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[操作系统]Android高效计算——RenderScript(二)


3 RenderScript运行时层与反射层

3.1 RenderScript运行时层

RenderScript运行时层是指.rs代码运行时所在的层级。当对安卓项目进行编译的时候,.rs或者.rsh中编写的代码都会被llvm编译器编译成字节码。当该安卓应用在设备上运行的时候,这些字节码将会被设备上另外一个llvm编译(just-in-time)成机器码。这些机器码是针对该设备进行了优化的,且缓存在设备上,等到下次被应用的时候就不需要重新编译了,以加快速度。虽然RenderScript运行时层很像NDK,但是由于NDK中的C函数只针对CPU设计,与RenderScript还能够在GPU和DSP上运行的目标不同,因此在RenderScript中不能使用NDK中的C函数。

RenderScript运行时库的特性包括:

  • 请求内存分配,即其内存是由Android framework层负责分配的。
  • 一系列针对标量与向量计算的数学函数
  • 提供基本数据到向量/矩阵或者数据到时间的转换函数
  • 预定义的一系列二维、三维、四维向量类型
  • Log功能,rsDebug函数

3.2 反射层

反射层由安卓编译工具基于开发者编写的.rs/.rsh文件自动生成的,反射层的作用就是给Android framework层提供对RenderScript运行时层操作的Java接口,包括内存分配、计算任务启动、数据交互等。

每一个.rs文件都会被映射成继承于ScriptC的类:ScriptC_RenderScript_filename,该类被生成在gen目录下与.rs文件相同的包下。该类就是.rs文件的Java版本。该类主要包含.rs中的如下内容:

  • 非静态函数。.rs中的非kernel函数不能有返回值,因为RenderScript系统被设计成异步执行。当你从安卓层调用RenderScript函数的时候,这个调用被放在队列中,然后当轮到该调用的时候再执行。这样的话可以使RenderScript避免被经常打断以提升性能。如果想在RenderScript代码(.rs)中给安卓层返回值,则可以使用rsSendToClient()
  • 非静态全局变量。而且会对这些变量生成get/set方法(const变量则不会生成set方法),且如果在RenderScript中对这些变量进行了初始化,那么在反射层也会进行相同的初始化。
  • 全局指针。指针会被映射到.rs对应的类中。可以声明一个指针指向struct或者其他任何RenderScript支持的类型的指针。因为不容许在.rs中给指针分配内存,对于每个指针,都会生成一个对应的get方法以及bind_pointer_name,这个函数用于把在安卓VM中分配的内存绑定到RenderScript运行时。
  • 定义的struct。Struct也是定义在.rs文件中,无论是单独定义struct还是和其他RenderScript代码放在一起,都会给每个单独的struct生成一个ScriptField_struct_name.java的类文件,你可以通过它来给一个或者多个该struct实例分配内存。但是注意:只有当你定义的struct在RenderScript代码中被用到了才会生成对应的类文件,若是没有使用的话则不会生成。在struct中不能含有指针或者数列。

 Struct映射的详细解释

反射层生成的Struct主要包括:

  • 构造函数:ScriptField_struct_name(RenderScript rs, int count),这个构造函数用来分配count数量的struct内存
  • 构造函数:ScriptField_struct_name(RenderScript rs, int count, int usages)不仅通过count指定要分配的struct数量,并且通过usages指定这些内存被分配在哪个区域。主要有:
  1. USAGE_SCRIPT:指定在脚本内存区分配内存,这也是默认的内存分配区
  2. USAGE_GRAPHICS_TEXTURE: 在GPU的纹理内存区分配
  3. USAGE_GRAPHICS_VERTEX:在GPU的顶点内存区分配
  4. USAGE_GRAPHICS_CONSTANTS:在GPU的常量内存区分配。常量内存区被多个应用共同使用

可以使用或操作符来指定在多个内存区分配该内存,这样做表示向RenderScript表明:我想在多个内存区来访问该数据。

  • 一个Item内部类,通过该内部类你可以创建该结构的实例,这对于如果需要在安卓层中使用结构实例就非常有用。可以使用set(Item i, int index, boolean copyNow)方法来把某个Item实例插入到已经分配好的内存的指定位置。
  • 结构中的每个字段都会有一个对应的set/get方法,且这些方法中都有一个index参数来指定要设置/读取内存区的哪个对象。每一个set方法都有一个copyNow参数来说明是否立即同步该内存到RenderScript运行时。通过调用copyAll方法可以同步所有还没有同步的内存。
  • 创建该结构在内存中的描述Element,通过该Element可以分配由一个或者多个该结构对应的Element组成的内存。
  • resize()函数。就像C中的realloc()一样,可以扩展之前分配的内存,并保持之前创建的对象的值。
  • copyAll()用来同步在framework层设置的值到RenderScript运行时层。当调用set方法时,如果给copyNow设置的false,则将会在调用copyNow时同步到RenderScript运行时层。

代码举例:

.rs文件,文件名:script.rs

#pragma version(1)#pragma rs java_package_name(com.example.renderscripttest)#pragma rs_fp_relaxeduint32_t width;uint32_t height;rs_allocation inBitmap;rs_allocation rgbBitmap;rs_allocation yuvBitmap;//multipliers to convert a RGB colors to black and whiteconst static float3 gMonoMult = {0.299f, 0.587f, 0.114f};typedef struct Point_2D{  int x;  int y;}Point;static Point *spPoint;static Point sPoint;Point point;Point *pPoint;//google samplevoid root(const uchar4 *v_in, uchar4 *v_out) { //unpack a color to a float4 float4 f4 = rsUnpackColor8888(*v_in); //take the dot product of the color and the multiplier float3 mono = dot(f4.rgb, gMonoMult); //repack the float to a color *v_out = rsPackColorTo8888(mono);}void __attribute((kernel)) setPoint(const uint2 in, uint32_t x, uint32_t y){rsDebug("lyh", point.x);  point.x = 9; //struct is used  point.y = 12;  rsSendToClient(0, &point, 1);  rsDebug("willhua", point.x);}uchar4 __attribute__((kernel)) halveBitmap(uchar4 in){  uchar4 out = in;  out.r = in.r / 2;  out.r = in.r / 2;  out.r = in.r / 2;  return out;}uchar4 __attribute__((kernel)) averageBitmap(uchar4 in, uint32_t x, uint32_t y){  uchar4 out = in;    uchar4 left = in;  uchar4 top = in;  uchar4 right = in;  uchar4 bottom = in;    if(x - 1 > -1){ //access other element    left = rsGetElementAt_uchar4(inBitmap, x - 1, y);  }  if(y - 1 > -1){    top = rsGetElementAt_uchar4(inBitmap, x , y - 1);  }  if(x + 1 < width){    right = rsGetElementAt_uchar4(inBitmap, x + 1, y);  }  if(y + 1 < height){    bottom = rsGetElementAt_uchar4(inBitmap, x, y + 1);  }    out.r = (left.r + top.r + right.r + bottom.r) / 4;  out.g = (left.g + top.g + right.g + bottom.g) / 4;  out.b = (left.b + top.b + right.b + bottom.b) / 4;    return out;}  

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反射层生成的ScriptC子类:

/* * Copyright (C) 2011-2014 The Android Open Source Project * * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); * you may not use this file except in compliance with the License. * You may obtain a copy of the License at * *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 * * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. * See the License for the specific language governing permissions and * limitations under the License. *//* * This file is auto-generated. DO NOT MODIFY! * The source Renderscript file: G:\\Files\\EclipseWorkSpace\\RenderScriptTest\\src\\com\\example\\renderscripttest\\script.rs */package com.example.renderscripttest;import android.support.v8.renderscript.*;import android.content.res.Resources;/** * @hide */public class ScriptC_script extends ScriptC {  private static final String __rs_resource_name = "script";  // Constructor  public ScriptC_script(RenderScript rs) {    this(rs,       rs.getApplicationContext().getResources(),       rs.getApplicationContext().getResources().getIdentifier(         __rs_resource_name, "raw",         rs.getApplicationContext().getPackageName()));  }  public ScriptC_script(RenderScript rs, Resources resources, int id) {    super(rs, resources, id);    __U32 = Element.U32(rs);    __ALLOCATION = Element.ALLOCATION(rs);    __ScriptField_Point_2D = ScriptField_Point_2D.createElement(rs);    __U8_4 = Element.U8_4(rs);    __U32_2 = Element.U32_2(rs);  }  private Element __ALLOCATION;  private Element __ScriptField_Point_2D;  private Element __U32;  private Element __U32_2;  private Element __U8_4;  private FieldPacker __rs_fp_ALLOCATION;  private FieldPacker __rs_fp_ScriptField_Point_2D;  private FieldPacker __rs_fp_U32;  private final static int mExportVarIdx_width = 0;  private long mExportVar_width;  public synchronized void set_width(long v) {    if (__rs_fp_U32!= null) {      __rs_fp_U32.reset();    } else {      __rs_fp_U32 = new FieldPacker(4);    }    __rs_fp_U32.addU32(v);    setVar(mExportVarIdx_width, __rs_fp_U32);    mExportVar_width = v;  }  public long get_width() {    return mExportVar_width;  }  public Script.FieldID getFieldID_width() {    return createFieldID(mExportVarIdx_width, null);  }  private final static int mExportVarIdx_height = 1;  private long mExportVar_height;  public synchronized void set_height(long v) {    if (__rs_fp_U32!= null) {      __rs_fp_U32.reset();    } else {      __rs_fp_U32 = new FieldPacker(4);    }    __rs_fp_U32.addU32(v);    setVar(mExportVarIdx_height, __rs_fp_U32);    mExportVar_height = v;  }  public long get_height() {    return mExportVar_height;  }  public Script.FieldID getFieldID_height() {    return createFieldID(mExportVarIdx_height, null);  }  private final static int mExportVarIdx_inBitmap = 2;  private Allocation mExportVar_inBitmap;  public synchronized void set_inBitmap(Allocation v) {    setVar(mExportVarIdx_inBitmap, v);    mExportVar_inBitmap = v;  }  public Allocation get_inBitmap() {    return mExportVar_inBitmap;  }  public Script.FieldID getFieldID_inBitmap() {    return createFieldID(mExportVarIdx_inBitmap, null);  }  private final static int mExportVarIdx_rgbBitmap = 3;  private Allocation mExportVar_rgbBitmap;  public synchronized void set_rgbBitmap(Allocation v) {    setVar(mExportVarIdx_rgbBitmap, v);    mExportVar_rgbBitmap = v;  }  public Allocation get_rgbBitmap() {    return mExportVar_rgbBitmap;  }  public Script.FieldID getFieldID_rgbBitmap() {    return createFieldID(mExportVarIdx_rgbBitmap, null);  }  private final static int mExportVarIdx_yuvBitmap = 4;  private Allocation mExportVar_yuvBitmap;  public synchronized void set_yuvBitmap(Allocation v) {    setVar(mExportVarIdx_yuvBitmap, v);    mExportVar_yuvBitmap = v;  }  public Allocation get_yuvBitmap() {    return mExportVar_yuvBitmap;  }  public Script.FieldID getFieldID_yuvBitmap() {    return createFieldID(mExportVarIdx_yuvBitmap, null);  }  private final static int mExportVarIdx_point = 5;  private ScriptField_Point_2D.Item mExportVar_point;  public synchronized void set_point(ScriptField_Point_2D.Item v) {    mExportVar_point = v;    FieldPacker fp = new FieldPacker(8);    fp.addI32(v.x);    fp.addI32(v.y);    int []__dimArr = new int[1];    __dimArr[0] = 1;    setVar(mExportVarIdx_point, fp, __ScriptField_Point_2D, __dimArr);  }  public ScriptField_Point_2D.Item get_point() {    return mExportVar_point;  }  public Script.FieldID getFieldID_point() {    return createFieldID(mExportVarIdx_point, null);  }  private final static int mExportVarIdx_pPoint = 6;  private ScriptField_Point_2D mExportVar_pPoint;  public void bind_pPoint(ScriptField_Point_2D v) {    mExportVar_pPoint = v;    if (v == null) bindAllocation(null, mExportVarIdx_pPoint);    else bindAllocation(v.getAllocation(), mExportVarIdx_pPoint);  }  public ScriptField_Point_2D get_pPoint() {    return mExportVar_pPoint;  }  private final static int mExportForEachIdx_root = 0;  public Script.KernelID getKernelID_root() {    return createKernelID(mExportForEachIdx_root, 3, null, null);  }  public void forEach_root(Allocation ain, Allocation aout) {    forEach_root(ain, aout, null);  }  public void forEach_root(Allocation ain, Allocation aout, Script.LaunchOptions sc) {    // check ain    if (!ain.getType().getElement().isCompatible(__U8_4)) {      throw new RSRuntimeException("Type mismatch with U8_4!");    }    // check aout    if (!aout.getType().getElement().isCompatible(__U8_4)) {      throw new RSRuntimeException("Type mismatch with U8_4!");    }    Type t0, t1;    // Verify dimensions    t0 = ain.getType();    t1 = aout.getType();    if ((t0.getCount() != t1.getCount()) ||      (t0.getX() != t1.getX()) ||      (t0.getY() != t1.getY()) ||      (t0.getZ() != t1.getZ()) ||      (t0.hasFaces()  != t1.hasFaces()) ||      (t0.hasMipmaps() != t1.hasMipmaps())) {      throw new RSRuntimeException("Dimension mismatch between parameters ain and aout!");    }    forEach(mExportForEachIdx_root, ain, aout, null, sc);  }  private final static int mExportForEachIdx_setPoint = 1;  public Script.KernelID getKernelID_setPoint() {    return createKernelID(mExportForEachIdx_setPoint, 57, null, null);  }  public void forEach_setPoint(Allocation ain) {    forEach_setPoint(ain, null);  }  public void forEach_setPoint(Allocation ain, Script.LaunchOptions sc) {    // check ain    if (!ain.getType().getElement().isCompatible(__U32_2)) {      throw new RSRuntimeException("Type mismatch with U32_2!");    }    forEach(mExportForEachIdx_setPoint, ain, null, null, sc);  }  private final static int mExportForEachIdx_halveBitmap = 2;  public Script.KernelID getKernelID_halveBitmap() {    return createKernelID(mExportForEachIdx_halveBitmap, 35, null, null);  }  public void forEach_halveBitmap(Allocation ain, Allocation aout) {    forEach_halveBitmap(ain, aout, null);  }  public void forEach_halveBitmap(Allocation ain, Allocation aout, Script.LaunchOptions sc) {    // check ain    if (!ain.getType().getElement().isCompatible(__U8_4)) {      throw new RSRuntimeException("Type mismatch with U8_4!");    }    // check aout    if (!aout.getType().getElement().isCompatible(__U8_4)) {      throw new RSRuntimeException("Type mismatch with U8_4!");    }    Type t0, t1;    // Verify dimensions    t0 = ain.getType();    t1 = aout.getType();    if ((t0.getCount() != t1.getCount()) ||      (t0.getX() != t1.getX()) ||      (t0.getY() != t1.getY()) ||      (t0.getZ() != t1.getZ()) ||      (t0.hasFaces()  != t1.hasFaces()) ||      (t0.hasMipmaps() != t1.hasMipmaps())) {      throw new RSRuntimeException("Dimension mismatch between parameters ain and aout!");    }    forEach(mExportForEachIdx_halveBitmap, ain, aout, null, sc);  }  private final static int mExportForEachIdx_averageBitmap = 3;  public Script.KernelID getKernelID_averageBitmap() {    return createKernelID(mExportForEachIdx_averageBitmap, 59, null, null);  }  public void forEach_averageBitmap(Allocation ain, Allocation aout) {    forEach_averageBitmap(ain, aout, null);  }  public void forEach_averageBitmap(Allocation ain, Allocation aout, Script.LaunchOptions sc) {    // check ain    if (!ain.getType().getElement().isCompatible(__U8_4)) {      throw new RSRuntimeException("Type mismatch with U8_4!");    }    // check aout    if (!aout.getType().getElement().isCompatible(__U8_4)) {      throw new RSRuntimeException("Type mismatch with U8_4!");    }    Type t0, t1;    // Verify dimensions    t0 = ain.getType();    t1 = aout.getType();    if ((t0.getCount() != t1.getCount()) ||      (t0.getX() != t1.getX()) ||      (t0.getY() != t1.getY()) ||      (t0.getZ() != t1.getZ()) ||      (t0.hasFaces()  != t1.hasFaces()) ||      (t0.hasMipmaps() != t1.hasMipmaps())) {      throw new RSRuntimeException("Dimension mismatch between parameters ain and aout!");    }    forEach(mExportForEachIdx_averageBitmap, ain, aout, null, sc);  }}

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反射层生成的struct,Point_2D, 对应的类:

/* * Copyright (C) 2011-2014 The Android Open Source Project * * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); * you may not use this file except in compliance with the License. * You may obtain a copy of the License at * *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 * * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. * See the License for the specific language governing permissions and * limitations under the License. *//* * This file is auto-generated. DO NOT MODIFY! * The source Renderscript file: G:\\Files\\EclipseWorkSpace\\RenderScriptTest\\src\\com\\example\\renderscripttest\\script.rs */package com.example.renderscripttest;import android.support.v8.renderscript.*;import android.content.res.Resources;/** * @hide */public class ScriptField_Point_2D extends android.support.v8.renderscript.Script.FieldBase {  static public class Item {    public static final int sizeof = 8;    int x;    int y;    Item() {    }  }  private Item mItemArray[];  private FieldPacker mIOBuffer;  private static java.lang.ref.WeakReference<Element> mElementCache = new java.lang.ref.WeakReference<Element>(null);  public static Element createElement(RenderScript rs) {    Element.Builder eb = new Element.Builder(rs);    eb.add(Element.I32(rs), "x");    eb.add(Element.I32(rs), "y");    return eb.create();  }  private ScriptField_Point_2D(RenderScript rs) {    mItemArray = null;    mIOBuffer = null;    mElement = createElement(rs);  }  public ScriptField_Point_2D(RenderScript rs, int count) {    mItemArray = null;    mIOBuffer = null;    mElement = createElement(rs);    init(rs, count);  }  public ScriptField_Point_2D(RenderScript rs, int count, int usages) {    mItemArray = null;    mIOBuffer = null;    mElement = createElement(rs);    init(rs, count, usages);  }  public static ScriptField_Point_2D create1D(RenderScript rs, int dimX, int usages) {    ScriptField_Point_2D obj = new ScriptField_Point_2D(rs);    obj.mAllocation = Allocation.createSized(rs, obj.mElement, dimX, usages);    return obj;  }  public static ScriptField_Point_2D create1D(RenderScript rs, int dimX) {    return create1D(rs, dimX, Allocation.USAGE_SCRIPT);  }  public static ScriptField_Point_2D create2D(RenderScript rs, int dimX, int dimY) {    return create2D(rs, dimX, dimY, Allocation.USAGE_SCRIPT);  }  public static ScriptField_Point_2D create2D(RenderScript rs, int dimX, int dimY, int usages) {    ScriptField_Point_2D obj = new ScriptField_Point_2D(rs);    Type.Builder b = new Type.Builder(rs, obj.mElement);    b.setX(dimX);    b.setY(dimY);    Type t = b.create();    obj.mAllocation = Allocation.createTyped(rs, t, usages);    return obj;  }  public static Type.Builder createTypeBuilder(RenderScript rs) {    Element e = createElement(rs);    return new Type.Builder(rs, e);  }  public static ScriptField_Point_2D createCustom(RenderScript rs, Type.Builder tb, int usages) {    ScriptField_Point_2D obj = new ScriptField_Point_2D(rs);    Type t = tb.create();    if (t.getElement() != obj.mElement) {      throw new RSIllegalArgumentException("Type.Builder did not match expected element type.");    }    obj.mAllocation = Allocation.createTyped(rs, t, usages);    return obj;  }  private void copyToArrayLocal(Item i, FieldPacker fp) {    fp.addI32(i.x);    fp.addI32(i.y);  }  private void copyToArray(Item i, int index) {    if (mIOBuffer == null) mIOBuffer = new FieldPacker(mElement.getBytesSize() * getType().getX()/* count */);    mIOBuffer.reset(index * mElement.getBytesSize());    copyToArrayLocal(i, mIOBuffer);  }  public synchronized void set(Item i, int index, boolean copyNow) {    if (mItemArray == null) mItemArray = new Item[getType().getX() /* count */];    mItemArray[index] = i;    if (copyNow) {      copyToArray(i, index);      FieldPacker fp = new FieldPacker(mElement.getBytesSize());      copyToArrayLocal(i, fp);      mAllocation.setFromFieldPacker(index, fp);    }  }  public synchronized Item get(int index) {    if (mItemArray == null) return null;    return mItemArray[index];  }  public synchronized void set_x(int index, int v, boolean copyNow) {    if (mIOBuffer == null) mIOBuffer = new FieldPacker(mElement.getBytesSize() * getType().getX()/* count */);    if (mItemArray == null) mItemArray = new Item[getType().getX() /* count */];    if (mItemArray[index] == null) mItemArray[index] = new Item();    mItemArray[index].x = v;    if (copyNow) {      mIOBuffer.reset(index * mElement.getBytesSize());      mIOBuffer.addI32(v);      FieldPacker fp = new FieldPacker(4);      fp.addI32(v);      mAllocation.setFromFieldPacker(index, 0, fp);    }  }  public synchronized void set_y(int index, int v, boolean copyNow) {    if (mIOBuffer == null) mIOBuffer = new FieldPacker(mElement.getBytesSize() * getType().getX()/* count */);    if (mItemArray == null) mItemArray = new Item[getType().getX() /* count */];    if (mItemArray[index] == null) mItemArray[index] = new Item();    mItemArray[index].y = v;    if (copyNow) {      mIOBuffer.reset(index * mElement.getBytesSize() + 4);      mIOBuffer.addI32(v);      FieldPacker fp = new FieldPacker(4);      fp.addI32(v);      mAllocation.setFromFieldPacker(index, 1, fp);    }  }  public synchronized int get_x(int index) {    if (mItemArray == null) return 0;    return mItemArray[index].x;  }  public synchronized int get_y(int index) {    if (mItemArray == null) return 0;    return mItemArray[index].y;  }  public synchronized void copyAll() {    for (int ct = 0; ct < mItemArray.length; ct++) copyToArray(mItemArray[ct], ct);    mAllocation.setFromFieldPacker(0, mIOBuffer);  }}

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4 内存

我们已经知道,应用自身运行在安卓VM中,而RenderScript部分代码则运行在本地,且其内存是由上层的应用分配的。

4.1 内存分配API

内存API主要包含三个类:Element,Type与Allocation。他们三者对应的关系能用malloc函数的使用来很好的说明,例如:     

 int *array = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);

malloc函数的参数可以分成两个部分:第一个就是sizeof(int),该过程指定每个内存单元需要多个内存;第二个就是*10,该过程指定需要分配多个这样的内存单元。对应的内存分配APIs就是Element类,表示的是一个内存单元,就像一个float或者一个struct所表示的内存。而Type表示的就是“*10”部分,就像一个Element序列一样。Allocation则用来执行由Type所描述的内存分配,且最终代表分配得到的内存。

大部分情况下都不需要直接使用这些API,因为系统在自动生成反射层的时候已经做好了封装,需要做的就是调用对应类的构造函数并把分配的内存绑定到RenderScript而已。但是比如当你加载一张图片到RenderScript层或者给一个指针分配内存时,就需要应用到这些API。

4.2 静态内存

4.2.1 静态内存的分配

这里的静态内存指的是在RenderScript中声明的非静态的全局变量(静态的或者局部的变量就无法在Android framework层访问,也就不讨论),他们在编译时就分配了内存,在RenderScript代码中可以直接使用它们而不需要在Android Framework层给他们分配内存。在Android Framework层也可以通过反射层生成的函数来访问他们。如果这些变量在RenderScript中被初始化,那么他们也将在Android Framework层中被进行同样的初始化。

注意:如果在RenderScript中使用到了RenderScript中预定义了的一些含有指针的结构体,比如rs_program_fragment和rs_allocation,那么就需要先在Android Framework层构造一个该结构对应类的实例,然后调用set方法把内存绑定到RenderScript运行时,而不能直接在RenderScript层操作。但是这个对于用户自定义的包含指针的结果无效,因为根本就无法自定义包含指针的结构。

4.2.2 静态内存的读写

在RenderScript层对静态分配的内存的写操作是单向的。当你在RenderScript层修改了某个变量的值,出于性能方面的考虑,这个变化不会反应给安卓层。在安卓层调用get方法获得的是安卓层最后一次通过set方法设置的值,除非通过rsSendToClient()等手段,否则安卓层是永远获取不到RenderScript对静态分配的内存的修改的。但是,当安卓层修改了某个变量的值后,该值的变化随后就会自动同步到RenderScript层。

下面是读写示例。假如在rsfile.rs中定义了全局变量point:

typedef struct Point {  int x;  int y;} Point_t;Point_t point;

那么在RenderScript中可以如下直接给变量赋值:

point.x = 1;point.y = 1;

在Android framework层中可以这样修改该变量的值,且修改的值会通知到RenderScript层:

ScriptC_rsfile mScript;...Item i = new ScriptField_Point.Item();i.x = 1;i.y = 1;mScript.set_point(i);

在RenderScript中读取变量的值:

rsDebug("Printing out a Point", point.x, point.y);

在Android framework中读取变量的值。再一次强调:读取到的永远是Android framework层最后一次调用set方法给该变量赋的值,而如果在Android framework层没有用set方法给变量赋过值的话,那么读取的将是null,下面代码也会报空指针错误

Log.i("TAGNAME", "Printing out a Point: " + mScript.get_point().x + " " + mScript.get_point().y);System.out.println(point.get_x() + " " + point.get_y());

4.3 动态内存

4.3.1 动态内存的分配

对于动态内存,比如指针,就必须在Android Framework层中给它分配内存。需要两个过程:分配内存与绑定内存。这样做的好处在于:安卓VM能够完全掌握RenderScript内存的分配与回收。

无论在Android Framework层还是RenderScript中,都可以通过该指针来访问分配的内存。

为了给RenderScript动态分配内存,最常见的做法是调用Script.FieldBase的构造函数,当然好也可以手动创建Allocation来实现,为了简单起见,应该使用Script.FieldBase.当获取分配的内存对象后,就可以通过反射层的bind方法把该内存绑定到RenderScript。下面代码是两种实现方式的例子:

private RenderScript myRenderScript;private ScriptC_example mScript;private Resources resources;
public void init(RenderScript rs, Resources res) { myRenderScript = rs; resources = res; //使用反射层生成的类分配内存 ScriptField_Point touchPoints = new ScriptField_Point(myRenderScript, 2); //自己使用API分配内存 intPointer = Allocation.createSized(myRenderScript, Element.I32(myRenderScript), 2); mScript = new ScriptC_example(myRenderScript, resources, R.raw.example); //绑定内存 mScript.bind_touchPoints(touchPoints); mScript.bind_intPointer(intPointer); ...}

4.3.2 动态内存的读写

对于动态内存,在Android framework层可以通过反射层的set/get方法来读/写内存,在RenderScript中也可以像往常一样读/写,且任意一方的写操作都会通知到另外一方。

下面是示例。假设在rsfile.rs定义了如下全局指针:

typedef struct Point {  int x;  int y;} Point_t;Point_t *point;

只要你已经在Android framework层给分配了内存,那么就可以像往常一样使用它,且任何的修改都会通知到Android framework层。

point[index].x = 1;point[index].y = 1;

在Android framework 层通过反射层提供的方法读写:

ScriptField_Point p = new ScriptField_Point(mRS, 1);  Item i = new ScriptField_Point.Item();  i.x=100;  i.y = 100;  p.set(i, 0, true);  mScript.bind_point(p);   points.get_x(0);      //read x and y from index 0  points.get_x(0);

内存只需要绑定一次就可以了,不需要每次修改值的时候再次绑定

5 基本应用场景

5.1 RenderScript层回调Android framework

前面我们提到过,RenderScript中的invokable不能有返回值,以及对于静态内存,RenderScript层对其修改不会通知到Android framework层。对于这两种情况,配套使用RSMessageHandler和rsSendToClient是很好的解决方案。对于二者的关系,从命名就可以看出一二,RSMessageHandler相当于常用的handleMessage函数,而rsSendToClient则相当于Handler.sendMessage,只是RSMessageHandler运行在Android framework层,而rsSendToClient运行在RenderScript层。

RenderScript.RSMessageHandler它implements Runnable,在使用过程中只需要重写run函数即可。其有三个重要的字段:

  1. mData:int[],对应rsSendToClient中的data,表示从RenderScript发送过来的数据的地址
  2. mID:消息标志,对应rsSendToClient中的cmdID,类似使用Handler发送Message时的what
  3. mLength:对应rsSendToClient时的len,mData中数据的个数

使用范例:

  1. 在RenderScript(.rs文件)中调用回调函数rsSendToClicent,reSendToClient函数有四个: rsSendToClient (int cmdID) rsSendToClient (int cmdID, const void *data, uint len)  rsSendToClientBlocking (int cmdID)  rsSendToClientBlocking (int cmdID, const void *data, uint len),其中cmdID即相当于message中的what参数。
  2. 在安卓层中,设定RenderScript中消息的Handler。即继承RenderScript.RSMessageHandler写一个类RSHandler,重写其中的run函数。在RenderScript.RSMessageHandler中有一个mID参数,即若与reSendToClient中的cmdID相等则表示是该reSendToClient发送过来的消息。
    mRenderScript.setMessageHandler(new RSMessageHandler(){      @Override      public void run(){        switch (mID) {        case type:          //do something          break;        default:          break;        }      }    });

注意:run函数不是运行在主线程,所以在run函数中不能直接做操作主界面UI的操作。

 5.2 RenderScript kernel中访问更多的元素

我们提到过,对于一个kernel,最多只能有一个输入Allocation,假如需要在kernel中访问更多的Allocation,那怎么办呢?

在kernel中,仅容许对当前元素进行操作,即当前坐标(x,y)表示的元素,如果想访问其他元素,则需要定义一个全局的输入allocation,然后使用rsGetElementAt_type()来获取其他元素,比如:下面的averageBitmap就访问了全局变量inBitmap的数据:

rs_allocation inBitmap;uchar4 __attribute__((kernel)) averageBitmap(uchar4 in, uint32_t x, uint32_t y){  uchar4 out = in;    uchar4 left = in;  uchar4 top = in;  uchar4 right = in;  uchar4 bottom = in;    if(x - 1 > -1){ //access other element    left = rsGetElementAt_uchar4(inBitmap, x - 1, y);  }  if(y - 1 > -1){    top = rsGetElementAt_uchar4(inBitmap, x , y - 1);  }  if(x + 1 < width){    right = rsGetElementAt_uchar4(inBitmap, x + 1, y);  }  if(y + 1 < height){    bottom = rsGetElementAt_uchar4(inBitmap, x, y + 1);  }    out.r = (left.r + top.r + right.r + bottom.r) / 4;  out.g = (left.g + top.g + right.g + bottom.g) / 4;  out.b = (left.b + top.b + right.b + bottom.b) / 4;    return out;}