厉害了，“View背景模糊”的四种写法！_Android_进行_控件

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详情见文章：没错！皇叔开了个训练营

在一名 Android 程序猿的职业生涯中，大概率会与设计狮有过这样的讨论：

🦁：“我要这个毛玻璃效果”

🐒：“这个效果实现不了”

🦁（掏出iPhone）：“你看人家苹果都有，你怎么做不了？😒”

🐒：“iOS 可以，Android 真的做不了，童叟无欺😭”

这个让设计师心心念念的视觉效果，就是背景模糊。

iOS 8 加入的 UIVisualEffectView 、CSS 中的 backdrop-filter 以及 Flutter 中的 BackdropFilter 类，都可以实现这个效果，只有 Android 一直没有支持该能力。

在 Android 领域内，背景模糊效果有两个不同场景，需要做一下区分：

Window 级背景模糊：将某个半透明 Window 的背景内容进行模糊处理，常见于通知栏下拉之类的场景。

View 级背景模糊：在某一个App页面内，某控件的背景内容进行模糊处理。这个能力 Android 一直没有支持，只有一些开源框架进行过尝试。

Window 级的背景模糊，多年以来各手机厂商都有自己的实现方案。而 Android 12 里，AOSP 对SurfaceFlinger 进行了重构，GPU 合成的部分也使用 Skia 进行渲染，同时对跨 Window 的背景模糊做了官方的支持[1]，并 public 了相关的 API。

Android 12 支持的Window背景模糊

（模糊内容属于背后的窗口）

而本文要讨论的是后者—— View 级背景模糊 的实现方式。

iOS 上的 View 级背景模糊效果

（模糊内容属于同一窗口内背后的控件）

笔者整理了现在开源库中的两类解决方案， 外加酷派团队调研出的两种方案 ，共四种写法，供大家参考。

如果要从应用侧实现这个效果，最重要的一个步骤是 获取模糊控件背景的内容 ，目前 Github 上的相关框架，大概分为两个方案：

方案一：找到背景控件、调用draw

代表框架：

500px/500px-android-blur、Dimezis/BlurView、mmin18/RealtimeBlurView，这三个框架的⭐️数量均为 2.7k 左右，接受度比较高。

创建一个链接到 Bitmap 的离屏Canvas，在模糊控件绘制之前，将下层布局手动绘制到这个 Canvas 里，这样在 Bitmap 里就拿到了控件背景内容。

其中：500px-android-blur 的做法是手动指定背景的布局，在模糊控件 onDraw 的时候，对指定的下层布局进行绘制。这种做法实现起来比较简单，但每次都需要手动指定下层布局，而且模糊控件不能包含在该布局里，缺少灵活性。
// 手动指定下层布局 blurringView.setBlurredView(blurredView);
而 Dimezis/BlurView、mmin18/RealtimeBlurView 的解法则更加灵活，下层布局不用特别指定，直接使用rootView（一般为DecorView）。在模糊控件 onPreDraw 的时候，将rootView绘制到离屏Canvas。

但 rootView 并不是下层布局，因为模糊控件也包含在内。这两个框架使用比较取巧的办法解决了这个问题：在 draw(Canvas) 方法里，判断如果是离屏 Canvas 在绘制，则跳过自身绘制。

获取背景内容后，剩下的步骤则是对 Bitmap 进行模糊处理并绘制，由于比较简单就不赘述了。

方案效果（以500px-android-blur为例）

兼容性好。没有使用系统隐藏接口，理论上在任意 Android 版本上都能运行。

方案缺点主要是额外的性能开销。

无法使用 Hardware Bitmap 。这几个框架都使用了 Render 做模糊处理，无法使用 Hardware Bitmap。模糊的结果在上屏之前还需要进行一次纹理上传。频繁的 Bitmap 更新会带来内存及性能的更多开销[2]。

额外离屏绘制。由于调用了 draw 方法，每一帧都需要进行一次额外离屏绘制。而且由于 Canvas 对应的是非 Hardware Bitmap，这个离屏绘制也无法使用硬件加速。

方案二：Canvas GL Functor

代表框架：HokoFly/HokoBlurDrawable

这个框架使用起来非常简单，不需要做额外的设置，只需要给View设置一个background即可。
final BlurDrawable blurDrawable = new BlurDrawable; view.setBackgroundDrawable(blurDrawable);
调查了源码，它也没有把下层布局再次绘制，那它是如何获取到背景内容的？

秘密在于这个隐藏方法： RecordingCanvas.callDrawGLFunction2
* Records the functor specified with the drawGLFunction function pointer. This is * functionality used by webview for calling into their renderer from our display lists. * @param drawGLFunction A native function pointer * @hide * @deprecated Use { @link #drawWebViewFunctor(int)} @Deprecated public void callDrawGLFunction2 ( long drawGLFunction) { nCallDrawGLFunction(mNativeCanvasWrapper, drawGLFunction, null );
这个隐藏的方法看起来比较陌生，因为它不是设计给 App 使用的。它的作用是将外部的 OpenGL 方法链接到 Canvas 的绘制流程里，目前官方的使用场景是 Android 的 WebView。

WebView 使用自己的 OpenGL 方法对网页进行渲染，再调用这个方法，将结果链接到你的 App Window 里。

这刚好能解释，为什么 WebView 使用独立的渲染机制，但不需要使用 SurfaceView 的独立 layer 也能显示到屏幕上。

经过一番调查发现，参数 drawGLFunction ，是 Android Native 层的一个通用函数指针，结构如下：
Functor {} virtual ~Functor {} virtual status_t operator ( )( int /*what*/ , void * /*data*/ ) { return OK; }
在 UI 线程调用 callDrawGLFunction2 方法后，只是设置了函数指针，并没有起到绘制效果。真正的绘制逻辑，发生在 RenderThread 里：
// File: frameworks/base/libs/hwui/pipeline/skia/GLFunctorDrawable.cpp void GLFunctorDrawable::onDraw(SkCanvas* canvas) { // 省略部分代码
GLuint fboID = 0 ; SkISize fboSize; GetFboDetails(canvas, &fboID, &fboSize);

// 省略部分代码：初始化GLContext、判断离屏Layer等 …… DrawGlInfo info; info.clipLeft = clipBounds.fLeft; info.clipTop = clipBounds.fTop; info.clipRight = clipBounds.fRight; info.clipBottom = clipBounds.fBottom; info.isLayer = fboID != 0 ; info.width = fboSize.width; info.height = fboSize.height; mat4.getColMajor(&info.transform[ 0 ]); info.color_space_ptr = canvas->imageInfo.colorSpace;

// 省略部分代码：绑定FBO、设置GL环境 …… if (mAnyFunctor.index == 0 ) { std::get< 0 >(mAnyFunctor).handle->drawGl(info); } else { // 这里会调用到函数指针Functor (*(std::get< 1 >(mAnyFunctor).functor))(DrawGlInfo::kModeDraw, &info); } // 省略部分代码 …… }

看到这里，为防止有读者不了解 hwui，补充一些前提知识：

我们都知道 Android 的 View 系统，在底层是使用 Skia 图形库进行渲染，而连接 View 与 Skia 的组件便是 libhwui。App 界面的绘制指令，最终都通过 hwui 库，在 RenderThread 中得以执行。

Skia 的 SkDrawable 结构，与 Android 的 Drawable 类似，都是在 onDraw(canvas) 方法中执行绘制指令，实际上后者也是对前者的一个效仿设计。

在 hwui 库中，一共有这几种 SkDrawable 类型：

RenderNodeDrawable ：最常见的一个SkDrawable，99% 的 View 和布局的绘制指令会保存到 RenderNode 中，最终都由这个 Drawable 进行绘制。

AnimatedImageDrawable ：对应到 Java 层的同名类，一般用于播放 gif 图片。

AnimatedRoundRect、AnimatedCircle、AnimatedRippleDrawable ：Material Design中的按钮Ripple 效果、Canvas的 drawCircle 、 drawRect 方法的底层实现。

LayerDrawable ：绘制一个 OpenGL 纹理。 TextureView 的底层正是用它实现。

FunctorDrawable ：在 Skia 绘制指令中，链接到外部绘制指令。它有三个子类：GLFunctorDrawable、VkFunctorDrawable，分别链接 OpenGL 与 Vulkan 指令。

而方案二，正是使用了 GLFunctorDrawable 。

回到这个库中，上面的GLFunctorDrawable，会调用上层设置过来的 functor方法，并将此时的 DrawGlInfo 传递过去。

我们来看看这个库的 Functor 真正做了些什么：

经过 jni 的多次中转，Functor 最终调用到了上面的 Java 层逻辑。与一般的 Java 层逻辑不同，图中的代码实际上运行在 RenderThread 中，而且拥有 GLFunctorDrawable 已经设置好的 OpenGL 上下文。

这里的逻辑大概分为三步： 获取当前屏幕内容、进行 X/Y 轴两次模糊运算、放大并叠加颜色 。

最关键的代码就是这行 glCopyTexSubImage2D ，它可以将当前屏幕已绘制内容进行区域拷贝[3]。由于这个代码的执行在背景内容绘制和控件内容绘制之间，这样便 获取到了控件的背景内容 。

总结

这个方案使用 GLFunctorDrawable 的机制，将自己的 OpenGL 指令嵌入到 RenderThread 每一帧的绘制中，获取背景内容，做模糊并上屏。

优点

使用方便：可以用 Drawable 的方式使用，嵌入到任意层级的布局。

缺点

当然，这个方案的缺点也十分明显，导致它无法在 app 里商用。

callDrawGLFunctor2 是一个 hide 方法，其在不同 Android 版本都有不同实现，框架本身做了多平台兼容。

但在 Google 对 hide 方法的态度及采取的措施面前，这个做法显得不可持续。

首先，Android 11 开始采取了更严格的反射限制，框架使用者需要额外去处理限制突破逻辑。

其次， callDrawGLFunctor2(long functor) 是一个废弃方法，在 Android 12 开始被移除。

在 Android 12 中，被换成 drawWebViewFunctor(int functor) ，不仅 functor 换了结构，还必须同时支持 OpenGL 和 Vulkan 两种实现。

这个方案的兼容成本已经非常高了，框架作者也没有继续进行维护，目前该框架在 Android 12 上无法使用。

使用场景受限制

在 hwui 的 pipeline 里，如果这块内容被绘制到了一块离屏 buffer 再上屏，那么这里的 GLFunctor 便无法获取到控件背后的内容。

这是因为，在 hwui 每一帧绘制开始之前，会先把离屏的 Layer 先渲染完成得到结果，再把这些结果当做图像资源，在这一帧参与绘制。

需要离屏 buffer 的场景有这几种： 设置小于 1 的 alpha 、 需要 clip 的 Functor 、 有拉伸或者RenderEffect 效果（Android 12 添加） 等，比较常见。
// File: frameworks/base/libs/hwui/RenderProperties.h bool promotedToLayer const { return mLayerProperties.mType == LayerType::None && fitsOnLayer && // 是functor且有clip、animation、translation等情况。 (mComputedFields.mNeedLayerForFunctors || // 设置了RenderEffect（Android 12新增） mLayerProperties.mImageFilter != nullptr || // 当前有拉伸效果（Android 12新增） mLayerProperties.getStretchEffect.requiresLayer || // 当前View设置了alpha，且hasOverlappingRendering为true (!MathUtils::isZero(mPrimitiveFields.mAlpha) && mPrimitiveFields.mAlpha < 1 && mPrimitiveFields.mHasOverlappingRendering)); }
所以当 GLFunctor 被离屏渲染时，它会提前执行，此时便无法获取到它背后的内容。也就是说这种方案， 无法对模糊控件设置 alpha 或者切圆角 ，这点也在框架的 issues 里得到了印证：

自研方案

方案三：扩展 Canvas.saveLayer

笔者发现，Flutter 中的 BackdropFilter 类也能实现效果，其也使用 Skia 作为渲染引擎。

BackdropFilter 这个 Dart 层的 Widget，经过 SceneBuilder 的中转，最终映射到 native 层的 BackdropFilterLayer 类：

它并没有特殊的绘制逻辑，只是在绘制 children 内容之前，调用了一个 saveLayer 操作。难道 Flutter仅仅通过 saveLayer ，就实现了背景模糊？

Android中也有 Canvas.saveLayer 这个API，其作用是创建一个新的Layer，后续的绘制均发生在这个新的Layer里，绘制完成后将结果再一起上屏。所以这个方法开销比较大，非必要不建议使用。

更关键的是，它并不支持背景模糊功能。

看来红框中的这一行代码是关键。调查 SaveLayerRec 发现，它是 skia 引擎中的结构体，大致结构如下：
enum SaveLayerFlagsSet { kInitWithPrevious_SaveLayerFlag = 1 << 2 , //!< initializes with previous contents };
struct SaveLayerRec { SaveLayerRec( const SkRect* bounds, const SkPaint* paint, SaveLayerFlags saveLayerFlags = 0 ) : fBounds(bounds) , fPaint(paint) , fSaveLayerFlags(saveLayerFlags) {} SaveLayerRec( const SkRect* bounds, const SkPaint* paint, const SkImageFilter* backdrop, SaveLayerFlags saveLayerFlags) : fBounds(bounds) , fPaint(paint) , fBackdrop(backdrop) , fSaveLayerFlags(saveLayerFlags) {} /** hints at layer size limit */ const SkRect* fBounds = nullptr ; /** modifies overlay */ const SkPaint* fPaint = nullptr ; /** * If not null, this triggers the same initialization behavior as setting * kInitWithPrevious_SaveLayerFlag on fSaveLayerFlags: the current layer is copied into * the new layer, rather than initializing the new layer with transparent-black. * This is then filtered by fBackdrop (respecting the current clip). */ const SkImageFilter* fBackdrop = nullptr ; /** preserves LCD text, creates with prior layer contents */ SaveLayerFlags fSaveLayerFlags = 0 ; };

这里的 SkImageFilter 是 Skia 中可以实现图形效果的工具类，常见的 filter 有：Blur、ColorFilter、Matrix、XferMode 等等。

Skia 在很早就支持了这个能力，在 Android 12 中，谷歌在上层封装了RenderEffect类，第一次将其开放给上层调用[4]。

看下真正执行模糊运算的地方：
void SkCanvas::internalSaveLayer( const SaveLayerRec& rec, SaveLayerStrategy strategy) { // 省略代码 …… // If we have a backdrop filter, then we must apply it to the entire layer (clip-bounds) // regardless of any hint-rect from the caller. skbug.com/8783 if (rec.fBackdrop) { bounds = nullptr ; } // 两种情况下会绘制背景内容 bool initBackdrop = (rec.fSaveLayerFlags & kInitWithPrevious_SaveLayerFlag) || rec.fBackdrop; // 省略代码 …… if (initBackdrop) { DrawDeviceWithFilter(priorDevice, rec.fBackdrop, newDevice.get, { ir.fLeft, ir.fTop }, fMCRec->fMatrix.asM33); } // 省略代码 …… }
void SkCanvas::DrawDeviceWithFilter(SkBaseDevice* src, const SkImageFilter* filter, SkBaseDevice* dst, const SkIPoint& dstOrigin, const SkMatrix& ctm) { // 省略代码 …… // 截取当前已经绘制的内容 auto special = src->snapSpecial(backdropBounds); if (!special) { return ; } // 省略代码 … SkIPoint offset; // 使用指定的filter进行处理 special = as_IFB(filter)->filterImage(ctx).imageAndOffset(&offset); if (special) { offset += layerInputBounds.topLeft; SkMatrix dstCTM = toRoot; dstCTM.postTranslate(-dstOrigin.x, -dstOrigin.y); dstCTM.preTranslate(offset.fX, offset.fY); // 将处理结果进行绘制 dst->drawSpecial(special.get, dstCTM, sampling, p); } // 省略代码 …… }

结合注释与代码得知，有两个组合可以实现背景模糊效果：

组合一：将 backdrop 设置为对应的filter，比如 SkBlurImageFilter 即可，将 saveLayerFlags 设为0。

组合二： backdrop 仍然为null，但 saveLayerFlags 设为 kInitWithPrevious_SaveLayerFlag ，此时这个新建的layer会将之前layer的内容复制一份。然后使用 paint->setImageFilter ，将 filter 设置到 paint 中。

区别在于，前者会将整个 Canvas 的内容都进行处理，然后 clip 到相应区域；而后者只会截取指定区域的内容，另外也不会立即处理，而是选择在新 layer 上屏的时刻统一处理。

Flutter 使用的是第一个组合。笔者两个方案都进行了尝试，本文与Flutter保持一致，讨论第一种组合。

思路解析

看完 Flutter，我们再来看看 Android 里的 saveLayer 逻辑，经过一些中转，它最终调用到了这里
// File: frameworks/base/libs/hwui/SkiaCanvas.cpp int SkiaCanvas::saveLayer( float left, float top, float right, float bottom, const SkPaint* paint, SaveFlags::Flags flags) { const SkRect bounds = SkRect::MakeLTRB(left, top, right, bottom); // 这里只用到了 bounds, paint, layerFlags 三个参数 const SkCanvas:: SaveLayerRec rec (&bounds, paint, layerFlags(flags)) ; return mCanvas->saveLayer(rec); }
可以看到，Android 直接忽略了后面两个参数，并没有提供任何暴露途径。

那我们的思路也就很简单了：

新增 Canvas.saveLayer 的overload方法，增加 backdropFilter 参数。在内部转为对 SaveLayerRec 的后两个参数的设置。

暴露对 SkImageFilter 对象的创建方法。如果是Android 12环境，则可以跳过这一步，使用 RenderEffect.getNativeInstance 即可。

由于是对 Canvas 的调用，简单的办法是封装成 Drawable，供 View 设置为background使用。
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> < coolx.graphics.drawable.BackdropBlurDrawable xmlns:android = "http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:app = "http://schemas.android.com/apk/res-auto" app:blurRadius = "30dp" app:saturation = "1.8" app:fallbackColor = "#AAFFFFFF" > < shape android:shape = "rectangle" > < solid android:color = "#BFEFEFEF" /> </ shape > </ coolx.graphics.drawable.BackdropBlurDrawable >

实机效果演示

优点

使用简单、效果好。将 SkImageFilter 进行组合，可以轻松实现透亮的毛玻璃效果。图例叠加了模糊和饱和度的修改，效果非常接近 iOS。

兼容性高。模糊控件可以随意动画、clip。

使用场景受限制。由于是调用 Canvas 接口，所以封装为 Drawable 设置为 View 的背景更适合使用。此时也会受到与方案二相同的限制：虽然限制少一些，可以正常 clip圆角，但当 View 设置 alpha 的时候，模糊仍会失效。

需要修改系统源码。

这个方案我提交到了AOSP[5]，谷歌工程师给了两个反馈：

性能差(very, very slow）。

在 alpha 的时候会失效。

第一条反馈与实际表现不符合，关于性能是否符合要求，需要进一步的调查和实验。

但第二条确实如此，所以还需要继续找寻新的解法。

方案四：修改libhwui，增加模糊计算

View 的 alpha 发生改变，其实是设置的 RenderNode.setAlpha 方法。

方案二与方案三，由于都使用了 Canvas 的接口，所以无论是重写 View.onDraw 方法，还是封装 Drawable ，这个调用指令都在该 View 的 RenderNode 内部。这样当 alpha 变化时，就无法获取到背景内容。

除了 alpha 外，这次也打算将所有的边界场景一次考虑清楚：View 的 transform、动画、clip 等。目前能想到的方案，是让背景模糊逻辑脱离 RenderNode 。

参照前文， RenderNode 的真正绘制，是在 RenderNodeDrawable 中，我们可以新定义一个 BackdropFilterDrawable 类型，与其平级。

将 BackdropFilterDrawable 的绘制顺序，提前到 RenderNodeDrawable 之前即可。

BackdropFilterDrawable 类的关键逻辑如下：
void BackdropFilterDrawable::onDraw(SkCanvas* canvas) { // 对后面内容进行截图（并不会创建新的buffer)，此截图为Canvas完整截图。 auto backdropImage = canvas->getSurface->makeImageSnapshot; // 从target RenderNode那里，同步properties，无论它是否在做动画、缩放、是否有clip等，都进行同步。计算结果保存到 mImageSubset 里，这是我们上层RenderNode真正的可见区域。 if (!prepareToDraw(canvas, properties, backdropImage->width, backdropImage->height)) { // 当返回false的时候，说明不可见，则我们也跳过绘制。 return ; }
auto imageSubset = mImageSubset.roundOut; // 将截图里的上层区域进行filter处理。 backdropImage = backdropImage->makeWithFilter(canvas->recordingContext, backdropFilter, imageSubset, imageSubset, &mOutSubset, &mOutOffset); // 将filter结果进行绘制。 canvas->drawImageRect(backdropImage, SkRect::Make(mOutSubset), mDstBounds, SkSamplingOptions(SkFilterMode::kLinear), &mPaint, SkCanvas::kStrict_SrcRectConstraint); }

优点

与方案三相同，优势在于性能和效果。

使用简单、效果好。将 SkImageFilter 进行组合，可以轻松实现透亮的毛玻璃效果。图例叠加了模糊和饱和度的修改，效果非常接近 iOS。

兼容性高。模糊控件可以随意动画、clip、变换 alpha。

使用场景受限制。虽然解决了方案二的 alpha 问题，但如果该控件的父布局设置了 alpha，它仍然无法拿到父布局以外的背景内容。这算是个小小的遗憾。

需要修改系统源码。对系统源码的改动，比方案三多不少。

这个方案我也提交到了AOSP[6]，目前状态为待 Review。感兴趣的可以编译看下效果。

方案对比

我们在酷派COOL 20s 5G上，将四种方案进行横向对比。

这台机器配置为天玑700、6GB内存、128GB存储、1080p 90Hz的屏幕。

使用perfetto抓取的trace，来衡量和计算每种方案在 Choreographer.doFrame 和 RenderThread 分别消耗的时间。

在perfetto里可以直观地看到平均耗时

抓取无模糊效果的耗时，作为基准指标。分别为：doFrame 1.588ms, RenderThread: 3.485ms。

最终对比结果如下：

方案一综合开销最高，后面三个方案的 doFrame 耗时，与基准耗时的差异在误差范围内，几乎没有引入额外的计算。

综合来看， 方案四 各方面表现都很优秀，酷派在自研的COOLOS里，已经有多处采用了它。

后记

经过这样一番调研，笔者的有很多感悟和提升，其中感触最深的是：如果对一块领域感兴趣，但网络和社区没有更好解法时，就自己读源码吧。

在这个能力的调研过程中，有非常多有意思的技术问题，每一项都值得深入去探讨和研究。

比如：

为什么有时候模糊边缘会闪烁？

模糊运算原理是什么？模糊计算本身有没有性能优化空间？

想使用酷派调研的方案，有没有办法不修改源码来用到它们？

由于篇幅限制，本文不再展开，有机会可以开些续文，详细讲讲。

感兴趣的读者，欢迎评论区跟我们一起讨论！

参考链接

Window Blurs | Android Open Source Project (https://source.android.com/devices/tech/display/window-blurs)

Glide v4 : Hardware Bitmaps (https://bumptech.github.io/glide/doc/hardwarebitmaps.html#why-should-we-use-hardware-bitmaps)

glCopyTexSubImage2D | khronos.org (https://www.khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/es2.0/xhtml/glCopyTexSubImage2D.xml)

RenderEffect | Android Developers (https://developer.android.com/reference/android/graphics/RenderEffect)

方案三 | Android Code Review

方案四 | Android Code Review

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