如何用Rust做Android UI渲染

在大力智能技术团队的客户端项目中，我们探索了如何使用Rust语言进行Android UI渲染。Rust以其优秀的安全性、性能以及跨平台编译能力，成为了开发高性能跨平台库的理想选择。在分析开源项目rust-windowing并结合Android系统接入后，我们发现Rust能够在逻辑层之上服务于通用性的UI渲染。
在Android系统上，UI渲染的核心围绕着ANativeWindow类。ANativeWindow是EGL跨平台EGLNativeWindowType窗口类型在Android架构下的特定实现，这使得在基于ANativeWindow上创建EglSurface并使用OpenGL进行绘制和渲染成为可能。另一方面，ANativeWindow与Java层的Surface相对应，将Android层需要绘制的目标转换为ANativeWindow是实现Rust渲染的关键步骤，这一步通过JNI（Java Native Interface）完成。
针对Rust UI渲染，我们首先关注于软件绘制。在rust-windowing项目中，android-ndk-rs为Rust与Android NDK之间的交互提供胶水层，其中NativeWindow类封装了ANativeWindow，支持通过FFI（Foreign Function Interface）对其进行操作。通过这些API，我们能够实现在ANativeWindow上指定区域绘制长方形，尽管这种软件绘制方式在性能上有所欠缺，但通过在Rust层封装GL（OpenGL）在ANativeWindow上实现硬件绘制，性能得到了显著提升。
在实现硬件绘制的过程中，我们借助了winit和glutin这两个关键组件。winit提供了一个跨平台的窗口系统抽象，通过Window类封装了窗口类型，支持一系列通用的基础方法、属性方法、游标相关方法和监控方法。尽管在Android平台，winit暂时不支持使用给定属性构建“Window”，其主要功能集中在事件循环相关能力上。在实际应用中，通过Android-ndk-rs胶水层，我们能够在任意ANativeWindow上生成对应上层窗口。事件循环被封装在EventLoop中，用于统一响应系统任务和用户交互，并将反馈渲染至窗口上，形成闭环。
为了实现硬件绘制，我们借助glutin将窗口系统与OpenGL（ES）关联起来，创建跨平台的OpenGL上下文环境。通过ContextBuilder，我们可以指定所需的GL属性和像素格式，从而构造WindowedContext，实现与ANativeWindow的关联，进而进行图形指令的绘制和回读操作。
在实现硬件绘制的实例中，我们基于winit和glutin提供的能力，通过创建特定业务需求的glutin Context，并使用其关联的egl上下文调用GL API进行绘制，同时通过window掌控渲染流程，在需要时（如基于EventLoop重绘指令或无限循环）下发绘制指令。以简单三角形动画效果为例，展示了如何在Rust上下文中实现Android UI渲染。
考虑到实际渲染场景中Rust与Android层的交互，我们通过JNI方式在Android层的Surface上进行UI渲染，确保了Rust渲染的可行性。然而，需要注意的是，EventLoop基于ALooper封装，调用Rust实现渲染时需确保在有Looper的线程（如HandlerThread）中进行，或在Rust渲染前为当前线程准备ALooper。
总体而言，使用Rust在Android上进行UI渲染的可行性已经被验证，但其性能表现和在业务中的应用潜力仍需进一步探索。通过深入研究和实践，我们有望在更多业务场景中实现高效、安全且跨平台的UI渲染。

您可能感兴趣问答

Collapsible

热门标签

热点问答