2.1 绘图模型概述

2 概念
2.1 绘图模型概述
本章详细介绍 GTK 的绘图模型。如果你想了解 GTK 绘制其控件和窗口所遵循的流程，那么应该阅读本章；如果你决定实现自己的控件，了解这些内容会很有帮助。本章还将阐明 GTK 中某些操作方式背后的原因。
2.1.1 窗口（Window）与事件（event）
使用窗口系统的应用程序通常会在屏幕上创建称为“绘面（surface：在 Wayland 协议中指屏幕上的可绘制区域）”的矩形区域（GTK 遵循 Wayland 的术语，其他窗口系统如 X11 可能称之为“窗口（window）”）。传统的窗口系统不会自动保存绘面的图形内容，而是在需要时要求应用程序提供新内容。例如，如果一个堆叠在其他窗口下方的窗口被移到顶部，应用程序就必须重新绘制它，以便显示之前被遮挡的区域。当窗口系统要求应用程序重绘窗口时，它会向该窗口发送一个帧事件（在 X11 术语中称为曝光事件）。
每个 GTK 顶级窗口或对话框都与一个窗口系统绘面相关联。像按钮或输入框这样的子控件没有自己的表面，它们使用其顶级窗口的表面。
通常，当 GTK 从底层窗口系统接收到帧事件时，绘图周期开始：如果用户将一个窗口拖到另一个窗口上方，窗口系统会通知底层绘面需要重新绘制自身。当控件自身决定需要更新其显示时，也可以启动绘图周期。例如，当用户在输入框控件中输入一个字符时，输入框会要求 GTK 为其排队一个重绘操作。
窗口系统为绘面生成帧事件。GDK 与窗口系统的接口会将此类事件转换为触发受影响绘面的“::render”信号。GTK 顶级窗口会连接到该信号，并做出适当反应。
以下各节将描述 GTK 如何确定哪些控件需要响应此类事件进行重绘，以及控件在使用窗口系统资源方面的内部工作方式。
2.1.2 帧时钟
所有 GTK 应用程序都是由主循环驱动的，这意味着应用程序在大部分时间里都处于空闲状态，运行在一个循环中，这个循环只会等待事件发生，然后在事件发生时调用相应的处理。在此基础上，GTK 有一个帧时钟，它为应用程序提供“脉冲信号”。这个时钟以稳定的频率运行，其频率与输出设备的帧率相关（通过窗口管理器/合成器与显示器同步）。典型的刷新率是每秒 60 帧，因此大约每 16 毫秒就会产生一个新的“脉冲”。
该时钟包含多个阶段：
• 事件阶段（Events）
• 更新阶段（Update）
• 布局阶段（Layout）
• 绘制阶段（Paint）
这些阶段按上述顺序进行，并且我们会在回到起始阶段之前完整运行每个阶段。
事件阶段是每次重绘之间的一段时间，在此期间 GTK 会处理来自用户的输入事件以及其他事件（例如网络 I/O 事件）。有些事件（如鼠标移动事件）会被压缩，这样每个时钟周期只需处理一个鼠标移动事件。
事件阶段结束后，外部事件会暂停，重绘循环开始运行。首先是更新阶段，此时所有动画都会运行，根据下一帧预计可见的时间（可通过帧时钟获取）来计算新状态。这通常会涉及几何变化，而这些变化会驱动下一个阶段——布局阶段。如果控件的尺寸要求有任何变化，就会为控件层次结构计算新的布局（即确定所有控件的大小和位置）。然后是绘制阶段，在此阶段我们会重绘窗口中需要重绘的区域。
如果没有任何操作需要执行更新/布局/绘制阶段，我们会一直停留在事件阶段，因为在没有任何变化的情况下，我们不希望进行重绘。每个阶段都可以请求在后续阶段中进行进一步处理（例如，更新阶段会产生布局工作，而布局变化会导致重绘）。
驱动时钟的方式有多种，在最低层级，你可以使用 gdk_frame_clock_request_phase() 函数请求特定阶段，该函数会根据需要安排一次时钟跳动，以确保最终能到达所请求的阶段。不过，在实际应用中，大多数操作都在更高层级进行：
• 如果你要制作动画，可以使用 gtk_widget_add_tick_callback() 函数，这会使时钟定期跳动，并在更新阶段执行回调，直到你停止该跳动。
• 如果某些状态变化导致控件大小改变，你可以调用 gtk_widget_queue_resize() 函数，该函数会请求布局阶段，并将你的控件标记为需要重新布局。
• 如果某些状态变化导致需要重绘控件的某些区域，你可以使用常规的 gtk_widget_queue_draw() 系列函数。这些函数会请求绘制阶段，并将该区域标记为需要重绘。
CSS 层也会隐式触发许多此类操作（它会根据需要执行动画、调整大小和重绘）。
2.1.3 场景图
“绘制”窗口的第一步是 GTK 为窗口中的所有控件创建渲染节点（render nodes）。这些渲染节点组合成一个树状结构，你可以将其视为描述窗口内容的场景图。
渲染节点属于 GSK 层，其种类丰富多样，对应着在转换控件内容和应用 CSS 样式时可能需要用到的各类绘图基元。典型的例子包括文本节点、渐变节点、纹理节点或剪切节点。
过去，GTK 中的所有绘制操作都是通过 cairo 完成的。现在，通过使用 cairo 渲染节点，仍然可以用 cairo 来绘制自定义控件的内容。
GSK 渲染器（renderer）会接收这些渲染节点，将其转换为目标绘图 API 的渲染命令，并安排将生成的绘图结果与正确的绘面相关联。GSK 拥有针对 OpenGL、Vulkan 和 cairo 的渲染器。
2.1.4 层级绘制
在绘制阶段，GTK 会在顶级绘面上收到一个“render”信号。信号处理器会创建一个快照对象（用于辅助创建场景图），并调用 GtkWidget::snapshot() 虚函数，该函数会沿着控件层级结构向下传播。这使得每个控件都能在合适的位置和时机对自身内容进行快照，从而正确处理部分透明和控件重叠等情况。
在每个控件的快照过程中，GTK 会根据 CSS 盒模型自动处理 CSS 渲染。其绘制顺序为：先快照背景，再快照边框，接着是控件内容本身，最后是轮廓。
为避免生成场景图时的过度运算，GTK 会对渲染节点进行缓存。每个控件都会保留对自身渲染节点的引用（该节点又会引用子控件、孙控件等的渲染节点），并在绘制阶段复用该节点。使控件失效（通过调用 gtk_widget_queue_draw() ）会丢弃缓存的渲染节点，迫使控件在下次需要生成快照时重新创建该节点。

通过网盘分享的知识：GTK 4 Reference Manual
链接: https://pan.baidu.com/s/57mKoejMZPrxs_wh3a7Kj9g
--来自百度网盘超级会员v7的分享