Android开发之OpenGL绘制三维图形的流程

从这篇文章开始，接下来会连载一系列的OpenGL相关博文，好好探讨如何在Android中进行OpenGL开发。

OpenGL的全称是“Open Graphics Library”，意思是开放图形库，它定义了一个跨语言、跨平台的图形图像程序接口。对于Android开发者来说，OpenGL就是用来绘制三维图形的技术手段，当然OpenGL并不仅限于展示静止的三维图形，也能用来播放运动着的三维动画。不管是三维图形还是三维动画，都是力求在二维的手机屏幕上面展现模拟的真实世界场景，这个OpenGL的应用方向说到底，可不就是时下大热的虚拟现实么？

看起来OpenGL是很高大上的样子，其实Android系统早已集成了相关的API，只要开发者按照函数要求依次调用，就能一步一步在手机屏幕上画出各式各样的三维物体了。不过对于初次接触OpenGL的开发者来说，三维绘图的概念可能过于抽象，所以为了方便读者理解，下面就以Android上的二维图形绘制为参考，亦步亦趋地逐步消化OpenGL的相关知识点。

从前面的学习可以得知，每个Android界面上的控件，其实都是在某个视图上绘制规定的文字（如TextView），或者绘制指定的图像（如ImageView）。而TextView和ImageView都继承自基本视图View，这意味着首先要有一个专门的绘图场所，比如现实生活中的黑板、画板和桌子。然后还要有绘画作品的载体，比如显示生活中黑板的漆面，以及用于国画的宣纸、用于油画的油布等等，在Android系统中，这个绘画载体便是画布Canvas。有了绘图场所和绘画载体，还得有一把绘图工具，不管是勾勒线条还是涂抹颜料都少不了它，如果是写黑板报则有粉笔，如果是画国画则有毛笔，如果是画油画则有油画笔，如果是画Android控件则有画笔Paint。

所以，只要具备了绘图场所、绘画载体、绘图工具，即可挥毫泼墨进行绘画创作啦。正如前面介绍的Android自定义控件那样，有了视图View、画布Canvas、画笔Paint，方能绘制炫彩多姿的各种控件。那么对于OpenGL的三维绘图来说，也同样需要具备这三种要素，分别是GLSurfaceView、GLSurfaceView.Renderer和GL10，其中GLSurfaceView继承自表面视图SurfaceView，对应于二维绘图的View；GLSurfaceView.Renderer是三维图形的渲染器，对应于二维绘图的Canvas；最后一个GL10自然相当于二维绘图的Paint了。有了GLSurfaceView、GLRender和GL10这三驾马车，Android才能实现OpenGL的三维图形渲染功能。

具体到App编码上面，还得将GLSurfaceView、GLSurfaceView.Renderer和GL10这三个类有机结合起来，即通过函数调用关联它们三个小伙伴。首先从布局文件获得GLSurfaceView的控件对象，然后调用该对象的setRenderer方法设置三维渲染器，这个三维渲染器实现了GLSurfaceView.Renderer定义的三个视图函数，分别是onSurfaceCreated、onSurfaceChanged和onDrawFrame，这三个函数的输入参数都包含GL10，也就是说这三个函数都持有画笔对象。如此一来，绘图三要素的GLSurfaceView、GLSurfaceView.Renderer和GL10就互相关联了起来。

可是，Renderer接口定义的onSurfaceCreated、onSurfaceChanged和onDrawFrame三个函数很是陌生，它们之间又有什么区别呢？为方便理解，接下来不妨继续套用Android二维绘图的有关概念，从Android自定义控件的主要流程得知，自定义一个二维控件，主要有以下四个步骤：

1、声明自定义控件的构造函数，可在此进行控件属性初始赋值等初始化操作；

2、重写onMeasure函数，可在此测量控件的宽度和高度；

3、重写onLayout函数，可在此挪动控件的位置；

4、重写onDraw函数，可在此绘制控件的形状、颜色、文字以及图案等等；

于是前面提到Renderer接口定义的三个函数，它们的用途对照说明如下：

1、onSurfaceCreated函数在GLSurfaceView创建时调用，相当于自定义控件的构造函数，一样可在此进行三维绘图的初始化操作；

2、onSurfaceChanged函数在GLSurfaceView创建、恢复与改变时调用，在这里不但要定义三维空间的大小，还要定义三维物体的方位，所以该函数相当于完成了自定义控件的onMeasure和onLayout两个函数的功能；

3、onDrawFrame顾名思义跟自定义控件的onDraw函数差不多，onDraw函数用于绘制二维图形的具体形状，而onDrawFrame函数用于绘制三维图形的具体形状；

下面来个最简单的OpenGL例子，在布局文件中放置一个android.opengl.GLSurfaceView节点，后续的三维绘图动作将在该视图上开展。布局文件内容示例如下：

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical" >
    <!-- 注意这里要使用控件的全路径android.opengl.GLSurfaceView -->
    <android.opengl.GLSurfaceView
        android:id="@+id/glsv_content"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent" />
</LinearLayout>

接着在Activity代码中获取这个GLSurfaceView对象，并给它注册一个三维图形的渲染器GLRender，此时自定义的渲染器GLRender必须重载onSurfaceCreated、onSurfaceChanged和onDrawFrame这三个函数。下面是对应的Activity代码框架例子：

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_gl_cub);
        GLSurfaceView glsv_content = (GLSurfaceView) findViewById(R.id.glsv_content);
        // 注册渲染器
        glsv_content.setRenderer(new GLRender());
    }
    private class GLRender implements GLSurfaceView.Renderer {
        @Override
        public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
            // 这里进行三维绘图的初始化操作
        }
        @Override
        public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
            // 这里要定义三维空间的大小，还要定义三维物体的方位
        }
        @Override
        public void onDrawFrame(GL10 gl) {
            // 这里绘制三维图形的具体形状
        }
    }