Renderscript 简介
本指南介绍了 Renderscript，并说明如何在面向 API 级别 17 或更高级别的 Xamarin.Android 应用程序中使用内部 Renderscript API。
概述
Renderscript 是 Google 创建的编程框架，目的在于提高需要大量计算资源的 Android 应用程序的性能。 它是基于 C99 的低级别、高性能 API。 由于它是将在 CPU、GPU 或 DSP 上运行的低级别 API，Renderscript 非常适合用于可能需要执行以下任一操作的 Android 应用：
- 图形
- 图像处理
- 加密
- 信号处理
- 数学例程
Renderscript 将使用 clang，并将脚本编译为绑定到 APK 的 LLVM 字节代码。 首次运行应用时，LLVM 字节代码将编译为设备上处理器的机器代码。 此体系结构允许 Android 应用程序利用机器代码的优点，而无需开发人员为设备自身的每个处理器编写该代码。
Renderscript 例程有两个组件：
Renderscript 运行时 – 这是负责执行 Renderscript 的本机 API。 这包括为应用程序编写的任何 Renderscript。
Android Framework 中的托管包装器 – 托管类，使 Android 应用能够控制 Renderscript 运行时和脚本并与之交互。 除了框架提供的用于控制 Renderscript 运行时的类，Android 工具链还会检查 Renderscript 源代码，并生成托管包装类以供 Android 应用程序使用。
下图说明了这些组件之间的关系：
在 Android 应用程序中使用 Renderscripts 有三个重要概念：
上下文 – 由 Android SDK 提供的托管 API，它向 Renderscript 分配资源并允许 Android 应用从 Renderscript 传递和接收数据。
计算 内核 – 也称为 根内核 或 内核，这是一个执行工作的例程。 内核非常类似于 C 函数；它是一个可并行化例程，将在已分配内存中的所有数据上运行。
分配的内存 – 数据通过 分配传入和传出内核。 一个内核可以有一个输入和/或一个输出分配。
Android.Renderscripts 命名空间包含用于与 Renderscript 运行时进行交互的类。 特别是，Renderscript 类将管理 Renderscript 引擎的生命周期和资源。 Android 应用必须初始化一个或多个 Android.Renderscripts.Allocation 对象。 分配是一个托管 API，负责分配和访问在 Android 应用与 Renderscript 运行时之间共享的内存。 通常，为输入创建一个分配，并根据需要创建另一个分配来保存内核的输出。 Renderscript 运行时引擎和关联的托管包装类将管理对分配所持有的内存的访问，无需 Android 应用开发人员执行任何其他工作。
分配将包含一个或多个 Android.Renderscripts.Elements。 元素是一种专用类型，用于描述每个分配中的数据。 输出分配的元素类型必须匹配输入元素的类型。 在执行时，Renderscript 将并行遍历输入分配中的每个元素，并将结果写入输出分配。 有以下两种类型的元素：
简单类型 – 从概念上讲，这与 C 数据类型
float或 .char复杂类型 – 此类型 类似于 C
struct。
Renderscript 引擎将执行一个运行时检查，以确保每个分配中的元素与内核所需的元素兼容。 如果分配中元素的数据类型与内核期望的数据类型不匹配，将引发异常。
所有 Renderscript 内核都将由 类的子代类型包装Android.Renderscripts.Script 类。 Script 类用于设置 Renderscript 参数，设置相应的 Allocations，并运行 Renderscript。 Android SDK 中有两个 Script 子类：
Android.Renderscripts.ScriptIntrinsic– 某些较常见的 Renderscript 任务捆绑在 Android SDK 中，可通过 ScriptIntrinsic 类的子类进行访问。 开发人员无需执行任何额外的步骤即可在应用中使用这些脚本，因为已经提供了这些脚本。ScriptC_XXXXX– 也称为 用户脚本，这些脚本由开发人员编写，并打包在 APK 中。 在编译时，Android 工具链将生成托管包装类，以允许在 Android 应用中使用这些脚本。 这些生成的类的名称是 Renderscript 文件的名称，以ScriptC_为前缀。 Xamarin.Android 并不正式支持编写和合并用户脚本，这些内容不在本指南范围内。
对于这两种类型，Xamarin.Android 仅支持 StringIntrinsic。 本指南将讨论如何在 Xamarin.Android 应用程序中使用内部脚本。
要求
本指南适用于面向 API 级别 17 或更高级别的 Xamarin.Android 应用程序。 本指南不讨论用户脚本的使用。
Xamarin.Android V8 支持库支持面向旧版本 Android SDK 的应用的内部 Renderscript API。 如果将此包添加到 Xamarin.Android 项目，则应允许面向旧版本 Android SDK 的应用程序利用内部脚本。
在 Xamarin.Android 中使用内部 Renderscript
内部脚本是执行密集型计算任务的好方法，只需用到很少的额外代码。 已对其进行手动优化，以便在大量设备上提供最佳性能。 内部脚本的运行速度是托管代码的 10 倍，是自定义 C 实现的 2-3 倍，这种情况并不少见。 内部脚本涵盖了许多典型的处理场景。 此内部脚本列表介绍了 Xamarin.Android 中的当前脚本：
ScriptIntrinsic3DLUT – 使用 3D 查找表将 RGB 转换为 RGBA。
ScriptIntrinsicBLAS – 向 BLAS 提供高性能呈现脚本 API。 BLAS（基本线性代数子程序）是提供标准构建基块执行基本矢量和矩阵操作的例程。
ScriptIntrinsicBlend – 将两个分配混合在一起。
ScriptIntrinsicBlur – 将高斯模糊应用于分配。
ScriptIntrinsicColorMatrix – 将颜色矩阵应用于分配（即更改颜色、调整色调）。
ScriptIntrinsicConvolve3x3 – 将 3x3 颜色矩阵应用于分配。
ScriptIntrinsicConvolve5x5 – 将 5x5 颜色矩阵应用于分配。
ScriptIntrinsicHistogram – 内部直方图筛选器。
ScriptIntrinsicLUT – 将每通道查找表应用于缓冲区。
ScriptIntrinsicResize – 用于执行 2D 分配大小的脚本。
ScriptIntrinsicYuvToRGB – 将 YUV 缓冲区转换为 RGB。
有关每个内部脚本的详细信息，请参阅 API 文档。
下面介绍了在 Android 应用程序中使用 Renderscript 的基本步骤。
创建 Renderscript 上下文 – Renderscript 类是 Renderscript 上下文周围的托管包装器，用于控制初始化、资源管理和清理。 Renderscript 对象是使用 RenderScript.Create 工厂方法创建的，该方法采用 Android 上下文（例如活动）作为参数。 下面的代码行演示如何初始化 Renderscript 上下文：
Android.Renderscripts.RenderScript renderScript = RenderScript.Create(this);
创建分配 – 根据内部脚本，可能需要创建一两 Allocation个分配。 此 Android.Renderscripts.Allocation 类具有多个工厂方法，可帮助实例化内部函数的分配。 作为一个示例，下面的代码片段演示了如何为位图创建分配。
Android.Graphics.Bitmap originalBitmap;
Android.Renderscripts.Allocation inputAllocation = Allocation.CreateFromBitmap(renderScript,
originalBitmap,
Allocation.MipmapControl.MipmapFull,
AllocationUsage.Script);
通常，需要创建 Allocation 来保存脚本的输出数据。 下面的代码片段展示了如何使用 Allocation.CreateTyped helper 来实例化第二个与原始类型相同的 Allocation：
Android.Renderscripts.Allocation outputAllocation = Allocation.CreateTyped(renderScript, inputAllocation.Type);
实例化脚本包装器 – 每个内部脚本包装器类都应具有帮助程序方法（通常调用 Create）来实例化该脚本的包装器对象。 下面的代码片段演示了如何实例化 ScriptIntrinsicBlur 模糊对象。 Element.U8_4 helper 方法将创建一个元素来描述数据类型，该数据类型包含 4 个 8 位无符号整数值字段，适合保存 Bitmap 对象的数据：
Android.Renderscripts.ScriptIntrinsicBlur blurScript = ScriptIntrinsicBlur.Create(renderScript, Element.U8_4(renderScript));
分配分配（s）、设置参数和运行脚本 – 类 Script 提供 ForEach 实际运行 Renderscript 的方法。 该方法将遍历 Allocation 中持有输入数据的每个 Element。 在某些情况下，可能需要提供持有输出数据的 Allocation。
ForEach 将重写输出分配的内容。 为了继续使用前面步骤中的代码片段，本示例展示了如何指定输入分配，设置参数，最后运行脚本（将结果复制到输出分配）：
blurScript.SetInput(inputAllocation);
blurScript.SetRadius(25); // Set a pamaeter
blurScript.ForEach(outputAllocation);
你可能想要了解使用 Renderscript 对图像进行模糊处理的秘诀，它完整演示了如何在 Xamarin.Android 中使用内部脚本。
总结
本指南介绍了 Renderscript 以及如何在 Xamarin.Android 应用程序中使用它。 简要讨论了什么是 Renderscript，以及它在 Android 应用程序中的工作方式。 介绍了 Renderscript 中的一些关键组件，以及用户脚本和内部脚本的区别。 最后，本指南讨论了在 Xamarin.Android 应用程序中使用内部脚本的步骤。