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由于文章篇幅较长，将分为上、下两篇。上篇主要介绍小窗播放视频的原理，下篇主要介绍小窗播放视频的实现。

目前很多视频类App都有小窗播放功能，比如Youtube（如图1）、Facebook（如图2）等，不过它们的实现方式却不同。Youtube 是将视频播放View内嵌到应用内，优点是交互好；Facebook则是通过WindowManager添加视频播放View，同时支持应用内部和外部播放。

小窗播放视频功能在小窗和大屏之间切换时，视频类App通常一边执行交互动作一边播放视频。交互动作包括移动、缩放或者动画；这些App在播放时期望给用户平滑的过渡体验，流畅加载视频，不能有明显的卡顿。

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figcaption（图1 Youtube小窗播放视频）/figcaption

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figcaption（图2 Facebook小窗播放视频）/figcaption

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二、SurfaceView 和 GLSurfaceView

Android 中使用 MediaPlayer 播放视频时，一般采用 SurfaceView 、 GLSurfaceView 和 TextureView 。Youtube、Facebook用不同技术方案实现了小窗播放视频功能，它们共同点是都可以使用 SurfaceView 、 GLSurfaceView 和 TextureView 来播放视频。接下来分析三个视图用于小窗播放视频的原理。

SurfaceView继承自类View，但与其他View的子类不同的是它有独立的Surface，如下源码可以看出它包含一个Surface属性，即它不与宿主窗口共享同一个绘图表面。因此SurfaceView的UI可以在一个独立的线程中进行绘制。由于不会占用主线程资源，因此SurfaceView可以实现复杂而高效的UI。GLSurfaceView继承SurfaceView，作为SurfaceView的补充，加入了EGL的管理，并自带了渲染线程。它用于小窗播放时效果和SurfaceView类似。本文以下内容以SurfaceView为例分析独立的Surface对小窗播放会有什么影响。

通过Surface的类注释可以知道，Surface处理一块由Screen compositor管理的Raw buffer。而Screen compositor其实就是SurfaceFlinger服务。Surface字面意思就是绘图表面，可以理解为是UI的画布。

Android应用程序窗口需要请求SurfaceFlinger服务创建绘图表面（也就是Surface对象），同时窗口还需要被WindowManagerService管理；所以实际上窗口的绘图表面是通过两个Surface对象来描述，一个是应用程序进程创建的，另一个是由WindowManagerService创建的，这两个Surface对象对应于SurfaceFlinger服务的同一个Layer对象。

在应用程序进程这一侧，每一个应用程序窗口，如Activity，都有一个Surface对象，就是在ViewRootImpl对象的mSurface属性，这个Surface用来绘制应用程序窗口的UI，如下ViewRootImpl源码所示。当界面需要刷新时，窗口调用draw方法，向Surface请求canvas，执行绘画操作后再次提交给Surface完成屏幕显示。

在WindowManagerService服务这一侧，每一个窗口，都有一个对应的WindowState对象。其有一个属性mSurface，它负责设置窗口的位置、大小属性。例如，一个窗口的Z轴坐标大小要考虑到它的窗口类型，以及它与系统中的其它窗口的关系[2]。

SurfaceView有独立的绘图表面，那么SurfaceView又是怎么绘制在宿主窗口的呢？

上面说到每一个窗口在SurfaceFlinger服务中都对应有一个Layer，用来描述它的绘图表面。同时每一个SurfaceView在SurfaceFlinger服务中还对应有一个独立的Layer或者LayerBuffer，用来单独描述它的绘图表面，以区别于它的宿主窗口的绘图表面[3]。

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（图3 SurfaceView的Surface的创建过程）

接下来了解Surface创建过程，如图3的时序图所示，每当一个窗口需要刷新UI时，就会调用ViewRootImpl类的performTraversals方法。如果当前窗口的Surface还没有创建，或者已经失效，SurfaceView就会请求WindowManagerService服务创建一个新的Surface，它最终会调用updateWindow来完成Surface的创建。

如SurfaceView源码所示，它有一个mSurface属性，相比之下TextView或者Button等普通View会共用ViewRootImpl的Surface。

SurfaceView类的属性mWindowType描述的是SurfaceView的窗口类型，它的默认值等于 TYPE_APPLICATION_MEDIA ，用来显示多媒体的，如视频。SurfaceView还有另外一个类型 TYPE_APPLICATION_MEDIA_OVERLAY ，它是在视频上面显示Overlay的，它可以显示视字幕等信息。宿主窗口会遮挡这两个类型的SurfaceView，如果窗口嵌入这两类SurfaceView，那么它们的Z轴位置会低于该窗口的Z轴位置，显示在该窗口下面。如果mWindow等于null的话，那么就说明该SurfaceView还没有添加到WindowManagerService服务中去，然后调用addWithoutInputChannel添加到WindowManagerService服务中。

mSession.relayout()请求WindowManagerService服务对SurfaceView的UI进行布局。如果宿主窗口的绘制表面还未创建，或者需要重新创建，那么就会请求SurfaceFlinger服务为它创建一个新的Surface。由于这一步可能会修改SurfaceView的Surface，所以添加了mSurfaceLock锁，避免其它线程同时修改该Surface的内容。

执行完成上述步骤之后，SurfaceView的Surface的创建完成了。但是mWindowType为 TYPE_APPLICATION_MEDIA 或 TYPE_APPLICATION_MEDIA_OVERLAY 的SurfaceView会被宿主窗口挡住，如何解决这个问题，这就要了解SurfaceView“挖洞”原理。

当SurfaceView附加宿主窗口时，它的onAttachedToWindow会被调用。这个方法调用requestTransparentRegion请求在宿主窗口上设置透明区域，即请求在宿主窗口上挖洞，其实就是设置ViewRootImpl中Surface的透明度。而每当其宿主窗口刷新自己的UI的时候，就会调用ViewGroup的gatherTransparentRegion将所有嵌入在它里面的SurfaceView所设置的透明区域收集起来。然后再通知WindowManagerService为SurfaceView的gatherTransparentRegion方法设置一个总的透明区域。这就是SurfaceViewd的“挖洞”原理，如图4时序图所示。

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（图4 SurfaceView“挖洞”原理）

接下来结合ViewRootImpl类的requestTransparentRegion源码，来分析请求在宿主窗口上设置透明区域的过程。

当mView等于子View时，将mPrivateFlags的 View.REQUEST_TRANSPARENT_REGIONS 位设置为1，表示该窗口被设置了一块透明区域。当一个窗口被请求设置了一块透明区域之后，它的窗口属性就发生了变化，这时候除了要将与它所关联的ViewRootImpl对象的mWindowAttributesChanged值设置为true之外，还要调用该ViewRootImpl对象的requestLayout方法对窗口的UI进行重新布局和绘制。requestLayout最终会调用到另外一个方法performTraversals来实际执行刷新窗口UI的操作。

ViewRootImpl类的方法performTraversals是用来收集嵌入在它里面的SurfaceView所设置的透明区域的。它处于窗口的UI布局完成之后，窗口的UI绘制之前。这是因为窗口的UI布局完成之后，各个子视图的大小和位置才能确定下来，进而才能确定SurfaceView的透明区域的位置和大小。从顶层视图开始，从上到下收集每一个子视图所要设置的区域，最终收集到的总透明区域并保存在ViewRootImpl类的成员变量mTransparentRegion中。其中host是DecorView，它的gatherTransparentRegion方法重载了父类ViewGroup的gatherTransparentRegion方法。

ViewGroup的gatherTransparentRegion方法中，检测到有透明区域时，调用父类View的方法gatherTransparentRegion来检查当前视图容器是否需要绘制。如果需要绘制，说明当前视图的前景需要绘制，就会将它所占据的区域从参数region所占据的区域移除，以便可以显示当前视图的前景。然后调用每一个子视图的成员函数gatherTransparentRegion来继续往下收集透明区域。

SurfaceView类的方法gatherTransparentRegion中，先检测是否用作窗口面板以及mPrivateFlags的SKIP_DRAW位是不是1。如果都是，将它所占据的区域从参数region所描述的区域移除，region中剩下的就是透明区域。最后判断Surface的像素格式是否设置有透明值。如果有，返回false给ViewRootImpl，然后ViewRootImpl调用 sWindowSession.setTransparentRegion(mWindow, mTransparentRegion); 设置窗口为透明。这样就能看到SurfaceView了。

SurfaceView虽然具有独立的Surface，不过它仍然是宿主窗口的视图结构中的一个结点，因此，它仍然是可以参与到宿主窗口的绘制流程中去的。

在SurfaceView的draw和dispatchDraw方法中，参数canvas是建立在宿主窗口的Surface上的画布，因此在这块画布上绘制任何UI都是出现在宿主窗口的Surface上的。但如果当前正在处理的SurfaceView不是用作宿主窗口面板的时候，即属性mWindowType的值不等于 TYPE_APPLICATION_PANEL 的时候，SurfaceView的这两个方法只是简单地将它所占据的区域绘制为黑色。另外dispatchDraw还会调用另外一个方法updateWindow更新的UI，绘制自己的Sueface。

通过了解SurfaceView的创建过程、“挖洞”原理和绘制过程，可以了解到Surface对小窗播放视频的影响如下：

1）SurfaceView在宿主窗口下面，通过“挖洞”原理显示Surface。SurfaceView在做旋转时，画面不会跟随SurfaceView旋转。

2）同理，设置透明度或者执行透明值动画时，SurfaceView显示有问题。

3）SurfaceView绘制时会先绘制黑边，所以在移动或者缩放过程，在更新不及时时会看到黑边。

4）SurfaceView具有独立的Surface，它的UI绘制可以在独立的线程中进行，可以进行复杂的UI绘制。

由于SurfaceView不在View hierarchy中，View的一些缩放，透明度变化等方法无法使用。要实现这些功能就得使用TextureView，但TextureView有个缺点就是性能低耗电高。Android N对SurfaceView进行了更改，它对SurfaceView自身和它的内容改变做了同步处理，播放视频时不会出现之前难看的黑色条。SurfaceView因这个新特性不会出现黑色条，但它旋转时画面仍然不会跟随旋转，仍然不支持透明度。

如下源码所示，TextureView继承于View，并重载了View的draw()方法，它与其它的View一样在View hierarchy中管理与绘制。draw()方法中主要把SurfaceTexture中收到的图像数据作为纹理更新到对应的HardwareLayer中。SurfaceTexture.OnFrameAvailableListener用于通知TextureView有新数据。

根据以上信息，可以知道TextureView不同于SurfaceView，没有单独创建Surface，而是作为View hierarchy中的一个普通View，来进行移动，旋转，缩放，动画等，没有SurfaceView执行旋转、缩放时的缺点。值得注意的是TextureView必须在硬件加速的窗口中，通过HardwareLayer更新视图。它需要硬件加速层，这使得TextureView比SurfaceView更耗性能。 Android N上SurfaceView新特性的说明上，官方也推荐在不执行旋转、透明度、缩放时使用SurfaceView。

SurfaceView有独立的Surface，通过“挖洞”原理显示它。以致它在执行旋转时，画面不会跟随旋转；同时设置透明度或者执行透明值动画时，显示有问题。Android N以上的SurfaceView在视频进行缩放旋转时会同步变化，不会看到黑色边，官方推荐使用SurfaceView。TextureView作为普通View在View hierarchy中管理与绘制，更适用于小窗播放视频功能。但TextureView需要硬件加速层，使得TextureView比SurfaceView和GLSurfaceView更耗性能。

[1]、Surface（ ）

[2]、Android应用程序窗口（Activity）的绘图表面（Surface）的创建过程分析 （ ）

[3]、Android视图SurfaceView的实现原理分析（ ）

[4]、SurfaceView（ ）

小窗播放视频的原理和实现（下）

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