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GCanvas 不是什么新鲜的技术，而是阿里团队在很早就发布的一个组件库。最近 GCanvas 团队，开源了 GCanvas，而且是和 GCanvas 一起，共开源了 3 款产品。
目前使用 GCanvas 的人还不是很多，但是不能否定大家对 GCanvas 的热情。本文将根据官方的一些文档和开源代码，试着阐述一些 GCanvas 的渲染引擎的原理和运行机制。
GCanvas 提供了一套类似于 H5 Canvas 标准的 JavaScript API。基于这套 API 可以方便的去做图形绘制、动画渲染等，开发的体验与 H5 GCanvas 是完全一样的。
GCanvas 介绍
GCanvas 发展经历了两个阶段。
- 第一阶段，2014 年中到 2015 年底，解决 Android 平台 WebView Canvas 渲染性能差的问题。
- 第二阶段，2016 年 11 月到现在，为前端提供 Native 图形绘制能力。
用一句话来概括 GCanvas，即遵循 W3C 标准，移动端的跨平台的高性能图形渲染引擎。可以从三个方面来解释。
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遵循 W3C 标准
GCanvas 提供了一套类似于 H5 Canvas 标准的 JavaScript API，开发人员基于这套 API 可以方便的去做图形绘制、动画渲染等。开发的体验与 H5 Canvas 是完全一样的。 -
跨平台
GCanvas 的内核基于 OpenGL ES， 用 C++ 实现了一套用于描述 Canvas 标准 API 的接口实现。我们将其称为渲染引擎内核。并通过交叉编译，使得可以适配 Android、iOS 这两大主流移动平台，因而具有跨平台的特性。 -
高性能
早期移动平台上 H5 Canvas 去做一些复杂的动画或游戏，在 WebView 上的体验非常差。 主要原因是 WebView 对 GPU 硬件加速的支持差。高性能则是充分利用了 GPU 硬件的渲染能力，主要体现两个方面：- 对于 Android 3.0 以前的系统，Android 的渲染管线是不支持硬件加速的，WebView 中的 Canvas 不能获得 GPU 的图形渲染能力的支持。对于这类系统，通过 GCanvas 可以获得更底层的 OpenGL ES 的硬件加速能力提高渲染效率。
- 链路上来看，缩短了调用路径，提高了渲染性能。使用了 GCanvas 则不需要经过 WebView 内部的复杂逻辑处理和图层树渲染，而是让 JavaScript 通过桥接方式直接调用渲染引擎内核（OpenGL ES）。
GCanvas 组成
如上图所示 GCanvas 由三层组成 JavaScript 层、插件层、核心渲染库。
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JavaScript 层
JavaScript 提供对外统一的 API，支持 Canvas 2D 和 WebGL 的功能接口。接口支持情况请参考 API 覆盖。 -
插件层
插件层核心包含三部分。-
Bridge 桥接
JavaScript 到 Native 的桥接，比较主流的方式 JSBridge 和 JSBinding。JSBridge 实现方式，如 Cordva、WebviewJavascriptBridge 等。 还可以用 JSBinding 方式来实现，如 V8、JavascriptCore 等。实际的应用场景中这两种桥接方式都有支持。 -
通用插件
通用插件包含了通用插件接口与实现、GCanvas 的管理、渲染命令队列管理、纹理缓存等。支持不同类型桥接方式下的扩展。 -
系统适配
系统适配涉及 Android 和 iOS 对 OpenGL ES 实现的差异，网络图片下载，字体渲染等方面。
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-
核心渲染库
核心渲染库包括对外统一的接口，以及 Contex2D 和 WebGL 模块，底层则是对 OpenGL ES API 等分装。
GCanvas 流程
上图是 JavaScript 层渲染核心库的概要流程，关键的两个流程是初始化和渲染。
-
初始化
初始化，JavaSript 层获取配置判断运行环境，通过桥接层，插件层完成视图和 GCanvas 的创建。进一步完成对 OpenGL 环境的初始化。 -
渲染
渲染，JavaScript 层将所有的API调用托管，并且转换成自定义的命令格式（命令类型 + 参数的组合）。渲染触发则由 JavaScript 定时器触发或者手动触发的方式，将这些命令下发到渲染核心库执行。
以 Weex 为例, 绘制图形和图片的测试代码如下。
<template>
<div ref="test">
<gcanvas ref="canvas_holder" style="width:750; height:750; background-color:rgba(0, 0, 0, 0.1)"></gcanvas>
</div>
</template>
<script>
var GCanvas=require('weex-gcanvas');
var Image=require('weex-gcanvas/gcanvasimage');
module.exports = {
mounted: function () {
// 业余草：www.xttblog.com
//1、初始化 GCanvas
var ref = this.$refs.canvas_holder;
var gcanvas = GCanvas.start(ref);
var ctx = gcanvas.getContext('2d');
//2、执行渲染操作
//rect
ctx.fillStyle = 'red';
ctx.fillRect(0, 0, 100, 100);
//rect
ctx.fillStyle = 'black';
ctx.fillRect(100, 100, 100, 100);
ctx.fillRect(25, 210, 700, 5);
//circle
ctx.arc(450, 200, 100, 0, Math.PI * 2, true);
ctx.fill();
//drawImage
var image = new Image();
image.onload = function(){
ctx.drawImage(image, 100, 330);
ctx.drawImage(image, 100+300, 330, 225, 75);
}
image.src = 'https://www.xttblog.com/...xxx/OpenGL-ES_100px_May16_225_75.png';
}
};
</script>
通过 Weex Playground 运行结果如下
具体分析下整个流程。结合插件层和核心渲染库来分析。
-
插件层流程
以 iOS 为例分析，Android 的过程是类似的。
- GLKView 视图创建，并且与 GCanvas 对象建立绑定关系；
- GCVCommon，资源加载与纹理绑定；
- GCanvasPlugin，设置位置信息、设备比率、下发渲染命令；
-
渲染库流程
渲染命令的解析，最终通过调用 OpenGL ES 的方法或组合方法来实现 Context2D 和 WebGL 的效果，生成帧缓存，提交给 GPU 渲染，最后在绑定的 GLKView 视图上显示。
- Context2D，需要实现诸如 GPath、GTexture、GTransform、GTriangulate 等来实现 Canvas 的渲染效果；
- WebGL 相对简单，WebGL1.0 的 API 基本都能与从 OpenGL ES2.0 找到与之相对应的 API；
GCanvas 测试例子
下面给出一些 GCanvas 的案例。
-
GCanvas 与 H5 Canvas 性能对比
Android 平台，左边是 GCanvas，右边是 H5 Canvas。同屏渲染图片越多，性能差异越明显。 -
Hilo 2D
100 条鱼基于 Hilo 2D 动画库，满屏鱼的动画测试。
-
Chart 图标渲染
Chart 图标库的渲染效果基于图表库，不同类型的图表渲染测试。
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本文原文出处：业余草： » 详解 GCanvas 渲染引擎原理和机制