Surface 和 SurfaceHolder
Surface 对象使应用能够渲染要在屏幕上显示的图像。通过 SurfaceHolder 接口，应用可以编辑和控制 Surface。Surface 通过 BufferQueue 机制在生产者和消费者之间传递图像缓冲区。生产者可以是CPU绘图程序（如Canvas）、GLES渲染器或视频解码器，消费者通常是显示器（SurfaceFlinger）
Surface
Surface是一个接口，供生产者和消费者交换缓冲区。
用于显示 Surface的BufferQueue通常配置为三重缓冲。缓冲区是按需分配的，因此，如果生产方足够缓慢地生成缓冲区（例如在 60 fps 的显示屏上以 30 fps 的速度缓冲）, 队列中可能只有两个分配的缓冲区。按需分配缓冲区有助于最大限度地减少内存消耗。可以在 dumpsys SurfaceFlinger 的输出中看到每个层级关联的缓冲区的摘要。
大多数客户端使用 OpenGL ES 或 Vulkan 渲染到Surface上，但是，有些客户端使用画布渲染到 Surface 上。
BufferQueue
BufferQueue 是Android系统中用于管理图形缓冲区（通常是位图）的一个核心组件，它在生产者（如应用程序的绘图线程）和消费者（如SurfaceFlinger，负责合成并显示最终图像到屏幕上）之间起到桥梁作用。当生产方（如应用）首次请求缓冲区（通过调用lockCanvas()）时，BufferQueue会确保分配一个新的缓冲区（或者复用一个空闲的缓冲区），并将其内容清零，以避免数据泄露和视觉残留，保证隐私和安全。
画布渲染
画布渲染实现由Skia图形库提供。如果要绘制一个矩形，可以调用 Canvas API, 它会在缓冲区中适当地设置字节。为了确保绘制过程的安全性，不会在缓冲区正在被显示时进行写入，必须锁定该缓冲区以进行访问。您可以使用以下命令处理画布锁：
lockCanvas()可锁定缓冲区以在 CPU 上渲染，并返回用于绘图的画布。unlockCanvasAndPost()可解锁缓冲区并将其发送到合成器。lockHardwareCanvas()可锁定缓冲区以在 GPU 上渲染，并返回用于绘图的画布。
WARNING
注意：当应用通过 lockCanvas() 锁定 Surface 时，所获得的画布一概不会获得硬件加速。
DANGER
注意：如果调用 lockCanvas()，则无法使用 GLES 在 Surface 上绘图或从视频解码器向其发送帧。lockCanvas() 会将 CPU 渲染程序连接到 BufferQueue 的生产方，直到 Surface 被销毁时才会断开连接。与大多数生产方（如 GLES 或 Vulkan）不同，基于画布的 CPU 渲染程序无法在断开连接后重新连接到 Surface。
一旦 lockCanvas() 被调用，Canvas 通过 CPU 直接访问缓冲区。这会占用缓冲区，使得 GLES 无法再使用相同的缓冲区进行绘图操作。 视频解码器也需要使用 BufferQueue 来传递解码后的帧。如果 Surface 已被 lockCanvas() 占用，解码器就无法使用该 Surface 进行帧传递。 调用 lockCanvas() 后，CPU 渲染程序成为 BufferQueue 的生产方，直到 Surface 被销毁时才会断开连接。
缓冲区的复用与初始化 生产方每次完成一帧的绘制后，会通过unlockCanvasAndPost()将缓冲区提交给消费者。如果生产方再次请求缓冲区，BufferQueue可能会复用之前提交过的缓冲区，而不是每次都创建新的缓冲区。这意味着，如果不进行任何绘制操作就解锁并发布缓冲区，屏幕上显示的将是上次绘制的内容，形成了一个“循环播放”之前的帧的效果。 Surface 锁定与解锁的细节 lockCanvas() 方法允许生产方（应用）锁定一个缓冲区用于绘制。此操作会返回一个Canvas对象，使得应用可以在这个缓冲区上执行绘图指令。
如果在锁定时指定了脏区域（即需要更新的屏幕区域），这实际上是一种优化手段，意味着只有指定区域内的像素会被修改，而其他区域则保持不变，从而减少不必要的重绘和提升性能。
unlockCanvasAndPost() 释放锁并通知BufferQueue这一帧已经准备完毕，可以被消费。如果指定了脏区域，系统会在后台处理时仅更新这些区域，这涉及到从上一帧的缓冲区复制非脏像素到当前帧的操作，以保持画面的连续性。
SurfaceFlinger 和 HWC 的作用 SurfaceFlinger 是Android系统中的一个服务，负责将来自不同应用的Surface（可以理解为一个可绘制的区域）组合在一起，形成最终的显示画面。它会从BufferQueue获取缓冲区，并与硬件Composer（HWC）协同工作，以高效地将图像输出到屏幕上。
Hardware Composer (HWC) 是硬件加速层，直接与显示硬件交互，负责实际的图像合成和输出。在某些情况下，如果只是从缓冲区读取内容而不做修改（比如某些屏幕截图或视频录制场景），因为没有写入操作，理论上不需要等待独占访问权，这样可以进一步提高效率。
SurfaceHolder
SurfaceHolder 的作用 所有权管理：SurfaceHolder允许应用程序与系统共享对Surface的控制权。这意味着多个组件或系统服务可以协调使用同一个Surface来展示内容，这对于复杂界面或需要底层渲染控制的场景特别重要，比如视频播放、游戏或自定义动画。
参数配置：通过SurfaceHolder接口，开发者可以获取和设置与Surface相关的参数，例如锁定画布进行绘图、设置格式、大小、以及监听Surface状态变化（如创建、销毁）等。这些操作对于实现动态图形内容的高效渲染和管理至关重要。
SurfaceView 的集成：SurfaceView是Android中一个特殊的视图组件，它包含一个Surface用于高效的图形渲染，并通过SurfaceHolder来暴露必要的控制接口。SurfaceView的设计目的是为了实现复杂的图形动画或视频播放，同时还能与其他UI元素平滑叠加，因为它有自己的Z轴顺序，可以在其他UI元素之上或之下独立绘制。
与View和MediaCodec的关系
View交互：虽然许多UI组件直接使用View来展示静态或简单的动态内容，但对于高性能或复杂的图形处理，直接操作Surface是更优的选择。这时，通过SurfaceHolder与SurfaceView结合，开发者可以在Surface上进行高效绘制，同时保持与常规UI组件的兼容性和交互性。
MediaCodec与Surface：MediaCodec是一个强大的API，用于编解码音频和视频数据。特别地，它可以直接将解码后的视频帧输出到一个Surface上，实现硬件加速的视频渲染。这意味着，开发者可以通过将MediaCodec与Surface（通常通过SurfaceHolder间接控制）配合使用，来实现实时高效的视频播放或处理，而无需先将数据复制到Bitmap等其他形式，大大提高了性能和效率。