2020年Android使用OpenGL ES还是Vulkan?
2020 年的时候，Android 阵营在图形渲染技术上，OpenGL ES 和 Vulkan 并行存在，而且随着时间推移，Vulkan 的地位正在逐渐上升，成为新的主力。具体来说，情况是这样的：
OpenGL ES：稳固的基础，但已显老态
曾经的王者： OpenGL ES (Embedded Systems) 是长久以来 Android 设备图形渲染的标准。从早期 Android 版本开始，它就一直是游戏、UI 和各种图形密集型应用的基石。你可以把它想象成一个经验丰富的老兵，在 Android 图形领域摸爬滚打多年，有着庞大的开发者基础和成熟的生态系统。
优点：
广泛的兼容性： 几乎所有支持图形渲染的 Android 设备都支持 OpenGL ES。这意味着你用 OpenGL ES 写的东西，在绝大多数设备上都能跑。
易于上手： 相对于 Vulkan，OpenGL ES 的 API 设计更偏向于高级抽象，更容易让开发者理解和快速开发。很多开发者从 OpenGL ES 入门图形编程。
成熟的工具链： 各种调试工具、分析工具和社区资源都非常成熟和丰富。
缺点：
性能瓶颈： OpenGL ES 是一个“驱动管线”的 API，很多底层的硬件控制都被封装在了驱动程序里。这虽然简化了开发，但也导致了性能上的妥协。例如，CPU 的开销相对较大，在复杂的场景下容易成为瓶颈，限制了 GPU 的发挥。
状态管理复杂： OpenGL ES 的渲染状态管理比较分散，需要频繁地切换和绑定各种对象（纹理、着色器程序、帧缓冲等），这在高并发场景下容易出错，而且也不利于开发者精细控制 GPU。
多线程支持有限： OpenGL ES 的上下文（Context）通常是线程不安全的，无法充分利用现代多核 CPU 的优势。
Vulkan：新一代的希望，蓄势待发
面向未来： Vulkan 是 Khronos Group（也是 OpenGL ES 的维护者）推出的新一代图形和计算 API。它吸取了 OpenGL ES 的教训，从头开始设计，旨在提供更低的 CPU 开销、更高的性能和对硬件更精细的控制。2020 年的时候，Vulkan 在 Android 上的支持已经相当普遍，尤其是中高端设备。
优点：
显著的性能提升： Vulkan 的核心优势在于其“显式控制”。它将更多的 GPU 管理工作转移给开发者（如内存管理、同步、着色器编译），从而绕过了 OpenGL ES 中那些由驱动程序管理的、可能产生性能开销的中间层。这意味着 CPU 可以更高效地驱动 GPU，尤其是在复杂场景下，性能提升幅度可能非常可观。
低 CPU 开销： Vulkan 的设计目标之一就是减少 CPU 的负担。通过批量提交命令、消除状态切换的开销，它能够让 CPU 专注于其他逻辑计算，而不是等待 GPU。
强大的多线程支持： Vulkan 的命令缓冲区（Command Buffer）是线程安全的，开发者可以轻松地从多个 CPU 线程中生成渲染命令，极大地提高了并行处理能力。
更精细的硬件控制： Vulkan 提供了对 GPU 资源（如内存分配、队列调度）的更直接访问，这使得开发者可以进行更深入的优化，实现一些 OpenGL ES 难以实现的技巧。
统一的跨平台： Vulkan 的设计也考虑到了跨平台性，它不仅支持 Android，还被广泛应用于 Windows、Linux、macOS、iOS (通过 MoltenVK) 等平台，方便了跨平台开发。
缺点：
学习曲线陡峭： Vulkan 的 API 设计非常底层和复杂。开发者需要管理更多的细节，比如内存分配、同步机制、着色器编译管线等，这使得学习和开发成本显著提高。很多开发者需要花费大量时间和精力才能熟练掌握。
开发周期长： 由于需要管理更多底层细节，使用 Vulkan 进行开发通常比 OpenGL ES 要慢，需要编写更多的代码来完成相同的渲染任务。
兼容性问题（初期）： 虽然中高端设备支持广泛，但在一些低端或老旧的设备上，Vulkan 的支持可能不如 OpenGL ES 稳定或完全。不过到 2020 年，这个问题已经有了很大的改善。
2020 年 Android 的实际情况
到了 2020 年，Google 在 Android 平台上大力推广 Vulkan。
Android 系统层面： Android 系统层面在设计和支持 Vulkan 的方面做了很多优化，比如新的图形驱动模型（Hardware Composer 2.0）就更适合 Vulkan 的工作方式。
开发者社区： 一些追求极致性能的大型游戏（比如《PUBG Mobile》、《Genshin Impact》等）已经开始采用 Vulkan 来获得更好的表现。同时，很多引擎（如 Unity、Unreal Engine）也对 Vulkan 提供了良好的支持。
OpenGL ES 的地位： OpenGL ES 仍然是许多应用的默认选择，尤其是那些对开发速度要求高、对性能要求不是极致的轻量级应用、或者需要兼容更广泛设备的开发者。很多中小型开发者、对图形不那么深入的开发者仍然在使用 OpenGL ES。
总结一下 2020 年 Android 的图形渲染格局：
在 2020 年，你可以这样理解：
Vulkan 是未来的方向，并且已经成为高端应用和游戏的有力选择。 它提供了更高的性能潜力，但需要付出更高的开发成本。
OpenGL ES 依然是稳定可靠的选择，尤其适用于那些注重开发效率、兼容性和无需极致性能的场景。 它拥有更低的门槛和更广泛的受众。
可以说，2020 年的 Android 在图形渲染上是一个“Vulkan 崛起，OpenGL ES 稳固但开始承压”的过渡时期。开发者需要根据自己的项目需求、团队能力和目标设备来选择最合适的技术。
随着时间的推移，Vulkan 的生态会越来越完善，学习成本也会逐渐降低，最终会成为 Android 图形渲染的主流技术。而 OpenGL ES 则可能更多地退居幕后，服务于那些对性能要求不那么苛刻的场景。
OpenGL ES：稳固的基础，但已显老态
曾经的王者： OpenGL ES (Embedded Systems) 是长久以来 Android 设备图形渲染的标准。从早期 Android 版本开始，它就一直是游戏、UI 和各种图形密集型应用的基石。你可以把它想象成一个经验丰富的老兵，在 Android 图形领域摸爬滚打多年，有着庞大的开发者基础和成熟的生态系统。
优点：
广泛的兼容性： 几乎所有支持图形渲染的 Android 设备都支持 OpenGL ES。这意味着你用 OpenGL ES 写的东西，在绝大多数设备上都能跑。
易于上手： 相对于 Vulkan，OpenGL ES 的 API 设计更偏向于高级抽象，更容易让开发者理解和快速开发。很多开发者从 OpenGL ES 入门图形编程。
成熟的工具链： 各种调试工具、分析工具和社区资源都非常成熟和丰富。
缺点：
性能瓶颈： OpenGL ES 是一个“驱动管线”的 API，很多底层的硬件控制都被封装在了驱动程序里。这虽然简化了开发，但也导致了性能上的妥协。例如，CPU 的开销相对较大，在复杂的场景下容易成为瓶颈，限制了 GPU 的发挥。
状态管理复杂： OpenGL ES 的渲染状态管理比较分散，需要频繁地切换和绑定各种对象（纹理、着色器程序、帧缓冲等），这在高并发场景下容易出错，而且也不利于开发者精细控制 GPU。
多线程支持有限： OpenGL ES 的上下文（Context）通常是线程不安全的，无法充分利用现代多核 CPU 的优势。
Vulkan：新一代的希望，蓄势待发
面向未来： Vulkan 是 Khronos Group（也是 OpenGL ES 的维护者）推出的新一代图形和计算 API。它吸取了 OpenGL ES 的教训，从头开始设计，旨在提供更低的 CPU 开销、更高的性能和对硬件更精细的控制。2020 年的时候，Vulkan 在 Android 上的支持已经相当普遍，尤其是中高端设备。
优点：
显著的性能提升： Vulkan 的核心优势在于其“显式控制”。它将更多的 GPU 管理工作转移给开发者（如内存管理、同步、着色器编译），从而绕过了 OpenGL ES 中那些由驱动程序管理的、可能产生性能开销的中间层。这意味着 CPU 可以更高效地驱动 GPU，尤其是在复杂场景下，性能提升幅度可能非常可观。
低 CPU 开销： Vulkan 的设计目标之一就是减少 CPU 的负担。通过批量提交命令、消除状态切换的开销，它能够让 CPU 专注于其他逻辑计算，而不是等待 GPU。
强大的多线程支持： Vulkan 的命令缓冲区（Command Buffer）是线程安全的，开发者可以轻松地从多个 CPU 线程中生成渲染命令，极大地提高了并行处理能力。
更精细的硬件控制： Vulkan 提供了对 GPU 资源（如内存分配、队列调度）的更直接访问，这使得开发者可以进行更深入的优化，实现一些 OpenGL ES 难以实现的技巧。
统一的跨平台： Vulkan 的设计也考虑到了跨平台性，它不仅支持 Android，还被广泛应用于 Windows、Linux、macOS、iOS (通过 MoltenVK) 等平台，方便了跨平台开发。
缺点：
学习曲线陡峭： Vulkan 的 API 设计非常底层和复杂。开发者需要管理更多的细节，比如内存分配、同步机制、着色器编译管线等，这使得学习和开发成本显著提高。很多开发者需要花费大量时间和精力才能熟练掌握。
开发周期长： 由于需要管理更多底层细节，使用 Vulkan 进行开发通常比 OpenGL ES 要慢，需要编写更多的代码来完成相同的渲染任务。
兼容性问题（初期）： 虽然中高端设备支持广泛，但在一些低端或老旧的设备上，Vulkan 的支持可能不如 OpenGL ES 稳定或完全。不过到 2020 年，这个问题已经有了很大的改善。
2020 年 Android 的实际情况
到了 2020 年，Google 在 Android 平台上大力推广 Vulkan。
Android 系统层面： Android 系统层面在设计和支持 Vulkan 的方面做了很多优化，比如新的图形驱动模型（Hardware Composer 2.0）就更适合 Vulkan 的工作方式。
开发者社区： 一些追求极致性能的大型游戏（比如《PUBG Mobile》、《Genshin Impact》等）已经开始采用 Vulkan 来获得更好的表现。同时，很多引擎（如 Unity、Unreal Engine）也对 Vulkan 提供了良好的支持。
OpenGL ES 的地位： OpenGL ES 仍然是许多应用的默认选择，尤其是那些对开发速度要求高、对性能要求不是极致的轻量级应用、或者需要兼容更广泛设备的开发者。很多中小型开发者、对图形不那么深入的开发者仍然在使用 OpenGL ES。
总结一下 2020 年 Android 的图形渲染格局：
在 2020 年，你可以这样理解：
Vulkan 是未来的方向，并且已经成为高端应用和游戏的有力选择。 它提供了更高的性能潜力，但需要付出更高的开发成本。
OpenGL ES 依然是稳定可靠的选择，尤其适用于那些注重开发效率、兼容性和无需极致性能的场景。 它拥有更低的门槛和更广泛的受众。
可以说，2020 年的 Android 在图形渲染上是一个“Vulkan 崛起，OpenGL ES 稳固但开始承压”的过渡时期。开发者需要根据自己的项目需求、团队能力和目标设备来选择最合适的技术。
随着时间的推移，Vulkan 的生态会越来越完善，学习成本也会逐渐降低，最终会成为 Android 图形渲染的主流技术。而 OpenGL ES 则可能更多地退居幕后，服务于那些对性能要求不那么苛刻的场景。
网友意见
不用这么急着切换，得等到5年后，再来看 Vulkan 的生态。不要觉得 OpenGL、OpenGL ES 没落了，会被 Vulkan 取代，两者会在相当长的时间里共存。工作之余，可以抽时间学习 Vulkan。
图形学有很多API，起初两大阵营是 DirectX 和 OpenGL，Mantle、Metal、Vulkan 是后来者。OpenGL 当时声称是跨平台的图形学API，却在移动平台上裁剪搞出 OpenGL ES（ES是Embeded Systems的缩写）。没办法，当时手机硬件水平确实不咋地，催生了各种纹理压缩格式（ATC、PVRT、ETC等）。现如今移动平台硬件性能强悍起来了，统一的 API 又浮出水面了。AMD 捐献出铺路的 Mantle，成了后来的 Vulkan。好了，现在没有什么 Vulkan ES 了，世界大统一了吗？没有，由于 Apple 自家软硬一体，不亲近你 OpenGL 和 Vulkan。为了让 Vulkan 在尽可能多的平台上运行（比如苹果 macOS / iOS），Khronos Group 于2020年9月21日推出 Vulkan 的可移植性扩展（VK_KHR_portability_subset）的 1.0 正式版本[1]。VK_KHR_portability_subset extension 使得可以在不支持 Vulkan 的 Apple 操作系统平台上运行，但必须驻留在 Apple 的 Mental API 之上。
为什么大统一统一不起来呢？硬件参差不齐所致。做游戏开发，要尝试兼容到最低配置的硬件上，让更多的玩家得到体验。随着硬件的不断发展，性能得以改善，可以逐渐抛弃那些低端设备了。现在 OpenGL ES 2.0属于手机低配了，个人观点是等普及了OpenGL ES 3.0，就可以上 Vulkan了。我们来看看官方于2020年8月30日统计收集的 OpenGL 和 Vulkan 数据，我们看到，近一半的设备还不支持 Vulkan。
Vulkan 相对 OpenGL 而言，是较底层的API，能够释放更多的硬件性能。Vulkan 版的 Hello World 程序，也就是图形学里的画三角形，需要好六百多行的代码。对于零基础学习的，会很吃力，一上来好多概念需要先理解。但如果熟悉 OpenGL 在先，会好些。转换代码也要注意一些变化。Vulkan 定义了新的坐标系，Y轴朝下，不像其他的，都是Y轴朝上。好处是纹理坐标不需要上下翻转图片了。OpenGL支持的 provoking vertex 可以是第一个顶点，也可以是最后一个顶点，Vulkan只能是第一个顶点，这在平坦着色（flat shadding）时可能出问题。这是一些代码从 OpenGL 转换到 Vulkan 的时候要注意的地方。
很多软件和引擎，开始朝 Vulkan 迁移了。学起来吧～
下面的 GitHub 工程支持 Windows / Linux / Android / iOS / macOS 等平台，支持 HLSL 和 GLSL shader 语言，有介绍 descriptor set 和 push constant 等这些新术语的例子，很适合学习。
参考
- ^Fighting Fragmentation Vulkan Portability Extension https://www.khronos.org/blog/fighting-fragmentation-vulkan-portability-extension-released-implementations-shipping
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