开头

很多人说Android开发前景越来越差了 我觉得这个回答是片面的

首先Android应用开发前景差是在最近两年出现的，也就是从2018开始，从那时起移动端的程序员已经慢慢出现供大于求的局面，本人作为移动端开发，深知这一点。

然而也必须说明一点，不论是Android开发还是iOS开发，虽然都出现了相关的程序员供大于求的情况，但市场仍然是有需求的，特别是对资深的开发人员及拥有相关底层开发知识的应用程序员市场及发展还是很多的；这里所讲的就业难都是相对于初级开发人员。

为什么会在18年出现应用端就业难？这是由于在前几年App风盛行，那几年只要是个和互联网的公司要是没个自己的App那都不好意思叫互联网公司，所以一般的互联网公司成立之初就会着手开发自己的App，不管是否是刚需，但市场终究是严峻的；App虽然好，能快速开展本公司的业务，但App的运营成本还是很高的，一个App在早期就开发团队来说一般都是需要至少Android开发一人，iOS开发一人，后台开发2人以上，还有UI及产品等等，当然最主要的问题是一般的公司对于这种模式都会面临回报周期长的问题，App开发完了还面临着推广的问题，市场抢占不了，也许之前的都会付之东流。于是在早期很多学校特别是培训机构就针对市场推出了应用端的培训课程，短到三个月长到半年的课程，于是乎每一个月都会有成千上万的应用端走向市场，所以时间一长，市场慢慢趋于稳定。应用端的人员慢慢就变得供大于求了，这也是慢慢出现应用端求职难的问题了。

以上说的是其中一方面，成本高和其他低成本，低运营的技术相继出现也是应用端求职难现象的助推手。

这里主要讲下2016年出现的小程序对于App的冲击，原生App有着开发周期长，运营成本高及回报周期长的特点，所以近年来很多公司都慢慢削去了应用端从而将资金放在其他部分，直到小程序的出现，开发成本一下就可以降下不少，为什么呢，因为小程序的开发语言可以由前端的开发人员承担，而且开发一个小程序不需要维护两套代码也就是不需要像原生App一样，需要Andoid端和iOS端，因为小程序是运行在微信中的，所以只要开发人员维护一套代码就够了，这大大的降低了前期的开发成本，其他细节在这就不细讲了，总之小程序的出现不同程度上更加冲击了应用端的竞争市场，从而也使得应用端就业竞争更加激烈。

当然市场还是需要应用端的人才的，这里所说的人才指的是那些会顺应技术发展和时代的有着不断学习力的开发人员，对于那些初级的程序员市场终究对于他们是残酷的，所以提升自己的竞争力在任何职业任何时候都是非常重要的，只有这样才不会被市场所抛弃。

就先写到这，手机码字很痛苦，写的很片面不好之处敬请指出，如果觉得有参考价值的朋友也可以关注一下我 我会定期分享一些关于Android进阶方面的知识，也会分享一下最新的面试题~

二、显示系统基础知识

在一个典型的显示系统中，一般包括CPU、GPU、Display三个部分， CPU负责计算帧数据，把计算好的数据交给GPU，GPU会对图形数据进行渲染，渲染好后放到buffer(图像缓冲区)里存起来，然后Display（屏幕或显示器）负责把buffer里的数据呈现到屏幕上。如下图：

2.1 基础概念

• 屏幕刷新频率 一秒内屏幕刷新的次数（一秒内显示了多少帧的图像），单位 Hz（赫兹），如常见的 60 Hz。刷新频率取决于硬件的固定参数（不会变的）。

• 逐行扫描 显示器并不是一次性将画面显示到屏幕上，而是从左到右边，从上到下逐行扫描，顺序显示整屏的一个个像素点，不过这一过程快到人眼无法察觉到变化。以 60 Hz 刷新率的屏幕为例，这一过程即 1000 / 60 ≈ 16ms。

• 帧率 （Frame Rate） 表示 GPU 在一秒内绘制操作的帧数，单位 fps。例如在电影界采用 24 帧的速度足够使画面运行的非常流畅。而 Android 系统则采用更加流程的 60 fps，即每秒钟GPU最多绘制 60 帧画面。帧率是动态变化的，例如当画面静止时，GPU 是没有绘制操作的，屏幕刷新的还是buffer中的数据，即GPU最后操作的帧数据。

• 画面撕裂（tearing） 一个屏幕内的数据来自2个不同的帧，画面会出现撕裂感，如下图

2.2 双缓存

2.2.1 画面撕裂 原因

屏幕刷新频是固定的，比如每16.6ms从buffer取数据显示完一帧，理想情况下帧率和刷新频率保持一致，即每绘制完成一帧，显示器显示一帧。但是CPU/GPU写数据是不可控的，所以会出现buffer里有些数据根本没显示出来就被重写了，即buffer里的数据可能是来自不同的帧的， 当屏幕刷新时，此时它并不知道buffer的状态，因此从buffer抓取的帧并不是完整的一帧画面，即出现画面撕裂。

简单说就是Display在显示的过程中，buffer内数据被CPU/GPU修改，导致画面撕裂。

2.2.2 双缓存

那咋解决画面撕裂呢？ 答案是使用 双缓存。

由于图像绘制和屏幕读取 使用的是同个buffer，所以屏幕刷新时可能读取到的是不完整的一帧画面。

双缓存，让绘制和显示器拥有各自的buffer：GPU 始终将完成的一帧图像数据写入到 Back Buffer，而显示器使用 Frame Buffer，当屏幕刷新时，Frame Buffer 并不会发生变化，当Back buffer准备就绪后，它们才进行交换。如下图：

2.2.3 VSync

问题又来了：什么时候进行两个buffer的交换呢？

假如是 Back buffer准备完成一帧数据以后就进行，那么如果此时屏幕还没有完整显示上一帧内容的话，肯定是会出问题的。看来只能是等到屏幕处理完一帧数据后，才可以执行这一操作了。

当扫描完一个屏幕后，设备需要重新回到第一行以进入下一次的循环，此时有一段时间空隙，称为VerticalBlanking Interval(VBI)。那，这个时间点就是我们进行缓冲区交换的最佳时间。因为此时屏幕没有在刷新，也就避免了交换过程中出现 screen tearing的状况。

VSync(垂直同步)是VerticalSynchronization的简写，它利用VBI时期出现的vertical sync pulse（垂直同步脉冲）来保证双缓冲在最佳时间点才进行交换。另外，交换是指各自的内存地址，可以认为该操作是瞬间完成。

所以说V-sync这个概念并不是Google首创的，它在早年的PC机领域就已经出现了。

三、Android屏幕刷新机制

3.1 Android4.1之前的问题

具体到Android中，在Android4.1之前，屏幕刷新也遵循 上面介绍的 双缓存+VSync 机制。如下图：

以时间的顺序来看下将会发生的过程：

1. Display显示第0帧数据，此时CPU和GPU渲染第1帧画面，且在Display显示下一帧前完成
2. 因为渲染及时，Display在第0帧显示完成后，也就是第1个VSync后，缓存进行交换，然后正常显示第1帧
3. 接着第2帧开始处理，是直到第2个VSync快来前才开始处理的。
4. 第2个VSync来时，由于第2帧数据还没有准备就绪，缓存没有交换，显示的还是第1帧。这种情况被Android开发组命名为“Jank”，即发生了丢帧。
5. 当第2帧数据准备完成后，它并不会马上被显示，而是要等待下一个VSync 进行缓存交换再显示。

所以总的来说，就是屏幕平白无故地多显示了一次第1帧。

原因是 第2帧的CPU/GPU计算 没能在VSync信号到来前完成 。

我们知道，双缓存的交换 是在Vsyn到来时进行，交换后屏幕会取Frame buffer内的新数据，而实际 此时的Back buffer 就可以供GPU准备下一帧数据了。 如果 Vsyn到来时 CPU/GPU就开始操作的话，是有完整的16.6ms的，这样应该会基本避免jank的出现了（除非CPU/GPU计算超过了16.6ms）。 那如何让 CPU/GPU计算在 Vsyn到来时进行呢？

3.2 drawing with VSync

为了优化显示性能，Google在Android 4.1系统中对Android Display系统进行了重构，实现了Project Butter（黄油工程）：系统在收到VSync pulse后，将马上开始下一帧的渲染。即一旦收到VSync通知（16ms触发一次），CPU和GPU 才立刻开始计算然后把数据写入buffer。如下图：

CPU/GPU根据VSYNC信号同步处理数据，可以让CPU/GPU有完整的16ms时间来处理数据，减少了jank。

一句话总结，VSync同步使得CPU/GPU充分利用了16.6ms时间，减少jank。

问题又来了，如果界面比较复杂，CPU/GPU的处理时间较长 超过了16.6ms呢？如下图：

1. 在第二个时间段内，但却因 GPU 还在处理 B 帧，缓存没能交换，导致 A 帧被重复显示。
2. 而B完成后，又因为缺乏VSync pulse信号，它只能等待下一个signal的来临。于是在这一过程中，有一大段时间是被浪费的。
3. 当下一个VSync出现时，CPU/GPU马上执行操作（A帧），且缓存交换，相应的显示屏对应的就是B。这时看起来就是正常的。只不过由于执行时间仍然超过16ms，导致下一次应该执行的缓冲区交换又被推迟了——如此循环反复，便出现了越来越多的“Jank”。

为什么 CPU 不能在第二个 16ms 处理绘制工作呢？

原因是只有两个 buffer，Back buffer正在被GPU用来处理B帧的数据， Frame buffer的内容用于Display的显示，这样两个buffer都被占用，CPU 则无法准备下一帧的数据。 那么，如果再提供一个buffer，CPU、GPU 和显示设备都能使用各自的buffer工作，互不影响。

3.3 三缓存

三缓存就是在双缓冲机制基础上增加了一个 Graphic Buffer 缓冲区，这样可以最大限度的利用空闲时间，带来的坏处是多使用的一个 Graphic Buffer 所占用的内存。

1. 第一个Jank，是不可避免的。但是在第二个 16ms 时间段，CPU/GPU 使用 第三个 Buffer 完成C帧的计算，虽然还是会多显示一次 A 帧，但后续显示就比较顺畅了，有效避免 Jank 的进一步加剧。

2. 注意在第3段中，A帧的计算已完成，但是在第4个vsync来的时候才显示，如果是双缓冲，那在第三个vynsc就可以显示了。

三缓冲有效利用了等待vysnc的时间，减少了jank，但是带来了延迟。 所以，是不是 Buffer 越多越好呢？这个是否定的，Buffer 正常还是两个，当出现 Jank 后三个足以。

以上就是Android屏幕刷新的原理了。

最后

其实Android开发的知识点就那么多，面试问来问去还是那么点东西。所以面试没有其他的诀窍，只看你对这些知识点准备的充分程度。so，出去面试时先看看自己复习到了哪个阶段就好。

上面分享的腾讯、头条、阿里、美团、字节跳动等公司2019-2021年的高频面试题，博主还把这些技术点整理成了视频和PDF（实际上比预期多花了不少精力），包含知识脉络 + 诸多细节，由于篇幅有限，上面只是以图片的形式给大家展示一部分。

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