) { throw new IllegalArgumentException("eglChooseConfig#2 failed");}
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(4). 创建 EGLContext
//从上一步EGL返回的配置列表中选择一种配置，用来创建EGL Context。egl.eglCreateContext(display, config, EGL10.EGL_NO_CONTEXT, mEGLContextClientVersion != 0 ? attrib_list : null);
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(5). 获取 EGLSurface
//创建一个窗口Surface，可以看成屏幕所对应的内存 egl.eglCreateWindowSurface(display, config, nativeWindow, null)
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PS 这里的 nativeWindow 是 GLSurfaceView 的 surfaceHolder
(6). 绑定渲染环境到当前线程
/* * Before we can issue GL commands, we need to make sure * the context is current and bound to a surface. */ if (!mEgl.eglMakeCurrent(mEglDisplay, mEglSurface, mEglSurface, mEglContext)) { /* * Could not make the context current, probably because the underlying * SurfaceView surface has been destroyed. */ logEglErrorAsWarning("EGLHelper", "eglMakeCurrent", mEgl.eglGetError()); return false; }
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循环绘制
loop:{ //绘制中.... //(7).交换缓冲区 mEglHelper.swap();}
public int swap() { if (! mEgl.eglSwapBuffers(mEglDisplay, mEglSurface)) { return mEgl.eglGetError(); } return EGL10.EGL_SUCCESS;}
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Java - GLSurfaceView/GLTextureView
上面我们介绍了 EGL 的一些基础知识，接着我们来看在 GLSurfaceView/GLTextureView 中 EGL 的具体实现，我们来从源码上剖析 Android 系统 EGL 及 GL 线程
GLThread
我们来看一下 GLThread，GLThread 也是从普通的 Thread 类继承而来，理论上就是一个普通的线程，为什么它拥有 OpenGL 绘图能力？继续往下看，里面最重要的部分就是 guardedRun()方法
static class GLThread extends Thread { ... @Override public void run() { try { guardedRun(); } catch (InterruptedException e) { // fall thru and exit normally } finally { sGLThreadManager.threadExiting(this); } }}
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让我们来看一下 guardedRun()方法里有什么东西，guardedRun()里大致做的事情：
private void guardedRun() throws InterruptedException { while(true){ //if ready to draw ... mEglHelper.start();//对应于上面完整流程中的(1)(2)(3)(4) ... mEglHelper.createSurface()//对应于上面完整流程中的(5)(6) ... 回调GLSurfaceView.Renderer的onSurfaceCreated(); ... 回调GLSurfaceView.Renderer的onSurfaceChanged(); ... 回调GLSurfaceView.Renderer的onDrawFrame(); ... mEglHelper.swap();//对应于上面完整流程中的(5)(7) }}
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从上面我们的分析得知 GLSurfaceView 中的 GLThread 就是一个普通的线程，只不过它按照了 OpenGL 绘图的完整流程正确地操作了下来，因此它有 OpenGL 的绘图能力。那么，如果我们自己创建一个线程，也按这样的操作方法，那我们也可以在自己创建的线程里绘图吗？答案是肯定的(这不正是 EGL 的接口意义)，下面我会给出 EGL 在 Native C/C++中的实现。
Native - EGL
Android Native 环境中并不存在现成的 EGL 环境，所以我们在进行 OpenGL 的 NDK 开发时就必须自己实现 EGL 环境，那么如何实现呢，我们只需要参照 GLSurfaceView 中的 GLThread 的写法就能实现 Native 中的 EGL
PS
以下的内容可能需要你对 C/C++以及 NDK 有一定熟悉
第 1 步实现类似于 Java GLSurfaceView 中的 GLThread 的功能
gl_render.h
class GLRender { private: const char *TAG = "GLRender"; //OpenGL渲染状态 enum STATE { NO_SURFACE, //没有有效的surface FRESH_SURFACE, //持有一个为初始化的新的surface RENDERING, //初始化完毕，可以开始渲染 SURFACE_DESTROY, //surface销毁 STOP //停止绘制 }; JNIEnv *m_env = NULL; //线程依附的jvm环境 JavaVM *m_jvm_for_thread = NULL; //Surface引用，必须要使用引用，否则无法在线程中操作 jobject m_surface_ref = NULL; //本地屏幕 ANativeWindow *m_native_window = NULL; //EGL显示表面 EglSurface *m_egl_surface = NULL; int m_window_width = 0; int m_window_height = 0; // 绘制代理器 ImageRender *pImageRender; //OpenGL渲染状态 STATE m_state = NO_SURFACE; // 初始化相关的方法 void InitRenderThread(); bool InitEGL(); void InitDspWindow(JNIEnv *env); // 创建/销毁 Surface void CreateSurface(); void DestroySurface(); // 渲染方法 void Render(); void ReleaseSurface(); void ReleaseWindow(); // 渲染线程回调方法 static void sRenderThread(std::shared_ptr<GLRender> that); public: GLRender(JNIEnv *env); ~GLRender(); //外部传入Surface void SetSurface(jobject surface); void Stop(); void SetBitmapRender(ImageRender *bitmapRender); // 释放资源相关方法 void ReleaseRender(); ImageRender *GetImageRender();};
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gl_render.cpp
//构造函数GLRender::GLRender(JNIEnv *env) { this->m_env = env; //获取JVM虚拟机，为创建线程作准备 env->GetJavaVM(&m_jvm_for_thread); InitRenderThread();}//析构函数GLRender::~GLRender() { delete m_egl_surface;}
//初始化渲染线程void GLRender::InitRenderThread() { // 使用智能指针，线程结束时，自动删除本类指针 std::shared_ptr<GLRender> that(this); std::thread t(sRenderThread, that); t.detach();}
//线程回调函数void GLRender::sRenderThread(std::shared_ptr<GLRender> that) { JNIEnv *env; //(1) 将线程附加到虚拟机，并获取env if (that->m_jvm_for_thread->AttachCurrentThread(&env, NULL) != JNI_OK) { LOGE(that->TAG, "线程初始化异常"); return; } // (2) 初始化 EGL if (!that->InitEGL()) { //解除线程和jvm关联 that->m_jvm_for_thread->DetachCurrentThread(); return; } //进入循环 while (true) { //根据OpenGL渲染状态进入不同的处理 switch (that->m_state) { //刷新Surface，从外面设置Surface后m_state置为该状态，说明已经从外部(java层)获得Surface的对象了 case FRESH_SURFACE: LOGI(that->TAG, "Loop Render FRESH_SURFACE") // (3) 初始化Window that->InitDspWindow(env); // (4) 创建EglSurface that->CreateSurface(); // m_state置为RENDERING状态进入渲染 that->m_state = RENDERING; break; case RENDERING: LOGI(that->TAG, "Loop Render RENDERING") // (5) 渲染 that->Render(); break; case STOP: LOGI(that->TAG, "Loop Render STOP") //(6) 解除线程和jvm关联 that->ReleaseRender(); that->m_jvm_for_thread->DetachCurrentThread(); return; case SURFACE_DESTROY: LOGI(that->TAG, "Loop Render SURFACE_DESTROY") //(7) 释放资源 that->DestroySurface(); that->m_state = NO_SURFACE; break; case NO_SURFACE: default: break; } usleep(20000); }}
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我们定义的 GLRender 各个流程代码里已经标注了步骤，虽然代码量比较多，但是我们的 c++ class 分析也是跟 java 类似，
PS 上图中的(3)(4)等步骤对应于代码中的步骤注释
(1)将线程附加到虚拟机，并获取env
这一步简单明了，我们往下看
EGL 封装准备
我们在上一篇就知道了 EGL 的一些基础知识，EGLDiaplay,EGLConfig,EGLSurface,EGLContext，我们需要把这些基础类进行封装，那么如何进行封装呢，我们先看一下对于我们上篇文章中自定义的 GLRender 类需要什么 gl_render.h
//Surface引用，必须要使用引用，否则无法在线程中操作jobject m_surface_ref = NULL;//本地屏幕ANativeWindow *m_native_window = NULL;//EGL显示表面 注意这里是我们自定义的EglSurface包装类而不是系统提供的EGLSurface哦EglSurface *m_egl_surface = NULL;
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对于 gl_render 来说输入的是外部的Surface对象，我们这里的是jobject m_surface_ref,那么输出需要的是ANativeWindow,EglSurface
关于ANativeWindow可以查看官方文档ANativeWindow
那么EglSurface呢，
egl_surface.h
class EglSurface {private: const char *TAG = "EglSurface"; //本地屏幕 ANativeWindow *m_native_window = NULL; //封装了EGLDisplay EGLConfig EGLContext的自定义类 EglCore *m_core; //EGL API提供的 EGLSurface EGLSurface m_surface;}
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可以看到我们上面的定义的思想也是 V(View)和 C(Controller)进行了分离。
egl_core.h
class EglCore {private: const char *TAG = "EglCore"; //EGL显示窗口 EGLDisplay m_egl_dsp = EGL_NO_DISPLAY; //EGL上下文 EGLContext m_egl_context = EGL_NO_CONTEXT; //EGL配置 EGLConfig m_egl_config;}
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有了上面的准备工作后，我们就跟着流程图的步骤来一步步走
(2)初始化 EGL
gl_render.cpp
bool GLRender::InitEGL() { //创建EglSurface对象 m_egl_surface = new EglSurface(); //调用EglSurface的init方法 return m_egl_surface->Init();}
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egl_surface.cpp
PS 我们上面也说了 EGL 的初始化主要是对 EGLDisplay EGLConfig EGLContext 的操作，所以现在是对 EGLCore 的操作
EglSurface::EglSurface() { //创建EGLCore m_core = new EglCore();}
bool EglSurface::Init() { //调用EGLCore的init方法 return m_core->Init(NULL);}
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egl_core.cpp
EglCore::EglCore() {}
bool EglCore::Init(EGLContext share_ctx) { if (m_egl_dsp != EGL_NO_DISPLAY) { LOGE(TAG, "EGL already set up") return true; } if (share_ctx == NULL) { share_ctx = EGL_NO_CONTEXT; } //获取Dispaly m_egl_dsp = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY); if (m_egl_dsp == EGL_NO_DISPLAY || eglGetError() != EGL_SUCCESS) { LOGE(TAG, "EGL init display fail") return false; } EGLint major_ver, minor_ver; //初始化egl EGLBoolean success = eglInitialize(m_egl_dsp, &major_ver, &minor_ver); if (success != EGL_TRUE || eglGetError() != EGL_SUCCESS) { LOGE(TAG, "EGL init fail") return false; } LOGI(TAG, "EGL version: %d.%d", major_ver, minor_ver) //获取EGLConfig m_egl_config = GetEGLConfig(); const EGLint attr[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL_NONE}; //创建EGLContext m_egl_context = eglCreateContext(m_egl_dsp, m_egl_config, share_ctx, attr); if (m_egl_context == EGL_NO_CONTEXT) { LOGE(TAG, "EGL create fail, error is %x", eglGetError()); return false; } EGLint egl_format; success = eglGetConfigAttrib(m_egl_dsp, m_egl_config, EGL_NATIVE_VISUAL_ID, &egl_format); if (success != EGL_TRUE || eglGetError() != EGL_SUCCESS) { LOGE(TAG, "EGL get config fail, error is %x", eglGetError()) return false; } LOGI(TAG, "EGL init success") return true;}
EGLConfig EglCore::GetEGLConfig() { EGLint numConfigs; EGLConfig config;
//希望的最小配置， static const EGLint CONFIG_ATTRIBS[] = { EGL_BUFFER_SIZE, EGL_DONT_CARE, EGL_RED_SIZE, 8,//R 位数 EGL_GREEN_SIZE, 8,//G 位数 EGL_BLUE_SIZE, 8,//B 位数 EGL_ALPHA_SIZE, 8,//A 位数 EGL_DEPTH_SIZE, 16,//深度 EGL_STENCIL_SIZE, EGL_DONT_CARE, EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT, EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT, EGL_NONE // the end 结束标志 }; //根据你所设定的最小配置系统会选择一个满足你最低要求的配置，这个真正的配置往往要比你期望的属性更多 EGLBoolean success = eglChooseConfig(m_egl_dsp, CONFIG_ATTRIBS, &config, 1, &numConfigs); if (!success || eglGetError() != EGL_SUCCESS) { LOGE(TAG, "EGL config fail") return NULL; } return config;}
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（3）创建 Window
gl_render.cpp
void GLRender::InitDspWindow(JNIEnv *env) { //传进来的Surface对象的引用 if (m_surface_ref != NULL) { // 初始化窗口 m_native_window = ANativeWindow_fromSurface(env, m_surface_ref);
// 绘制区域的宽高 m_window_width = ANativeWindow_getWidth(m_native_window); m_window_height = ANativeWindow_getHeight(m_native_window);
//设置宽高限制缓冲区中的像素数量 ANativeWindow_setBuffersGeometry(m_native_window, m_window_width, m_window_height, WINDOW_FORMAT_RGBA_8888);
LOGD(TAG, "View Port width: %d, height: %d", m_window_width, m_window_height) }}
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(4)创建 EglSurface 并绑定到线程
gl_render.cpp
void GLRender::CreateSurface() { m_egl_surface->CreateEglSurface(m_native_window, m_window_width, m_window_height); glViewport(0, 0, m_window_width, m_window_height);}
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egl_surface.cpp
/** * * @param native_window 传入上一步创建的ANativeWindow * @param width * @param height */void EglSurface::CreateEglSurface(ANativeWindow *native_window, int width, int height) { if (native_window != NULL) { this->m_native_window = native_window; m_surface = m_core->CreateWindSurface(m_native_window); } else { m_surface = m_core->CreateOffScreenSurface(width, height); } if (m_surface == NULL) { LOGE(TAG, "EGL create window surface fail") Release(); } MakeCurrent();}
void EglSurface::MakeCurrent() { m_core->MakeCurrent(m_surface);}
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egl_core.cpp
EGLSurface EglCore::CreateWindSurface(ANativeWindow *window) { //调用EGL Native API创建Window Surface EGLSurface surface = eglCreateWindowSurface(m_egl_dsp, m_egl_config, window, 0); if (eglGetError() != EGL_SUCCESS) { LOGI(TAG, "EGL create window surface fail") return NULL; } return surface;}
void EglCore::MakeCurrent(EGLSurface egl_surface) { //调用EGL Native API 绑定渲染环境到当前线程 if (!eglMakeCurrent(m_egl_dsp, egl_surface, egl_surface, m_egl_context)) { LOGE(TAG, "EGL make current fail"); }}
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(5)渲染
gl_render.cpp
void GLRender::Render() { if (RENDERING == m_state) { pImageRender->DoDraw();//画画画.... m_egl_surface->SwapBuffers(); }}
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egl_surface.cpp
void EglSurface::SwapBuffers() { m_core->SwapBuffer(m_surface);}
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egl_core.cpp
void EglCore::SwapBuffer(EGLSurface egl_surface) { //调用EGL Native API eglSwapBuffers(m_egl_dsp, egl_surface);}
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后面的停止与销毁就交给读者自行研究了。
代码
EGLDemoActivity.java
EGL Native
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