上一篇文章OpenGL ES入门教程（一）编写第一个OpenGL程序，我们创建了自己的第一个OpenGL程序，实现了绘制红色背景的Activity页面，算是OpenGL ES的hello world程序吧。本篇文章基于上一篇文章基础上讲解如何使用OpenGL绘制一张平面桌子，桌子由一个长方形构成，且长方形中间绘制一条线，长方形两头绘制两个点。文章中提到的示例代码我都共享到gitee上了，各位博友可以从我的gitee仓库OpenGL_ES_DEMO下载完整的项目代码，代码都有很详细的提交记录。
0. OpenGL绘制图形的整体框架概述 要绘制图形，就要有图形的位置坐标数据，OpenGL中称这些位置为顶点，因此，首先需要定义顶点数据OpenGL如何操作顶点数据呢？答案是通过着色器操作图形数据，因此，第二步我们要定义着色器定义完着色器需要加载着色器以供OpenGL使用OpenGL编译着色器将着色器链接为一个OpenGL程序对象通过OpenGL程序对象将着色器与图形数据相关以上操作算是使用OpenGL的初始化操作，步骤比较固定，编写完成后，就可以开心的绘制图形啦绘制图形都是在OpenGL渲染器类中完成，所以，本篇文章的所有代码都是在上一篇文章中定义的AirHockeyRenderer类中编写。
1. 定义顶点OpenGL包括三类基础图形，点，直线，三角形。其余的任何图形，都是由这三种基本图形组成。
因此如果我们想绘制一个前言中所述的平面桌子，可以由两个三角形组成一个长方形，并在长方形的中间绘制一条直线，两端绘制两个点，如下图所示：
无论是x还是y坐标，OpenGL都会把屏幕映射到[-1,1]的范围内。 即屏幕的左边对应x轴的-1，右边对应+1;屏幕的底边对应y轴的-1，顶边对应+1；因此如果将上面的图形绘制到屏幕中间，需要的顶点坐标如下图所示：
如上图所示坐标数据，我们将每个顶点（由x坐标和y坐标组成）的数据存储到数组中，上图主要包含的OpenGL基本图形是两个三角形，一条线，两个点，其中三角形的顶点我们统一按照逆时针方向进行存储，这一步数据准备，我可以将它放在渲染器类的构造函数中，最终定义的顶点数据如下：
OpenGL作为本地系统库直接运行在硬件上，无法直接读取java程序中定义的数据，因此我们需要把上面定义的顶点数据复制到本地内存中。具体实现代码如下：
private Context context; private static final int BYTES_PER_FLOAT = 4; private final FloatBuffer vertexData; public AirHockeyRenderer(Context context) { this.context = context; float[] tableVerticesWithTriangles = { /** 无论是x还是y坐标，OpenGL都会把屏幕映射到[-1,1]的范围内。 即屏幕的左边对应x轴的-1，右边对应+1; 屏幕的底边对应y轴的-1，顶边对应+1 */ // Triangle 1 -0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, // Triangle 2 -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f, // Line 1 -0.5f, 0f, 0.5f, 0f, // Mallets 0f, -0.25f, 0f, 0.25f }; vertexData = ByteBuffer //申请本地内存空间大小，单位为字节。tableVerticesWithTriangles中存储的是float类型数据，由32bit组成，即4个字节组成； .allocateDirect(tableVerticesWithTriangles.length * BYTES_PER_FLOAT) //本地内存空间的一种排序方式 .order(ByteOrder.nativeOrder()) //转换为我们需要的FloatBuffer类型 .asFloatBuffer(); //将tableVerticesWithTriangles中的数据拷贝到本地内存中 vertexData.put(tableVerticesWithTriangles); } 2. 定义着色器OpenGL绘制图形的流程称为OpenGL管道（pipeline）。上面我们定义了顶点数据，并将其拷贝到了本地内存，下面就是将本地内存中的图形顶点数据在OpenGL管道进行流动，并通过着色器告诉GPU如何绘制数据。
着色器是一种只能运行在GPU上的特殊类型程序。OpenGL着色器分为顶点着色器和片段着色器两种类型：
顶点着色器（vertex shader）用于处理顶点（主要作用是确定位置）；片段着色器用于处理，由点，线，三角形组成的片段（主要作用是告诉GPU每个片段的最终颜色）着色器处理完成后（颜色生成），openGL将它们写入一块称为帧缓冲区（frame buffer）的内存块，然后，Android把这分帧缓冲区中的数据显示在屏幕上。
OpenGL管道（pipeline）流程如下：
读取顶点数据 -》执行顶点着色器-》组装图元-》光栅化图元-》执行片段着色器-》写入帧缓冲器-》显示在屏幕上其中，光栅化技术是指：移动设备的显示屏通过大量像素的堆积（红绿蓝三种颜色不同比例的混合，就足以创造出人眼可见范围内的颜色），在视觉上创造出巨量颜色范围的技术。而OpenGL光栅化就是把每个点，直线，三角形，分解成大量的小片段，通常情况下，一个片段直接映射到屏幕的一个像素。
OpenGL着色器的定义采用着色器特定的语言（语法结构类似C语言），着色器文件后缀名为glsl（OpenGL shader language）。我们在工程的res目录下新建一个raw文件夹，并在raw文件夹中创建顶点着色器文件simple_vertex_shader.glsl和片段着色器文件simple_fragment_shader.glsl，如下图所示：
顶点着色器文件内容如下：
片段着色器内容如下：
//OpenGL定义float数据类型的精度（lowp;mediump;highp），就像java代码中浮点型选择float类型还是double类型。 //精度是以性能为代价的，这里选择mediump precision mediump float; uniform vec4 u_Color; //和C语言类似，main函数是着色器的入口函数 void main() { gl_FragColor = u_Color; } 3. 加载着色器加载着色器其实非常简单就是通过Java IO流的方式将着色器文件中的内容读取为一个字符，以供OpenGL后面编译着色器使用。我以前写过一篇详细的Java IO流文章，如果有兴趣的博友可以移步去看看Java IO流最全详解
为了复用代码，我们定义一个TextResourceReader类，并在类中实现一个静态方法readTextFileFromResource，专用于加载着色器，具体实现代码如下：
public class TextResourceReader { public static String readTextFileFromResource(Context context, int resourceId) { StringBuilder body = new StringBuilder(); try { InputStream inputStream = context.getResources().openRawResource(resourceId); InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream); BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader); String newLine; while ((newLine = bufferedReader.readLine()) != null) { body.append(newLine); body.append("\n"); } } catch (IOException e) { throw new RuntimeException("Could not open resource:"+ resourceId, e); } catch (Resources.NotFoundException e) { throw new RuntimeException("Resource not found:"+ resourceId, e); } return body.toString(); } }因为加载着色器算是OpenGL绘图的初始化操作，我们可以在surface创建的时候调用一次该逻辑，即在渲染器类重写的onSurfaceCreated方法中调用加载着色器的逻辑，具体代码如下所示：
@Override public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); //加载着色器 String vertexShaderSource = TextResourceReader.readTextFileFromResource(context, R.raw.simple_vertex_shader); String fragmentShaderSource = TextResourceReader.readTextFileFromResource(context, R.raw.simple_fragment_shader); } 4. 编译着色器编译着色器和将着色器链接到OpenGL程序对象都是比较固定的渲染步骤，为了重复利用它们，我们定义一个ShaderHelper类，专门用于编译着色器，将着色器链接为OpenGL程序对象和验证OpenGL程序对象的有效性。
编译着色的实现流程比较固定，我们只需要会用就行了，不必死记硬背，具体实现代码如下：
/** * Compiles a shader, returning the OpenGL object ID. * 1. glCreateShader 创建着色器对象 0代表失败，检查创建状态 * 2. glShaderSource 向着色器对象中上传着色器源码 * 3. glCompileShader 着色器对象编译源码 * 4. glGetShaderiv 获取编译状态，若编译失败，则删除着色器对象id，否则返回着色器对象id * 5. glGetShaderInfoLog 获取编译结果的详细信息 * 6. 如果编译失败，glDeleteShader删除渲染器对象id * 7. 编译成功，返回渲染器对象id * @param type 着色器类型：顶点着色器 GL_VERTEX_SHADER，片段着色器 GL_FRAGMENT_SHADER * @param shaderCode 加载的着色器代码 * @return */ private static int compileShader(int type, String shaderCode) { // Create a new shader object. final int shaderObjectId = glCreateShader(type); if (shaderObjectId == 0) { if (LoggerConfig.ON) { Log.w(TAG,"Could not create new shader."); } return 0; } // Pass in the shader source. glShaderSource(shaderObjectId, shaderCode); // Compile the shader. glCompileShader(shaderObjectId); // Get the compilation status. final int[] compileStatus = new int[1]; glGetShaderiv(shaderObjectId, GL_COMPILE_STATUS, compileStatus, 0); if (LoggerConfig.ON) { // Print the shader info log to the Android log output. Log.v(TAG,"Results of compiling source:"+"\n"+ shaderCode +"\n:"+ glGetShaderInfoLog(shaderObjectId)); } // Verify the compile status. if (compileStatus[0] == 0) { // If it failed, delete the shader object. glDeleteShader(shaderObjectId); if (LoggerConfig.ON) { Log.w(TAG,"Compilation of shader failed."); } return 0; } // Return the shader object ID. return shaderObjectId; } /** * Loads and compiles a vertex shader, returning the OpenGL object ID. */ public static int compileVertexShader(String shaderCode) { return compileShader(GL_VERTEX_SHADER, shaderCode); } /** * Loads and compiles a fragment shader, returning the OpenGL object ID. */ public static int compileFragmentShader(String shaderCode) { return compileShader(GL_FRAGMENT_SHADER, shaderCode); }因为编译着色器算是OpenGL绘图的初始化操作，我们可以在surface创建的时候调用一次该逻辑，即在渲染器类重写的onSurfaceCreated方法中调用编译着色器的逻辑，具体代码如下所示：
@Override public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); //加载着色器 String vertexShaderSource = TextResourceReader.readTextFileFromResource(context, R.raw.simple_vertex_shader); String fragmentShaderSource = TextResourceReader.readTextFileFromResource(context, R.raw.simple_fragment_shader); //编译着色器 int vertexShader = ShaderHelper.compileVertexShader(vertexShaderSource); int fragmentShader = ShaderHelper.compileFragmentShader(fragmentShaderSource); } 5. 将着色器链接为OpenGL程序对象将着色器链接为OpenGL程序对象的实现流程也比较固定，我们只需要会用就行了，不必死记硬背，具体实现代码如下：
/** * * Links a vertex shader and a fragment shader together into an OpenGL * program. Returns the OpenGL program object ID, or 0 if linking failed. * * 1. glCreateProgram 创建OpenGL链接程序对象，获取对象id， 对象id为0代表创建失败 * 2. glAttachShader 附上着色器 * 3. glLinkProgram 链接程序，把着色器联合起来 * 4. glGetProgramiv 获取链接状态，若成功则返回链接对象id，否则glDeleteProgram删除链接对象 * * @param vertexShaderId 顶点着色器对象id * @param fragmentShaderId 片段着色器对象id * @return */ public static int linkProgram(int vertexShaderId, int fragmentShaderId) { // Create a new program object. final int programObjectId = glCreateProgram(); if (programObjectId == 0) { if (LoggerConfig.ON) { Log.w(TAG,"Could not create new program"); } return 0; } // Attach the vertex shader to the program. glAttachShader(programObjectId, vertexShaderId); // Attach the fragment shader to the program. glAttachShader(programObjectId, fragmentShaderId); // Link the two shaders together into a program. glLinkProgram(programObjectId); // Get the link status. final int[] linkStatus = new int[1]; glGetProgramiv(programObjectId, GL_LINK_STATUS, linkStatus, 0); if (LoggerConfig.ON) { // Print the program info log to the Android log output. Log.v(TAG,"Results of linking program:\n"+ glGetProgramInfoLog(programObjectId)); } // Verify the link status. if (linkStatus[0] == 0) { // If it failed, delete the program object. glDeleteProgram(programObjectId); if (LoggerConfig.ON) { Log.w(TAG,"Linking of program failed."); } return 0; } // Return the program object ID. return programObjectId; } /** * Validates an OpenGL program. Should only be called when developing the application. * 1. glValidateProgram验证链接到OpenGL程序对象的有效性 * 2. glGetProgramiv获取OpenGL程序对象有效性的状态，如果返回0代表无效，否则代表链接OpenGL程序对象成功 * @param programObjectId * @return */ public static boolean validateProgram(int programObjectId) { glValidateProgram(programObjectId); final int[] validateStatus = new int[1]; glGetProgramiv(programObjectId, GL_VALIDATE_STATUS, validateStatus, 0); Log.v(TAG,"Results of validating program:"+ validateStatus[0] +"\nLog:"+ glGetProgramInfoLog(programObjectId)); return validateStatus[0] != 0; }因为将着色器链接为OpenGL程序对象算是OpenGL绘图的初始化操作，我们可以在surface创建的时候调用一次该逻辑，即在渲染器类重写的onSurfaceCreated方法中实现链接OpenGL程序对象的逻辑，具体代码如下所示：
private int program; @Override public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); //加载着色器 String vertexShaderSource = TextResourceReader.readTextFileFromResource(context, R.raw.simple_vertex_shader); String fragmentShaderSource = TextResourceReader.readTextFileFromResource(context, R.raw.simple_fragment_shader); //编译着色器 int vertexShader = ShaderHelper.compileVertexShader(vertexShaderSource); int fragmentShader = ShaderHelper.compileFragmentShader(fragmentShaderSource); //将着色器链接到OpenGL程序 program = ShaderHelper.linkProgram(vertexShader, fragmentShader); //打印OpenGL程序对象的有效性信息 if (LoggerConfig.ON) { ShaderHelper.validateProgram(program); } } 6. 将着色器需要的数据与拷贝到本地的数组相关联至此，我们已经完成了所要绘制图形的顶点数据定义，着色器定义、加载、编译，以及OpenGL程序对象获取。下面我们需要通过OpenGL程序对象获取着色器中定义的属性，并将着色器需要的数据与我们拷贝到本地的数据相关联，继而完成OpenGL绘图的所有前置操作。因为这一步仍然属于OpenGL绘图的初始化或者前置工作，我们可以在surface创建的时候调用一次该逻辑，即在渲染器类重写的onSurfaceCreated方法中调用实现该逻辑，具体实现代码如下：
//这个字符串一定要和片段着色器中定义的属性名一致 private static final String U_COLOR ="u_Color"; private int uColorLocation; //这个字符串一定要和顶点着色器中定义的属性名一致 private static final String A_POSITION ="a_Position"; private int aPositionLocation; //每个顶点由两个浮点数组成：x,y private static final int POSITION_COMPONENT_COUNT = 2; @Override public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); //加载着色器 String vertexShaderSource = TextResourceReader.readTextFileFromResource(context, R.raw.simple_vertex_shader); String fragmentShaderSource = TextResourceReader.readTextFileFromResource(context, R.raw.simple_fragment_shader); //编译着色器 int vertexShader = ShaderHelper.compileVertexShader(vertexShaderSource); int fragmentShader = ShaderHelper.compileFragmentShader(fragmentShaderSource); //将着色器链接到OpenGL程序 program = ShaderHelper.linkProgram(vertexShader, fragmentShader); //打印OpenGL程序对象的有效性信息 if (LoggerConfig.ON) { ShaderHelper.validateProgram(program); } //告诉OpenGL在绘制任何东西到屏幕上时候，使用这里定义程序 glUseProgram(program); //获取片段着色器中uniform的颜色属性 uColorLocation = glGetUniformLocation(program, U_COLOR); //获取顶点着色器中（attribute）位置属性 aPositionLocation = glGetAttribLocation(program, A_POSITION); //告诉OpenGL从vertexData中读取a_Position的数据 vertexData.position(0);//将缓冲区数据中的指针指向第一个数据，即从第一个数据开始读 glVertexAttribPointer(aPositionLocation, POSITION_COMPONENT_COUNT, GL_FLOAT, false, 0, vertexData); //使能顶点数组 glEnableVertexAttribArray(aPositionLocation); }glVertexAttribPointer方法所需参数的详细说明如下图所示：
至此，我们已经完成了使用OpenGL绘制图形的所有必要的前置步骤，下面就是绘制图形了，绘制图形的逻辑在渲染类中重写的onDrawFrame方法中实现。
OpenGL绘制基本图形的步骤如下：
通过glUniform4f方法，更新片段着色器的颜色，该颜色将应用于下面它后面绘制的所有图形，直至再次更新颜色。glUniform4f方法的定义如下： public static native void glUniform4f( int location,//片段着色器的颜色属性 float x, //rgb色彩的r分量 float y, //rgb色彩的g分量 float z, //rgb色彩的b分量 float w //rgb色彩的透明度分量 ); 通过glDrawArrays方法，绘制基本图形
glDrawArrays方法的定义如下： public static native void glDrawArrays( int mode, //要绘制的基本图元类型：三角形 GL_TRIANGLES；直线 GL_LINES；点 GL_POINTS int first,//从本地顶点数组中读取数据的开始位置 int count //一共读取多少个顶点，上面glVertexAttribPointer方法中我定义了一个顶点由2个数据组成 );
因此，如果我们想绘制一个白色的三角形，实现代码如下：
//更新着色器中u_Color的值（白色） glUniform4f(uColorLocation, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); //因为三角形由三个顶点组成，因此我们从本地顶点数据列表中的第一个顶点开始，连续读取3个顶点 glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);如果我们想要实现绘制上面提到的如下图形，具体实现代码如下：
至此，我们已经实现了使用OpenGL绘制一个平面桌子的全部代码，可以从我的gitee仓库OpenGL_ES_DEMO下载完整的项目代码，并执行git reset --hard f1a8e96f0e126814be1a4275459bd7be37c183c0切到文章目前所实现代码的节点，运行程序效果如下：
为了更好的验证我们是否掌握了使用OpenGL灵活绘制图形的能力，可以在以上绘制图形的基础上，再在长方形内添加一个小的长方形，形成桌子边框的效果，各位博友如果能够独立实现这一功能，那么应该对OpenGL基本图形的绘制有了比较熟练的掌握。具体实现思路和代码如下：
既然要再加一个小长方形，第一步就需要定义它的顶点坐标，添加小长方形后的顶点坐标数组如下： float[] tableVerticesWithTriangles = { /** 无论是x还是y坐标，OpenGL都会把屏幕映射到[-1,1]的范围内。 即屏幕的左边对应x轴的-1，右边对应+1; 屏幕的底边对应y轴的-1，顶边对应+1 */ // Triangle 1 -0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, // Triangle 2 -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f, // Triangle 3 -0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, // Triangle 4 -0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, // Line 1 -0.5f, 0f, 0.5f, 0f, // Mallets 0f, -0.25f, 0f, 0.25f }; 顶点坐标数据有了后，就可以开始使用OpenGL绘制图形了，添加一个小长方形后的绘制代码如下： @Override public void onDrawFrame(GL10 gl) { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //更新着色器中u_Color的值（蓝色） glUniform4f(uColorLocation, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f); //参数1：绘制三角形；参数2：从顶点数组的开头开始读顶点；参数3：读取6个顶点（即绘制两个三角形） //之前glVertexAttribPointer告诉过OpenGL每个顶点的位置包含两个浮点分量，因此OpenGL会使用vertexData中如下12个浮点数绘制两个三角形 /** // Triangle 1 -0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, // Triangle 2 -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f, */ glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6); /** * 绘制第二个内长方形，形成边框的效果 */ //更新着色器中u_Color的值（白色） glUniform4f(uColorLocation, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 6, 6); //更新u_Color的值（红色） glUniform4f(uColorLocation, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); //参数1：绘制直线； 参数2：从顶点数组的第6个顶点之后（即第7个顶点）开始读取；参数3：读取两个顶点 glDrawArrays(GL_LINES, 12, 2); //更新u_Color的值（黑色） glUniform4f(uColorLocation, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); glDrawArrays(GL_POINTS, 14, 1); //更新u_Color的值（绿色） glUniform4f(uColorLocation, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f); glDrawArrays(GL_POINTS, 15, 1); }下载完整的项目代码后，执行git reset --hard bd8d6607592abcddd1547a5e36a01688772eda64切到实现带边框效果的桌面节点，运行程序效果如下：