Android 렌더링 파이프라인 심화: Skia, HardwareRenderer, SurfaceFlinger

이 글에서는 Android 시스템이 UI를 어떻게 실제 화면에 렌더링하는지, 그 과정에 참여하는 핵심 구성 요소인 Skia, RenderThread, HardwareRenderer, SurfaceFlinger에 대해 구조적으로 살펴봅니다.

1. Android 렌더링 전체 흐름

[앱의 View 계층]
      ↓
[DisplayList 생성]
      ↓
[RenderThread]
      ↓
[HardwareRenderer (Skia 활용)]
      ↓
[SurfaceFlinger]
      ↓
[Surface (Framebuffer) → 디스플레이]

2. Skia란?

• Skia는 Google에서 만든 고성능 2D 그래픽 라이브러리입니다.
• Android의 Canvas API는 내부적으로 Skia를 사용합니다.
• 포인트, 선, 텍스트, 곡선 등을 GPU 또는 CPU 기반으로 그릴 수 있습니다.

예: canvas.drawText(...) → Skia가 실제 텍스트 패스를 폴리곤화하여 GPU에 전달

3. RenderThread

• Android 5.0(Lollipop) 이후 도입
• View의 그리기 연산을 메인 스레드에서 분리하여 처리
• DisplayList를 수집하고, Skia를 통해 그리기 명령을 GPU에 전달

메인 스레드는 UI 이벤트와 로직 처리, RenderThread는 GPU 렌더링 전용

4. HardwareRenderer

• Skia를 통해 실제 그리기를 수행하는 핵심 클래스
• HardwareRenderer는 각 Window에 대한 렌더링 컨텍스트를 관리
• GPU 백엔드(OpenGL ES 또는 Vulkan)에 맞춰 최적화된 렌더링 명령 생성

ViewRootImpl이 이 Renderer를 호출하여 Surface에 그려줌

5. SurfaceFlinger

• 안드로이드 시스템의 디스플레이 합성 관리자
• 앱들이 그린 Surface들을 모아서 화면에 보여주는 역할
• 각 앱은 독립된 Surface에 그림 → SurfaceFlinger가 하나의 프레임으로 합성하여 디스플레이로 전송

**WMS(WindowManagerService)**와 통신하며, BufferQueue 기반으로 동작

6. 렌더링 파이프라인 전체 요약

7. 디버깅 팁

• adb shell dumpsys SurfaceFlinger → 현재 화면 레이어 구조 확인
• GPU Rendering Profile (개발자 옵션) → 프레임 시간 시각화
• systrace / perfetto → 전체 프레임 렌더링 타임라인 분석

마무리

Android는 단순한 View 그리기뿐 아니라, 실제로 매우 정교한 GPU 기반 렌더링 파이프라인을 갖추고 있습니다. 특히 Skia, HardwareRenderer, SurfaceFlinger를 이해하면 UI 성능 최적화, 커스텀 뷰, 하드웨어 가속에 대해 깊은 인사이트를 얻을 수 있습니다.

다음 글에서는 BufferQueue, VSync, Triple Buffering 같은 프레임 동기화 기술에 대해 다뤄보겠습니다.