OpenGL、OpenGL ES、EGL三者的区别和联系

1. OpenGL、OpenGL ES、EGL三者的区别和联系？

OpenGL(Open Graphics Library): 开放图形库，主要用于2D、3D矢量图形的绘制。封装了一系列API用于图像绘制，OpenGL具有非常好的跨平台性，可在Windows、Linux、MacOS上使用，它依赖于硬件的支持，能够通过GPU高效绘制各种图形和动画。

OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems): OpenGL的简化版本，是以手持和移动设备为目标的高级3D图形图像API。OpenGL ES去除了一些OpenGL中移动端用不到的冗余功能，是目前主流的智能手机图形API，目前支持的平台包括：iOS、Android、BlackBerry、bada、Linux、Windows等。

EGL: OpenGL ES API没有提供如何创建渲染上下文或者上下文如何链接到原生窗口。EGL是渲染API和原生窗口系统之间的接口，比如OpenGL ES和各个平台。iOS系统是唯一支持OpenGL ES但不支持EGL的平台，因为苹果提供了一套自己的EGL API实现，称为EAGL。这有些类似与我们日常开发中对第三方库的二次封装，OpenGL/OpenGL ES对于苹果来说就是他们的第三方库。

2. 什么是OpenGL上下文？

OpenGL是一个状态机，它拥有非常多的状态变量，并且每个状态变量都有默认值。

OpenGL在渲染的时候需要一个Context来记录OpenGL渲染需要的所有信息和状态，可以把它理解成一个大的结构体，里面记录了当前绘制使用的颜色、是否有光照计算以及开启的光源等非常多我们使用OpenGL函数调用设置的状态和状态属性。

在程序中，我们设置的各种状态和默认状态会一直生效，直到我们再次修改它们。

OpenGL的绘制命令都是作用在当前的Context上，这个Current Context是一个线程私有（thread-local）的变量，也就是说如果我们在线程中绘制，那么需要为该线程指定一个Current Context的，当多个线程参与绘制任务时，需要原线程解绑再重新绑定新的线程。多个线程不能同时指定同一个Context为Current Context，否则会导致崩溃。

3. 什么是固定管线和可编程管线？

根据渲染管线的类型，OpenGLES可以被分为固定管线和可编程管线两类。

固定渲染管线的OpenGLES不需要也不允许你自己去定义顶点渲染和像素渲染的具体逻辑，它内部已经固化了一套完整的渲染流程，只需要开发者在CPU代码端输入渲染所需要的参数并指定特定的开关，就能完成不同的渲染。

可编程渲染管线的OpenGLES版本必须由开发者自行实现渲染流程，否则无法绘制出最终的画面。开发者可以根据自己的具体需要来编写顶点渲染(Vertex Shader)和像素渲染(Fragment Shader)中的具体逻辑，可最大程度的简化渲染管线的逻辑以提高渲染效率，也可自己实现特定的算法和逻辑来渲染出固定管线无法渲染的效果。

4. OpenGL多线程绘制方式？

实现效果: OpenGL开启两个线程，一个线程用于绘制，另一个线程用于加载纹理。
实现方法: OpenGL是单线程的，其他线程不能访问另外线程的纹理资源，但是，如果两个线程共享上下文，就可以访问彼此的纹理资源。
绘制线程: 创建两个上下文

// 只有主要代码

...

context = eglCreateContext(display, config, NULL, ctxAttribs);

context1 = eglCreateContext(display, config, context, ctxAttribs);

...

eglMakeCurrent(display, eglSurface, eglSurface, context)；

加载纹理线程: 绑定绘制线程中两个上下文中的一个

eglMakeCurrent(display, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, context1);

5. EGL初始化流程

要在Android平台实现OpenGL渲染，需要完成一系列的EGL操作，主要为下面几步：

    获取显示设备(EGLDisplay): 获取将要用于显示的设备，有些系统具有多个显示器，会存在多个Display。在Android上通过调用EGL10的eglGetDisplay(Object native_display)方法获得EGLDisplay对象，通常传入的参数为EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY。

    初始化EGL: 调用EGL10的eglInitialize(EGLDisplay display, int[] major_minor)方法完成初始化操作。display参数即为上一步获取的对象，major_minor传入的是一个int数组，通常传入的是一个大小为2的数组，表示EGL的版本信息。

    选择Config配置: 调用EGL10的eglChooseConfig(EGLDisplay display, int[] attrib_list, EGLConfig[] configs, int config_size, int[] num_config)方法，参数1、2其意明显，参数3用于存放输出的configs，参数4指定最多输出多少个config，参数5由EGL系统写入，表明满足attributes的config一共有多少个。

    创建EGL环境(EGLContext): eglCreateContext(EGLDisplay display, EGLConfig config, EGLContext share_context, int[] attrib_list);参数1即为上面获取的Display,参数2为上一步chooseConfig传入的configs，share_context,是否有context共享，共享的contxt之间亦共享所有数据,通常设置为EGL_NO_CONTEXT代表不共享。attrib_list为int数组 {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,EGL10.EGL_NONE };中间的2代表的是OpenGL ES的版本。

    创建EGLSurface: eglCreateWindowSurface(EGLDisplay display, EGLConfig config, Object native_window, int[] attrib_list);参数1、2均为上述步骤得到的结果，参数3为上层创建的用于绘制内容的surface对象，参数4常设置为null。

    设置OpenGL的渲染环境: eglMakeCurrent(EGLDisplay display, EGLSurface draw, EGLSurface read, EGLContext context);该方法的参数意义很明确，该方法在异步线程中被调用，该线程也会被成为GL线程，一旦设定后，所有OpenGL渲染相关的操作都必须放在该线程中执行。

通过上述6步操作，就完成了EGL的初始化设置，便可以进行OpenGL的渲染操作。

6. EGLDisplay、EGLSurface和EGLContext三者的区别与联系？

EGL 是 OpenGL ES 渲染 API 和本地窗口系统(native platform window system)之间的一个中间接口层，它主要由系统制造商实现。为了让OpenGL ES能够绘制在当前设备上，需要EGL作为OpenGL ES与设备的桥梁。以Android系统来举例：

EGLDisplay、EGLSurface和EGLContext分别对应于上图中的Display、Surface和Context，它们分贝对应于不同的底层物理设备和存储方式。

7. Surface、SurfaceView和SurfaceHolder三者的联系

Surface: 每个Surface都是双缓冲，它有一个backBuffer和一个frontBuffer，Surface中创建了Canvas对象，用来管理Surface绘图操作，Canvas对应Bitmap，存储Surface中的内容。

SurfaceView: SurfaceView是视图类View的子类，且实现了Parcelable接口，其中内嵌了一个专门用于绘制的Surface，SurfaceView可以控制这个Surface的格式和尺寸，以及Surface的绘制位置。可以理解为Surface就是管理数据的地方，SurfaceView就是展示数据的地方，而我们就是通过SurfaceView看到的Surface的部分或者全部内容，再换句话说就是Surface是用通过SurfaceView才能展示其中的内容，二者的关系图如下：

SurfaceView和View最本质的区别在于：SurfaceView支持在单独线程中重新绘制画面，而View必须在UI的主线程中更新画面。

SurfaceHolder: SurfaceHolder是一个接口，其作用类似于一个Surace的监听器，提供访问和控制Surface的方法。SurfaceView中调用getHolder方法，可以获得当前SurfaceView中的Surface对应的SurfaceHolder。

从设计模式的角度来看，Surface、SurfaceView和SurfaceHolder实质上就是广为人知的MVC，即Model-View-Controller。Model就是模型的意思，或者说是数据模型，或者更简单地说就是数据，也就是这里的Surface；View即视图，代表用户交互界面，也就是这里的SurfaceView；SurfaceHolder很明显可以理解为MVC中的Controller（控制器）。这样再看三者之间的关系就清楚了很多。

8. SurfaceView、GLSurfaceView、SurfaceTexture、TextureView的区别与联系

SurfaceView是一个有自己Surface的View。它的渲染可以放在单独线程而不是主线程中。其缺点是不能做变形和动画。

GLSurfaceView作为SurfaceView的补充，可以看作是SurfaceView的一种典型使用模式。在SurfaceView的基础上，它加入了EGL的管理，并自带了渲染线程。另外它定义了用户需要实现的Render接口，提供了用Strategy pattern更改具体Render行为的灵活性。

SurfaceTexture可以用作非直接输出的内容流，这样就提供二次处理的机会。与SurfaceView直接输出相比，这样会有若干帧的延迟。同时，由于它本身管理BufferQueue，因此内存消耗也会稍微大一些。

TextureView是一个可以把内容流作为外部纹理输出在上面的View。它本身需要是一个硬件加速层。事实上TextureView本身也包含了SurfaceTexture。它与SurfaceView+SurfaceTexture组合相比可以完成类似的功能（即把内容流上的图像转成纹理，然后输出）。区别在于TextureView是在View hierachy中做绘制，因此一般它是在主线程上做的（在Android 5.0引入渲染线程后，它是在渲染线程中做的）。而SurfaceView+SurfaceTexture在单独的Surface上做绘制，可以是用户提供的线程，而不是系统的主线程或是渲染线程。