最近在看gles的reference，想多瞭解一下gles的底層，gles是opengl在khronos在嵌入式設備上的圖形硬件的軟件訪問接口，很多東西和opengl似曾相似，但是和opengl又有很大的不同，最新的標準是gles3.2，標準文檔非常長，如果不是寫引擎沒必要對每個接口爛熟於心，但是爲了能夠了解他，我對他的編程思想做個總結，最重要的是理解gles的設計思路，然後在使用的時候也必將容易找到相關接口。所以本文基本不會列出gles的每個接口，不會記錄講解每個接口，而是希望能夠通過總結gles的設計思想，讓我們在開發過程中知道我們應該期待從gles中獲得哪個接口。
1.gles是什麼
對於程序員開發者：非常簡單，他就是一組控制gpu工作指令，所有的指令包括三種：1.描述shader程序，2.給shader設置數據，3.shader之外的繪製狀態控制
對於gl的實現者（那些具體爲硬件實現gles驅動的廠商要做的）：也很簡單，控制對gpu的操作（當然也可能有無硬件的軟渲染）：1.在gpu的顯存上存儲數據和framebuffer，2.在gpu的處理器上運行可執行的gpu程序。
2.gles 和egl
通常在嵌入式設備上，gles需要和egl協同工作，gles負責圖像的繪製，但是對於創建和管理圖形context，窗口，同操作系統和其他硬件協作這些需要依靠egl（Embedded-System Graphics Library"），這些不是gles的範圍，egl也是一個跨平臺的統一的標準，協調多種平臺和硬件，具體來說你在手機上創建一個窗口供opengl渲染就需要egl。
3.Data Flow 數據流
這是一個簡化版的es3.2的數據流，bufferdata經歷頂點，細分，及幾何shader 後，進入光柵化，片段shader，最後到frambuffer，但是這裏比2.0多了一條通路，在光柵化前，頂點數據可以feedbak回到一個buffer，這被稱爲transform feedback，即可以把頂點處理後的數據存儲下來，這個特性有很多應用，例如untiy依靠它做gpu上的蒙皮，第一遍先在vs裏做蒙皮計算，出來的結果回到feedback buffer，中止後面流程，然後再把feedback重新送到vs裏，執行我們客戶寫的vs shader。
4.全編程管線
gles沒有固定的渲染管線，也就是說gles的每個vs和fs都需要指定shader代碼，這和opengl可以用固定管線不同
5.client 和server
在gles裏有個client和server 的概念，client可以簡單認爲是cpu這一端，server可以簡單認爲是gpu那一端，client負責向server提交指令，server負責執行具體工作。在一個context下存在一個client和一個server。可以同時創建多個context，這樣會存在多個client和server，這多個server可以同時存在一塊顯卡，可以存在不同的物理顯卡上，這就是集羣渲染的概念，多個context之間也可以協作，可以通過定義waitobject協調多個context之間的異步等待，多個context之間也可以共享一些資源，（可以詳細參考async wait和shared Objects部分）
6.狀態機和對象
狀態機和對象我認爲是gles的核心編程思想了。
首先可以認爲整個gl的context就是一個大的多種狀態並存的狀態機，或者一個狀態機向量，我們使用各種gles的命令都是在改變這個狀態機的各個狀態。
gles（尤其從3.0後）開始大量使用object（對象）的概念，任何與資源操縱有關的概念都會使用object來封裝，雖然gl不是面向對象的編程，但是gles裏僞實現了一種類似的面向對象的概念，object概念是opengles編程思想裏最重要的概念，對於多數的初學者看到gles代碼裏各種莫名其妙的object，vbo，fbo，rbo一般會頭暈，這還是沒有先參透它的設計原理。
這種概念的做法一般是，我們認爲gpu硬件上裏面存在着很多個資源，但這些資源是有限的，比如Texture unit，framebuffer， array buffer， program都是資源，這裏面有些資源有多個，有的只有一個，雖然資源有限，但是對資源的使用和數據的設置卻可能有很多種，爲了能方便的操縱這些資源，對每個對某種資源的操縱都會封裝成一個對象的概念，這個對象通常用一個uint來表示，激活當前的這個對象，就等於將這個對象的設置應用於這個對象所關聯的資源。這樣我們就很方便的對一個資源在多個配置中切換。
舉個具體的例子.Texture Unit是有限的，這取決與硬件，比如當前只有4個紋理單元，但是我們可能遊戲中要用到100張圖，雖然我們一次渲染同時最多隻用到4個，但是我們要可能有100種不同的貼圖設置。我們可以預先把這100種都設好，創建100個texture object，然後對每個object bind到texture unit上，然後對這個textureunity的設置就等於去設置這個texture object，我們在渲染的時候，要用哪些texture ，就bind他們到這個object 就好了
把ResObject 綁定到一個res後，對這個res 的所有操作都等於應用在這個res object上，一個res同時只能綁定一個資源，解綁後，resobject仍然保留着配置好的信息，下次再次綁定後還保留着，這樣通過切換bind關係，gles就實現了對一個有限資源的多種配置設置的切換。
但是不是所有的Object的行爲都是一樣的，但是大部分object都要經歷GenObjectName， BindObject， Deleteobject這樣的過程，GenObject一般只是分配一個代表這個object的名字，用一個uint表示（因爲gles不是面向對象的，所以沒有class這種對象的概念，只能反覆在代碼中用一個unit來表示，這是對習慣了面向對象的開發者最不習慣的地方），然後BindObject是將這個對象綁定到這個資源上，這時這個object和這個資源就基本是一個概念了，對這個資源的操作都會記在這個object的狀態裏，同樣此時該資源的狀態也就是這個object裏的狀態。可以動態切換bind關係，DeleteObject則是刪掉這個object，如果對象在使用，一般會被推遲刪除。但是有些資源類型的對象則沒有gen的過程，有的資源使用CreateObject直接生成並綁定資源，還有資源的數量可以認爲是非常多的，例如shader object。
對象模型是理解opengles編程思想的最重要的概念。
下面將列出gles裏面最重要的一些資源及其object。
| 對象名稱 | object | 對應資源類型和數量 | 備註 |
| 查詢對象 | QueryObject | 三種：都只有1個資源 1.occlusion query：查詢這次繪製是否有可能進入到framebuffer，用於遮擋查詢測試（gles3.2纔有） 2. transform feedback ：查詢transform feedback（gles3纔有） 3.primitives generated：查詢繪製的原語數量 | |
| 顯卡上的內存對象 | BufferObject | 都只有一個資源 Array：vertex attributes（最常用） AtomicCounter ：Atomic counter COPY_READ:buffer copy sorce Copy_write:buffer copy destination element:vertex array indices pixel_pack:pixel read target pixel_unpack:texture data sorce texture: texture data buffer（for buffer type texture） transformfeedback：transform feedback buffer uniform：uniform blockstorage | |
| shader | ShaderObject | 資源沒有數量限制 Compute Frag Vertex Geometry Tess | |
| 一個編譯鏈接好的shader程序 | ProgramObject | 只有一個資源 | |
| 一個可以在鏈接後動態改變任意編譯階段的shader程序 | ProgramePipeLineObject | 只有一個資源 | |
| Texture | TextureObject | 每個紋理單元的每種紋理只有一個資源 Texture Unit 0- Texture Unit N 對於每個Texture Unit，有如下幾種類型： 2D 3D CUBE 2D_MULTISAMPLE （沒有mipmap，一個texel可以存儲多重採樣的多個值，不能直接設置紋理數據，一般綁定在framebuffer上，render到texture） BufferTexture：（一個一維的buffer，需要連接一個buffer object，可以從shader直接讀取，它的存儲字節限制相對較大，最少也有65536，所以一般用於讓shader方位一般unitform buffer object存儲不下的大緩存，這種texture不能通過I一般的採樣，只能通過texelFetch（）直接獲取索引處的值，即不能進行濾波等操作，gles3.2纔有） | |
| Sampler | SamplerObject | 每個紋理單元有一個資源 用於保存多當前紋理單元的各種採樣濾波操作 | |
關於ProgrameObject 和ProgramePipeLineObject：他們都可以用來設定當前的shader 程序，但是有區別，通常有兩種方式：
1.使用ProgrameObject，對於這個ProgramObject，分別設置它的vs shader object 和fs shader object，然後link，並綁定到資源，現在則在gpu運行該程序，
2.使用ProgramePipeLineObject，對於vs shader object給他生成一個相應的program object，link，對於fs shader object 也爲他生成一個相應的programe object，link，然後將這兩個只有一個階段的programeobject 設置給這個programepipelineobject，將其綁定到資源，現在在gpu運行該程序
使用第二種方式有這樣的好處，因爲programe object是link後的程序，所以使用方法1只使用program object，當其生成後沒有辦法動態改變它的某個階段的shader 程序，只能動態改變一組vs fs shader，如需改變，需要重新設置shader object，重新link；而使用第二種方式，你可以預先把所有的shader 都設置給一個programobject ，link好，最後可以動態的將program object 設定到program pipeline object上，就可以動態沒有消耗的改變當前某一個階段的shader。
簡單來說，使用ProgramPipelineobject，可以方便的動態的只改變某個階段的shader，可以混用vs 和fs shader的組合。
未完待續。。