VSync、Choreographer 与缓冲：帧如何被调度

上一章看了 GPU 出图。这一章回答：一帧什么时候开始，谁触发绘制，缓冲怎么流转， 双缓冲与三缓冲差在哪？

VSync 是节拍，不是完成保证

常见误解	正确理解
绘制是应用想画就画	绘制由 VSync 驱动，错过就等下一帧
缓冲越多越好	缓冲多延迟高，三缓冲是延迟与流畅的折中
Choreographer 只是计时器	它是帧回调的调度中心，动画、输入、绘制都挂在它上面

核心结论

1. VSync 由显示系统产生，应用按它开始帧工作。
2. Choreographer 统一调度输入、动画、measure/layout/draw。
3. BufferQueue 在应用与合成之间流转缓冲，避免读写冲突（撕裂）。
4. 双缓冲 + VSync 是基础，三缓冲降低错过帧的影响。
5. 错过 VSync 的帧会顺延，表现为掉帧或延迟。

帧调度主链

逐步解释：

1. VSync：显示系统发出帧节奏信号。
2. 调度：Choreographer 触发各帧回调。
3. 工作：动画、输入、绘制按序执行。
4. 提交：完成帧写入 BufferQueue。
5. 合成：SurfaceFlinger 取缓冲上屏。

双缓冲与三缓冲

方案	缓冲数	特点
双缓冲	2	简单，错过 VSync 就等一轮
三缓冲	3	减少错过影响，增加一点延迟

应用侧可通过缓冲队列设置影响策略；具体缓冲数由系统按场景动态调整。

源码证据

阅读目标：确认 VSync 回调与帧调度入口。

正文指针：Choreographer.java doFrame()；DisplayEventReceiver.java 接收 VSync。

// Choreographer.java（伪代码，行号以 r75 为准）
void doFrame(long frameTimeNanos, int frame) {
    // 触发输入、动画、测量布局绘制
}

这段代码证明： 所有帧工作从 doFrame 开始；VSync 通过 DisplayEventReceiver 进入 Choreographer。错过回调的帧会顺延到下一轮。

验证与排障

环境：开发设备或模拟器；以下命令不需要 root。

adb shell dumpsys gfxinfo <包名> framestats
adb shell dumpsys SurfaceFlinger | grep -iE "vsync|buffer"
adb shell perfetto -o /data/misc/perfetto-traces/trace.perfetto-trace \
  -t 10s sched freq idle atrace gfx view

framestats 看帧时间戳分布；Perfetto 帧轨道看 VSync 与 doFrame 对齐情况。掉帧时 先确认是否错过 VSync，再看哪段工作超时。

常见误区

1. “绘制可以随时开始”：由 VSync 驱动。
2. “缓冲越多越好”：延迟与流畅的权衡。
3. “Choreographer 只是计时器”：是帧调度中心。
4. “错过 VSync 会自动补齐”：会顺延，表现为掉帧。

延伸问题

1. 掉帧时缓冲队列如何表现？
2. 如何从 framestats 看 VSync 漂移？
3. 动画与绘制的帧回调顺序是什么？
4. 120Hz 下 Choreographer 调度有什么变化？

源码入口

文件	关键位置	作用
Choreographer.java	doFrame()	帧调度
DisplayEventReceiver.java	VSync 接收	信号入口
BufferQueue	缓冲流转	防撕裂
SurfaceFlinger	合成	上屏

公共路径：frameworks/base/core/java/android/view/ 与 frameworks/native/libs/gui/。行号以 r75 检索为准。

缓冲如何交给系统合成，见 Surface 与 SurfaceFlinger。