前言

这篇文章简单介绍一下在Android平台下的EGL环境的相关内容，由于OpenGL ES并不负责窗口管理以及上下文管理，该职责由各个平台自行完成；在Android平台下OpenGL ES的上下文环境是依赖EGL的API进行搭建的。

对于EGL这个框架，谷歌已经提供了GLSurfaceView，是一个已经封装EGL相关处理的工具类，但是不够灵活；对于更加核心的OpengGL ES的用法（例如多线程共享纹理）则需要开发者自行搭建EGL开发环境。

按照惯例先上一份源码 AndroidVideo。
Java相关核心实现在 EglBase14.java 和 EglBase10.java。
Native相关实现，可以参考 egl_base.cpp。

前置知识

Java层实现
在Java层，EGL封装了两套框架，分别是：

• 位于javax.microedition.khronos.egl包下的EGL10。
• 位于android.opengl包下的EGL14。

其主要区别是：

• EGL14是在Android 4.2(API 17)引入的，换言之API 17以下的版本不支持EGL14。
• EGL10不支持OpenGL ES 2.x，因此在EGL10中某些相关常量参数只能用手写硬编码代替，例如EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION以及EGL14.EGL_OPENGL_ES2_BIT等等。

PS:由于主体流程基本一致，所以本篇以EGL14的代码进行示例。

Native层实现
程序在Native层使用EGL环境时。
需要引入EGL的so库：

Android.mk：

LOCAL_LDLIBS += -lEGL

CMake：

find_library( EGL-lib
        EGL )

需要包含头文件：

#include <EGL/egl.h>
#include <EGL/eglext.h>

EGL环境配置整体流程

1. 获取默认的EGLDisplay。
2. 对EGLDisplay进行初始化。
3. 输入预设置的参数获取EGL支持的EGLConfig。
4. 通过EGLDisplay和EGLConfig创建一个EGLContext上下文环境。
5. 创建一个EGLSurface来连接EGL和设备的屏幕。
6. 在渲染线程绑定EGLSurface和EGLContext。
7. 【进行OpenGL ES的API渲染步骤】(与EGL无关)
8. 调用SwapBuffer进行双缓冲切换显示渲染画面。
9. 释放EGL相关资源EGLSurface、EGLContext、EGLDisplay。

获取显示设备

首先，EGL是需要知道绘制内容的目标在哪里，EGLDisplay是一个封装了物理屏幕的数据类型，也可以理解为绘制目标的一个抽象。

通常通过eglGetDisplay()方法返回EGLDisplay来作为OpenGL ES的渲染目标，在该方法中，一般来说都会将常量EGL_DEFAULT_DISPLAY传进方法中，而各个手机厂商则会返回默认的显示设备。

java代码：

EGLDisplay eglDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
//需判断是否成功获取EGLDisplay
if (eglDisplay == EGL14.EGL_NO_DISPLAY) {
    throw new RuntimeException("Unable to get EGL14 display");
}

c代码：

EGLDisplay egl_display;
egl_display = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
//需判断是否成功获取EGLDisplay
if (egl_display == EGL_NO_DISPLAY)
    return error;

一般来说，我们需要验证eglGetDisplay()的返回值，如果是EGL_NO_DISPLAY的话，那么就是没有获取默认显示设备，需要返回给客户端上层处理异常。

当我们获取到了EGLDisplay，我们需要调用eglInitialize()对其进行初始化，该方法会返回一个bool变量代表执行是否成功。

java代码：

int version[] = new int[2];
if (!EGL14.eglInitialize(eglDisplay, version, 0, version, 1)) {
    throw new RuntimeException("Unable to initialize EGL14");
}

c代码：

EGLint major, minor;
if (!eglInitialize(egl_display, &major, &minor))
    return error;

方法的后面参数代表Major和Minor的版本，比如EGL的版本号是1.0，那么Major将返回1，Minor返回0。
如果不关心版本号，这两个参数可以传入NULL。

配置输出格式

当我们获取到EGLDisplay后，其实已经可以将OpenGL ES的输出与设备的屏幕桥接起来了，但是还是需要指定一些配置项，例如色彩格式、像素格式、RGBA的表示以及SurfaceType等，实际上也就是指FrameBuffer的配置参数。

一般来说不同平台的EGL标准是不同的，以下是Android平台一个比较通用的配置参数（Java的就不列举了）：

const EGLint config_attribs[] = {
        EGL_BUFFER_SIZE, 32,   //颜色缓冲区中所有组成颜色的位数
        EGL_ALPHA_SIZE, 8,     //颜色缓冲区中透明度位数
        EGL_BLUE_SIZE, 8,      //颜色缓冲区中蓝色位数
        EGL_GREEN_SIZE, 8,     //颜色缓冲区中绿色位数
        EGL_RED_SIZE, 8,       //颜色缓冲区中红色位数
        EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,  //渲染窗口支持的布局组成
        EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT,  //EGL 窗口支持的类型
        EGL_NONE
};

PS：EGL的参数配置一般都以 id，value 依次存放，对于个别的属性可以只有 id 没有 value ，并以EGL_NONE标识结尾信息。
最终可以通过调用eglChooseConfig()方法得到配置选项信息：

java代码：

EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
int[] numConfigs = new int[1];
//检测返回值是否成功
if (!EGL14.eglChooseConfig(eglDisplay, configAttributes, 0, configs, 0, configs.length,
        numConfigs, 0)) {
    throw new RuntimeException("eglChooseConfig failed");
}
//如果没有配置的Config
if (numConfigs[0] < 0) {
    throw new RuntimeException("Unable to find any matching EGL config");
}
EGLConfig eglConfig = configs[0];
//对应的Config不存在
if (eglConfig == null) {
    throw new RuntimeException("eglChooseConfig returned null");
}

c代码：

EGLint num_config;
EGLConfig  egl_config;
//检测返回值是否成功
if (!eglChooseConfig(egl_display, config_attribs, &egl_config, 1, &num_config))
        return error;
//如果没有配置的Config
if (num_config < 0)
        return error;
//对应的Config不存在
if (_egl_config == NULL)
        return error;

简单看一下函数原型：eglChooseConfig(EGLDisplay dpy, const EGLint *attrib_list, EGLConfig *configs, EGLint config_size,EGLint *num_config)可以知道：
第2个参数attrib_list指的是配置参数列表，也就是上面的config_attribs[]；
第3个参数configs返回输出的EGLConfigs数据，可能有多个；
第4个参数config_size则表示最多需要输出多少个EGLConfig；
第5个参数num_config则代表满足配置参数的EGLConfig的个数。

附带一个EGLConfig属性表格：

创建EGL上下文环境

当拿到EGLDisplay和EGLConfig后，就可以开始创建EGL的上下文环境EGLContext了。
EGLContext的存在是因为OpenGL ES所创建的资源对于开发者来说可见的仅仅只是一个 ID 而已，而其实际内容依赖于这个上下文。
一个EGLContext只能在一个线程中使用，如果将EGLContext所持有的OpengGL资源在多线程间共享，那么需要用到共享上下文(share context)。

简单看下EGLContext的创建代码：

java代码：

//指定OpenGL ES2版本
int[] contextAttributes = {EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL14.EGL_NONE};
//创建EGLContext上下文
EGLContext eglContext = EGL14.eglCreateContext(eglDisplay, eglConfig, null, contextAttributes, 0);
//需要检测Context是否存在
if (eglContext == EGL14.EGL_NO_CONTEXT) {
    throw new RuntimeException("Failed to create EGL context");
}

c代码：

EGLContext egl_context;
//指定OpenGL ES2版本
const EGLint context_attribs[] = {
      EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,
      EGL_NONE
};
//创建EGLContext上下文
egl_context = eglCreateContext(egl_display, egl_config, NULL, context_attribs);
//需要检测Context是否存在
if (egl_context == EGL_NO_CONTEXT)
    return error;

函数eglCreateContext()的第三个参数可以传入一个EGLContext的变量，该变量的意义是指可以与正在创建的上下文环境共享OpenGL ES资源，包括纹理、FrameBuffer以及其他的Buffer等资源。
如果传入NULL代表不需要与其他的OpenGL ES上下文共享任何资源。

连接EGL和设备屏幕

当我们需要将EGL跟设备的屏幕桥接起来时，我们需要用到EGLSurface让EGL有一个“桥”的功能，从而使得OpenGL ES的输出可以渲染到设备屏幕上；
EGLSurface其实就是一个FrameBuffer，通过EGL库提供的eglCreateWindowSurface()可以创建一个可实际显示的Surface；也可以通过EGL库提供的eglCreatePbufferSurface()方法创建一个OffScreen的Surface。

java代码：

//创建可显示的Surface
EGLSurface eglSurface;
int[] surfaceAttribs = {EGL14.EGL_NONE};
eglSurface = EGL14.eglCreateWindowSurface(eglDisplay, eglConfig, surface, surfaceAttribs, 0);
if (eglSurface == EGL14.EGL_NO_SURFACE) {
    throw new RuntimeException("Failed to create window surface");
}

这里需要强调一点的是eglCreateWindowSurface()的第三个入参surface虽然可以传入Object；但是在EGL14中只支持Surface和SurfaceTexture，在EGL10中只支持SurfaceHolder和SurfaceTexture。

c代码：

//创建可显示的Surface
EGLSurface egl_surface;
const EGLint attribs[] = { EGL_NONE };
egl_surface = eglCreateWindowSurface(egl_display, egl_config, window, attribs);
if (egl_surface == EGL_NO_SURFACE)
    return error;

在Native层，eglCreateWindowSurface()的第三个入参window是需要传入一个ANativeWindow对象，也就是本地设备屏幕的表示。

我们可以通过Surface(由SurfaceView或者TextureView获得或者构建出来的Surface对象)来构建ANativeWindow。
需要引入头文件：

#include <android/native_window.h>
#include <android/native_window_jni.h>

获取ANativeWindow的代码如下：

//surface也就是一个jobject，对应java层的Surface。
ANativeWindow *window = ANativeWindow_fromSurface(env, surface);

如果我们要做离屏渲染的话，就需要用到离屏处理的Surface，也就是创建一个PBufferSurface，PBufferSurface的保存位置是在显存中的帧，具体代码可以参考。

java代码:

//创建离屏Surface
EGLSurface eglSurface;
int[] surfaceAttribs = {
        EGL14.EGL_WIDTH, width,
        EGL14.EGL_HEIGHT, height,
        EGL14.EGL_NONE
};
eglSurface = EGL14.eglCreatePbufferSurface(eglDisplay, eglConfig, surfaceAttribs, 0);
if (eglSurface == EGL14.EGL_NO_SURFACE) {
    throw new RuntimeException("Failed to create pixel buffer surface");
}

c代码：

//创建离屏Surface
EGLSurface egl_surface;
const EGLint attribs[] = {
    EGL_WIDTH, width,
    EGL_HEIGHT, height,
    EGL_NONE
};
egl_surface = eglCreatePbufferSurface(egl_display, egl_config, attribs);
if (egl_surface == EGL_NO_SURFACE)
    return error;

另外说一点，EGLSurface还支持参数的查询与设置，例如我们想知道新创建的Surface的宽高，那么可以用到下面的方法。

java代码：

//查询Surface的width
int[] array = new int[1];
EGL14.eglQuerySurface(eglDisplay, eglSurface, EGL14.EGL_WIDTH, array, 0);
//设置Surface的width
if (!EGL14.eglSurfaceAttrib(eglDisplay, eglSurface, EGL14.EGL_WIDTH, 600))
    throw new RuntimeException("eglSurfaceAttrib fail");

c代码：

//查询Surface的width
EGLint value;
eglQuerySurface(_egl_display, _egl_surface, EGL_WIDTH, &value);
//设置Surface的width
if (!eglSurfaceAttrib(_egl_display, _egl_surface, EGL_WIDTH, 600))
    return error;

EGL变量与线程的绑定

一般来说，开发者需要为OpenGL ES开辟一个新的线程，来执行渲染操作，并且需要为该线程绑定显示设备EGLSurface和上下文环境EGLContext。

每个线程都需要绑定一个上下文，才可以开始执行OpenGL ES指令，我们可以通过eglMakeCurrent来为该线程绑定Surface和Context，值得注意一点的是一个EGLContext只能绑定到一个线程上面。

java代码：

if (!EGL14.eglMakeCurrent(eglDisplay, EGL14.EGL_NO_SURFACE, EGL14.EGL_NO_SURFACE, EGL14.EGL_NO_CONTEXT)) {
    throw new RuntimeException("detachCurrent failed");
}

c代码：

if (!eglMakeCurrent(egl_display, egl_surface, egl_surface, egl_context))
    return error;

可以通过返回值来判断eglMakeCurrent()是否成功，这个也是必要的。

OpenGL的渲染

涉及到OpenGl ES的绘图API和纹理相关方面的知识，本篇这里不做介绍，请关注后续相关文章。

双缓冲机制

EGL在初始化的时候默认设置的是双缓冲模式，也就是两份FrameBuffer;
即一份缓冲用于绘制图像，一份缓冲用于显示图像，每次显示时需要交换两份缓冲。
我们需要在OpenGL ES绘制完毕后，调用

eglSwapBuffers(egl_display, egl_surface);

将前台的FrameBuffer和后台FrameBuffer进行交换。

EGL的资源释放

当然，EGL在我们不需要的时候也是需要进行释放的。
我们需要将线程跟EGL环境解除绑定：

eglMakeCurrent(egl_display, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT);

然后要销毁EGLSurface:

eglDestroySurface(egl_display, egl_surface);

接着清理掉上下文环境：

eglDestroyContext(egl_display, egl_context);

最终关闭掉显示设备：

eglTerminate(egl_display);

通过上面也就是完成了一个EGL的资源释放工作。

最后说一些

在Android平台上面，当程序切到后台的时候，需要释放EGL环境，在应用挪回前台时，重新初始化相关环境。
不过谷歌提供了一个已经封装完善的GLSurfaceView提供OpenGL ES的绘制环境，普通需求下采用GLSurfaceView进行绘制也是一个不错的选择。
有兴趣可以读读这篇文章：源码解析：Android源码GLSurfaceView源码解析。
最后放一个EGL的官方文档地址。

结语

这篇文章简单介绍了一下Android平台下的EGL环境的相关内容，并提供了基于java层EGL14和native层的EGL相关API的使用示例。
后续文章将介绍怎么在EGL环境下进行OpenGL ES相关 API的一些使用。

本文同步发布于简书、CSDN。

End!