OpenGL 之 EGL 使用实践
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OpenGL 是跨平台的、专业的图形编程接口，而接口的实现是由厂商来完成的。
而当我们使用这组接口完成绘制之后，要把结果显示在屏幕上，就要用到 EGL 来完成这个转换工作。
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，它也主要由厂商来实现。EGL 提供了如下机制：
- 与设备的原生窗口系统通信
- 查询绘图表面的可用类型和配置
- 创建绘图表面
- 在 OpenGL ES 和其他图形渲染 API 之间同步渲染
- 管理纹理贴图等渲染资源
为了让 OpenGL ES 能够绘制在当前设备上，我们需要 EGL 作为 OpenGL ES 与设备的桥梁。
我们可以直接用 GLSurfaceView 来进行 OpenGL 的渲染，就是因为在 GLSurfaceView 的内部已经完成了对 EGL 的使用封装，当然我们也可以封装自己的 EGL 环境。
EGL 使用实践
EGL 的使用要遵循一些固定的步骤，按照这些步骤去配置、创建、渲染、释放。
- 创建与本地窗口系统的连接
- 调用 eglGetDisplay 方法得到 EGLDisplay
- 初始化 EGL 方法
- 调用 eglInitialize 方法初始化
- 确定渲染表面的配置信息
- 调用 eglChooseConfig 方法得到 EGLConfig
- 创建渲染上下文
- 通过 EGLDisplay 和 EGLConfig ，调用 eglCreateContext 方法创建渲染上下文，得到 EGLContext
- 创建渲染表面
- 通过 EGLDisplay 和 EGLConfig ，调用 eglCreateWindowSurface 方法创建渲染表面，得到 EGLSurface
- 绑定上下文
- 通过 eglMakeCurrent 方法将 EGLSurface、EGLContext、EGLDisplay 三者绑定，接下来就可以使用 OpenGL 进行绘制了。
- 交换缓冲
- 当用 OpenGL 绘制结束后，使用 eglSwapBuffers 方法交换前后缓冲，将绘制内容显示到屏幕上
- 释放 EGL 环境
- 绘制结束，不再需要使用 EGL 时，取消 eglMakeCurrent 的绑定，销毁 EGLDisplay、EGLSurface、EGLContext。
如果对 EGLDisplay、EGLSurface 、EGLContext 这些抽象概念傻傻分不清楚，可以参考这幅图：
其中：
- Display(EGLDisplay) 是对实际显示设备的抽象
- Surface（EGLSurface）是对用来存储图像的内存区域
- FrameBuffer 的抽象，包括 Color Buffer， Stencil Buffer ，Depth Buffer
- Context (EGLContext) 存储 OpenGL ES绘图的一些状态信息
使用 EGL 的具体步骤如下：
创建与本地窗口系统的连接
通过 eglGetDisplay 方法创建与本地窗口系统的连接，返回的是 EGLDisplay 类型对象，可以把它抽象理解成设备的显示屏幕。
private EGLDisplay mEGLDisplay = EGL14.EGL_NO_DISPLAY;
// 创建与本地窗口系统的连接
mEGLDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
// 如果创建之后还是 EGL_NO_DISPLAY ，表示创建失败
if (mEGLDisplay == EGL14.EGL_NO_DISPLAY) {
// failed
}
这一步就可以看成是选择显示设备，一般都是选择默认的显示设备，也就是手机屏幕。
初始化 EGL
创建 EGLDisplay 对象之后，要将它进行初始化。
// EGL 的主版本号
private int[] mMajorVersion = new int[1];
// EGL 的次版本号
private int[] mMinorVersion = new int[1];
boolean result = EGL14.eglInitialize(mEGLDisplay, mMajorVersion, 0, mMajorVersion, 0);
if (!result) {
// failed
}
初始化的时候可以获得 EGL 的主版本号与次版本号。
确定可用的渲染表面（Surface）配置
把 Surface 看成是一个渲染表面，渲染表面包含一些配置信息，也就是 EGLConfig 属性：
比如：
- EGL_RED_SIZE：颜色缓冲区中红色用几位来表示
- EGL_BLUE_SIZE：颜色缓冲区中蓝色用几位来表示
更多的 EGLConfig 属性参考这里：
https://www.jianshu.com/p/9db986365cda。
有两种方式用来确定可用的渲染表面配置。
通过 eglGetConfigs 的方法获取底层窗口系统支持的所有 EGL 渲染表面配置，再用 eglGetConfigAttrib 查询每个 EGLConfig 的信息。
public static native boolean eglGetConfigs(
EGLDisplay dpy,
EGLConfig[] configs,
int configsOffset,
int config_size,
int[] num_config,
int num_configOffset
);
public static native boolean eglGetConfigAttrib(
EGLDisplay dpy,
EGLConfig config,
int attribute,
int[] value,
int offset
);
另一种是创建好渲染表面配置列表，通过 eglChooseConfig 的方法，找到符合要求的 EGLConfig 配置。
public static native boolean eglChooseConfig(
EGLDisplay dpy,
int[] attrib_list,
int attrib_listOffset,
EGLConfig[] configs,
int configsOffset,
int config_size,
int[] num_config,
int num_configOffset
);
第二种方法相对于第一种来说，不用再查询每一个 EGLConfig 属性了。
具体使用如下：
// 定义 EGLConfig 属性配置
private static final int[] EGL_CONFIG = {
EGL14.EGL_RED_SIZE, CFG_RED_SIZE,
EGL14.EGL_GREEN_SIZE, CFG_GREEN_SIZE,
EGL14.EGL_BLUE_SIZE, CFG_BLUE_SIZE,
EGL14.EGL_ALPHA_SIZE, CFG_ALPHA_SIZE,
EGL14.EGL_DEPTH_SIZE, CFG_DEPTH_SIZE,
EGL14.EGL_STENCIL_SIZE, CFG_STENCIL_SIZE,
EGL14.EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL14.EGL_OPENGL_ES2_BIT,
EGL14.EGL_NONE,
};
首先定义 EGLConfig 属性配置数组，定义红、绿、蓝、透明度、深度、模板缓冲的位数，最后要以 EGL14.EGL_NONE 结尾。
// 所有符合配置的 EGLConfig 个数
int[] numConfigs = new int[1];
// 所有符合配置的 EGLConfig
EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
// configs 参数为 null,会在 numConfigs 中输出所有满足 EGL_CONFIG 条件的 config 个数
EGL14.eglChooseConfig(mEGLDisplay, EGL_CONFIG, 0, null, 0, 0, numConfigs, 0);
// 得到满足条件的个数
int num = numConfigs[0];
if (num != 0) {
// 会获取所有满足 EGL_CONFIG 的 config
EGL14.eglChooseConfig(mEGLDisplay, EGL_CONFIG, 0, configs, 0, configs.length, numConfigs, 0);
// 去第一个
mEGLConfig = configs[0];
}
首先通过给 eglChooseConfig 相应参数设置为 null，找到符合条件的 EGLConfig 个数，如果不为空，则再一次调用，取第一个，就是想要的 EGLConfig 配置。
创建渲染上下文
有了 EGLDisplay 和 EGLConfig 对象，就可以创建 渲染表面 EGLSurface和 渲染上下文 EGLContext。
在创建渲染上下文时，同样要创建属性信息，主要是指定 OpenGL 使用版本。
private static final int[] EGL_ATTRIBUTE = {
EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,
EGL14.EGL_NONE,
};
同样，还是以 EGL14.EGL_NONE 结尾。
private EGLContext mEGLContext = EGL14.EGL_NO_CONTEXT;
// 创建上下文
mEGLContext = EGL14.eglCreateContext(mEGLDisplay, mEGLConfig, EGL14.EGL_NO_CONTEXT, EGL_ATTRIBUTE, 0);
if (mEGLContext == EGL14.EGL_NO_CONTEXT) {
// failed
}
创建渲染表面
EGL 提供了两种方式创建渲染表面，一种是可见的，渲染到屏幕上，一种是不可见的，也就离屏的。
- eglCreatePbufferSurface：创建离屏的渲染表面
- eglCreateWindowSurface：创建渲染到屏幕的渲染表面
无论使用哪种创建方式，也都需要创建配置信息。
// 创建渲染表面的配置信息
private static final int[] EGL_SURFACE = {
EGL14.EGL_NONE,
};
private EGLSurface mEGLSurface = EGL14.EGL_NO_SURFACE;
// surface 参数是有 SurfaceView.getHolder 传递过来的
mEGLSurface = EGL14.eglCreateWindowSurface(mEGLDisplay, mEGLConfig, surface, EGL_SURFACE, 0);
对于渲染到屏幕上的创建，配置信息可以不添加什么，但还是要以 EGL14.EGL_NONE 结尾。
而对于离屏的渲染表面创建，就还需要提供宽、高等信息，但是却不需要提供 surface 的参数了。
// 使用 eglCreatePbufferSurface 就需要指定宽和高
int[] EGL_SURFACE = {
EGL10.EGL_WIDTH, w,
EGL10.EGL_HEIGHT, h,
EGL10.EGL_NONE,
};
mEGLSurface = mEGL.eglCreatePbufferSurface(mEGLDisplay, mEGLConfig, EGL_SURFACE,0);
绑定上下文
当有了 EGLDisplay、EGLSurface、EGLContext 对象之后，就可以为 EGLContext 绑定上下文了。
EGL14.eglMakeCurrent(mEGLDisplay, mEGLSurface, mEGLSurface, mEGLContext);
当绑定上下文之后，就可以执行具体的绘制操作了，调用 OpenGL 相关的方法绘制图形。
交换缓冲，进行显示
当绘制结束之后，就该把绘制结果显示在屏幕上了。
EGL14.eglSwapBuffers(mEGLDisplay, mEGLSurface);
通过 eglSwapBuffers 方法，将后台绘制的缓冲显示到前台。
释放操作
当绘制结束时，要进行相应的释放操作。
EGL14.eglMakeCurrent(mEGLDisplay, EGL14.EGL_NO_SURFACE, EGL14.EGL_NO_SURFACE, EGL14.EGL_NO_CONTEXT);
EGL14.eglDestroyContext(mEGLDisplay, mEGLContext);
EGL14.eglDestroySurface(mEGLDisplay, mEGLSurface);
EGL14.eglReleaseThread();
EGL14.eglTerminate(mEGLDisplay);
mEGLContext = EGL14.EGL_NO_CONTEXT;
mEGLDisplay = EGL14.EGL_NO_DISPLAY;
mEGLConfig = null;
相当于就是把前面操作的 EGL 相关对象都释放掉。
当完成这样的一个流程之后，就基本上掌握了 EGL 的大部分使用。
EGL 操作的很多流程都是固定的，可以把它们再单独做一层封装，这里可以参考 grafika 的封装。
文章中具体代码部分，可以参考我的 Github 项目，欢迎 Star 。
