Android NDK图形API篇

前言

我们知道，在游戏和多媒体领域，图形和图像的处理速度和性能至关重要，在Java层处理图形、图像速度又比较慢，不能满足实际的需要，这时候我们就可以借助原生图形API来让自己的游戏和多媒体应用表现更出色。

本篇重点介绍原生图形API的相关知识，并通过一些示例，让大家更好的掌握原生图形API的相关知识。

原生图形API

原生图形API的种类

l JNI图形API也叫位图API

l Open GL ES API

l 原生Window API

JNI图形API也叫位图API

需要引用的头文件

#include <android/bitmap.h>

需要引用的so库

jnigraphics.so

JNI图形API函数解析

获取Bitmap对象信息

int AndroidBitmap_getInfo(JNIEnv* env, jobject jbitmap, AndroidBitmapInfo*info);

enum AndroidBitmapFormat {ANDROID_BITMAP_FORMAT_NONE      = 0,ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888 = 1,ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGB_565   = 4,ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_4444 = 7,ANDROID_BITMAP_FORMAT_A_8       = 8,
};typedef struct {uint32_t    width;uint32_t    height;uint32_t    stride;int32_t     format;uint32_t    flags;      // 0 for now
} AndroidBitmapInfo;

函数解析

env，指JNIEnv结构体指针

jbitmap，指android的Bitmap对象

info，指AndroidBitmapInfo结构体指针

如果函数调用成功，返回0，否则返回-1

示例代码

AndroidBitmapInfo info;
int result=AndroidBitmap_getInfo(env,bitmap,&info);

锁定Bitmap像素缓存

int AndroidBitmap_lockPixels(JNIEnv* env, jobject jbitmap, void** addrPtr);

函数解析

env，指JNIEnv结构体指针

jbitmap，指android的Bitmap对象

addrPtr，指指向jbitmap对象的像素数据指针

如果函数调用成功，返回0，否则返回-1

示例代码

int32_t *buffer=0;
result=AndroidBitmap_lockPixels(env,bitmap,(void**)&buffer);

解锁Bitmap像素缓存

int AndroidBitmap_unlockPixels(JNIEnv* env, jobject jbitmap);

函数解析

env，指JNIEnv结构体指针

jbitmap，指android的Bitmap对象

如果函数调用成功，返回0，否则返回-1

示例代码

AndroidBitmap_unlockPixels(env,bitmap);

JNI图形API示例

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_kgdwbb_jnistudy_MainActivity_render(JNIEnv* env, jobject thiz,jobject bitmap,jobject bitmap2){
    int32_t *buffer=0;
    AndroidBitmapInfo info;
    int result=AndroidBitmap_getInfo(env,bitmap,&info);

result=AndroidBitmap_lockPixels(env,bitmap,(void**)&buffer);

int32_t *data=0;
   result=AndroidBitmap_lockPixels(env,bitmap2,(void**)&data);
    long len= sizeof(int)*info.width*info.height;
    //memcpy(buffer,data,len);
    memmove(buffer,data,len);
    AndroidBitmap_unlockPixels(env,bitmap2);
   AndroidBitmap_unlockPixels(env,bitmap);
}

其中bitmap是一个动态生成的bitmap，没有位图数据，bitmap2是一个真实的图像bitmap，这个例子要做的就是把bitmap2的位图数据复制到bitmap的位图数据所指向的地址空间里面。

Open GL ES API

需要引用的头文件

Open GL ES 1.x头文件

#include <GLES/gl.h>

#include <GLES/glext.h>

Open GL ES 2.x头文件

#include <GLES2/gl2.h>

#include <GLES2/gl2ext.h>

需要引用的so库

Open GL ES 1.x库文件

GLESV1_CM.so

Open GL ES 2.x库文件

GLESv2.so

GLSurfaceView

如果原生代码需要使用Open GL ES的相关函数来进行view的渲染，在android端需要使用GLSurfaceView进显示渲染后的内容

Open GL ES API函数解析

关于Open GL ES API，由于这个函数库比较大，涉及的函数比较多，请大家参考专业的Open GL ES相关的书籍，这里就不再介绍了。

Open GL ES API示例

请大家参考Open GL ES的相关书箱或者官方教程

原生Window API

需要引用的头文件

#include <android/native_window.h>

#include<android/native_window_jni.h>

需要引用的so库

android.so

原生Window API函数解析

从Surface对象中检索原生Window

ANativeWindow* ANativeWindow_fromSurface(JNIEnv* env, jobject surface);

函数解析

env，指JNIEnv结构体的指针

suerface，指向android的Surface对象

如果函数调用成功，返回指向ANativeWindow的指针，否则返回NULL

获取原生Window实例中的引用

void ANativeWindow_acquire(ANativeWindow* window);

函数解析

window，指通过ANativeWindow_fromSurface函数获取的ANativeWindow指针

这个函数的功能就是防止引用的surface对象被删除，获取一个指向surface对象的引用

释放原生Window实例中的引用

void ANativeWindow_release(ANativeWindow* window);

函数解析

window，指通过ANativeWindow_fromSurface函数获取的ANativeWindow指针

这个函数的功能就是释放通过ANativeWindow_acquire函数获取的surface对象的引用

检索原生Window的信息

获取原生window的宽度

int32_t ANativeWindow_getWidth(ANativeWindow* window);

函数解析

window，指通过ANativeWindow_fromSurface函数获取的ANativeWindow指针

如果调用成功，返回原生window的宽度，否则返回-1

获取原生window的高度

int32_t ANativeWindow_getHeight(ANativeWindow* window);

函数解析

window，指通过ANativeWindow_fromSurface函数获取的ANativeWindow指针

如果调用成功，返回原生window的高度，否则返回-1

获取原生window的像素格式

int32_t ANativeWindow_getFormat(ANativeWindow* window);

函数解析

window，指通过ANativeWindow_fromSurface函数获取的ANativeWindow指针

如果函数调用成功，返回原生window的像素格式，否则返回-1

设置原生window缓冲区的几何形状

int32_t ANativeWindow_setBuffersGeometry(ANativeWindow* window,
int32_t width, int32_t height,int32_t format);

函数解析

window，指通过ANativeWindow_fromSurface函数获取的ANativeWindow指针

width，设置原生window的宽度

height，设置原生window的高度

format，设置原生window的像素格式

如果函数调用成功，返回0，否则，返回-1

锁定原生Window的缓冲区

typedef struct ANativeWindow_Buffer {
// The number ofpixels that are show horizontally.
int32_t width;

// The number ofpixels that are shown vertically.
int32_t height;

// The number of*pixels* that a line in the buffer takes in
// memory. This may be >= width.
int32_t stride;

// The format of thebuffer. One of WINDOW_FORMAT_*
int32_t format;

// The actual bits.
    void* bits;

    // Do not touch.
    uint32_t reserved[6];
} ANativeWindow_Buffer;

int32_t ANativeWindow_lock(ANativeWindow* window, ANativeWindow_Buffer*outBuffer,
ARect* inOutDirtyBounds);

函数解析

window，指通过ANativeWindow_fromSurface函数获取的ANativeWindow指针

outBuffer，指向ANativeWindow_Buffer结构体的指针，

inOutDirtyBounds，指向ARect结构体的指针，这个参数为可选参数

如果函数调用成功，返回0，否则，返回-1

释放原生Window的缓冲区

int32_t ANativeWindow_unlockAndPost(ANativeWindow* window);

函数解析

window，指通过ANativeWindow_fromSurface函数获取的ANativeWindow指针

如果函数调用成功，返回0，否则，返回-1

SurfaceView

在android层要想使用原生windowAPI，我们需要使用SurfaceView来和原生windowAPI配置，我们可以通过SurfaceView来获取原生windowAPI需要的surface对象

原生Window API示例

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_kgdwbb_jnistudy_MainActivity_render2(JNIEnv* env, jobject thiz,jobject surface,jobject bitmap){
    AndroidBitmapInfo info;
   AndroidBitmap_getInfo(env,bitmap,&info);
    int dataLen= sizeof(int) * info.width *info.height;

char *data=NULL;
AndroidBitmap_lockPixels(env,bitmap,(void**)&data);
AndroidBitmap_unlockPixels(env,bitmap);

ANativeWindow *window=ANativeWindow_fromSurface(env,surface);
//    intwidth=ANativeWindow_getWidth(window);
//    intheight=ANativeWindow_getHeight(window);
//    intformat=ANativeWindow_getFormat(window);
//   ANativeWindow_setBuffersGeometry(window,width,height,format);

ANativeWindow_acquire(window);

ANativeWindow_BufferwindowBuffer;
ANativeWindow_lock(window,&windowBuffer,NULL);

dataLen= sizeof(int)*windowBuffer.width*windowBuffer.height;

if (windowBuffer.bits != NULL) {
        //memcpy(windowBuffer.bits,data, dataLen);
        if (windowBuffer.width == windowBuffer.stride) {
            memcpy(windowBuffer.bits, data, dataLen);
        } else {
            int offset=windowBuffer.stride-windowBuffer.width;
            for (int ii=0; ii <windowBuffer.height*2; ii++) {
                char *srcPointer = data+ windowBuffer.width * ii*2;
                char *dstPointer = ((char *)windowBuffer.bits) + windowBuffer.stride * ii*2;

memcpy(dstPointer,srcPointer, windowBuffer.stride*2);
            }
        }
    }

ANativeWindow_release(window);

ANativeWindow_unlockAndPost(window);
}

结束语

本篇介绍了android NDK三种原生图形API，各有所长，大家可以根据需要来选用，对于最强大最复杂的Open GL ES的内容，本篇暂时不作深入介绍，有兴趣的同学可以参考其它Open GL ES的专业书籍或教程来系统的学习。

Android NDK提供的这三种强大的图形API，让我们可以在游戏和多媒体领域充分发挥我们所长，设计和开发中精美的作品。

本篇文章只是抛砖引玉，大家如果想在图形图像领域有所成就，仅仅学习本篇文章是远远不够的。大家还需要在图形图像领域进行更深入的学习和研究。

最后，祝大家在NDK原生技术领域越走越远，都能成为NDK原生应用开发专家。