Android Bitmap面面观

在日常开发中,可以说和Bitmap低头不见抬头见,基本上每个应用都会直接或间接的用到,而这里面又涉及到大量的相关知识。
所以这里把Bitmap的常用知识做个梳理,限于经验和能力,不做太深入的分析。

1. 区别decodeResource()和decodeFile()

这里的区别不是指方法名和参数的区别,而是对于解码后图片尺寸在处理上的区别:

decodeFile()用于读取SD卡上的图,得到的是图片的原始尺寸
decodeResource()用于读取Res、Raw等资源,得到的是图片的原始尺寸 * 缩放系数

可以看的出来,decodeResource()比decodeFile()多了一个缩放系数,缩放系数的计算依赖于屏幕密度,当然这个参数也是可以调整的:

我们分具体情况来看,现在有一张720×720的图片:

inScaled属性

如果inScaled设置为false,则不进行缩放,解码后图片大小为720×720; 否则请往下看。
如果inScaled设置为true或者不设置,则根据inDensity和inTargetDensity计算缩放系数。

默认情况

把这张图片放到drawable目录下, 默认:
以720p的红米3为例子,缩放系数 = inTargetDensity(具体320 / inDensity(默认160)= 2 = density,解码后图片大小为1440×1440。
以1080p的MX4为例子,缩放系数 = inTargetDensity(具体480 / inDensity(默认160)= 3 = density, 解码后图片大小为2160×2160。

*dpi文件夹的影响

把图片放到drawable或者draw这样不带dpi的文件夹,会按照上面的算法计算。
如果放到xhdpi会怎样呢? 在MX4上,放到xhdpi,解码后图片大小为1080 x 1080。
因为放到有dpi的文件夹,会影响到inDensity的默认值,放到xhdpi为160 x 2 = 320; 所以缩放系数 = 480(屏幕) / 320 (xhdpi) = 1.5; 所以得到的图片大小为1080 x 1080。

手动设置缩放系数

如果你不想依赖于这个系统本身的density,你可以手动设置inDensity和inTargetDensity来控制缩放系数:

2. recycle()方法

官方说法

首先,Android对Bitmap内存(像素数据)的分配区域在不同版本上是有区分的:

As of Android 3.0 (API level 11), the pixel data is stored on the Dalvik heap along with the associated bitmap.

从3.0开始,Bitmap像素数据和Bitmap对象一起存放在Dalvik堆中,而在3.0之前,Bitmap像素数据存放在Native内存中。
所以,在3.0之前,Bitmap像素数据在Nativie内存的释放是不确定的,容易内存溢出而Crash,官方强烈建议调用recycle()(当然是在确定不需要的时候);而在3.0之后,则无此要求。
参考链接:Managing Bitmap Memory

一点讨论

3.0之后官方无recycle()建议,是不是就真的不需要recycle()了呢?
在医生的这篇文章:Bitmap.recycle引发的血案 最后指出:“在不兼容Android2.3的情况下,别在使用recycle方法来管理Bitmap了,那是GC的事!”。文章开头指出了原因在于recycle()方法的注释说明:

事实上这个说法是不准确的,是不能作为recycle()方法不调用的依据的。
因为从commit history中看,这行注释早在08年初始化代码的就有了,但是早期的代码并没有因此不需要recycle()方法了。
bitmap recycle history
如果3.0之后真的完全不需要主动recycle(),最新的AOSP源码应该有相应体现,我查了SystemUI和Gallery2的代码,并没有取缔Bitmap的recycle()方法。
所以,我个人认为,如果Bitmap真的不用了,recycle一下又有何妨?
PS:至于医生说的那个bug,显然是一种优化策略,APP开发中加个两个bitmap不相等的判断条件即可。

3. Bitmap到底占多大内存

这个已经有一篇bugly出品的绝好文章讲的很清楚:
Android 开发绕不过的坑:你的 Bitmap 究竟占多大内存?

4. inBitmap

BitmapFactory.Options.inBitmap是Android3.0新增的一个属性,如果设置了这个属性则会重用这个Bitmap的内存从而提升性能。
但是这个重用是有条件的,在Android4.4之前只能重用相同大小的Bitmap,Android4.4+则只要比重用Bitmap小即可。
在官方网站有详细介绍,这里列举示例代码的两个方法了解一下:

参考链接:
Managing Bitmap Memory
Bitmap对象的复用

5. LRU缓存算法

LRU,Least Recently Used,Discards the least recently used items first。

在最近使用的数据中,丢弃使用最少的数据。与之相反的还有一个MRU,丢弃使用最多的数据。
这就是著名的局部性原理。

实现思路

1.新数据插入到链表头部;
2.每当缓存命中(即缓存数据被访问),则将数据移到链表头部;
3.当链表满的时候,将链表尾部的数据丢弃。

bitmap_lru

LruCache

在Android3.1和support v4中均提供了Lru算法的实现类LruCache。
内部使用LinkedHashMap实现。

DiskLruCache

LruCache的所有对象和数据都是在内存中(或者说LinkedHashMap中),而DiskLruCache是磁盘缓存,不过它的实现要稍微复杂一点。
使用DiskLruCache后就不用担心文件或者图片太多占用过多磁盘空间,它能把那些不常用的图片自动清理掉。
DiskLruCache系统中并没有正式提供,需要另外下载: DiskLruCache

6. 计算inSampleSize

使用Bitmap节省内存最重要的技巧就是加载合适大小的Bitmap,因为以现在相机像素,很多照片都巨无霸的大,这些大图直接加载到内存,最容易OOM。
加载合适的Bitmap需要先读取Bitmap的原始大小,按缩小了合适的倍数的大小进行加载。
那么,这个缩小的倍数的计算就是inSampleSize的计算。

关于inSampleSize需要注意,它只能是2的次方,否则它会取最接近2的次方的值。

7. 缩略图

为了节省内存,需要先设置BitmapFactory.Options的inJustDecodeBounds为true,这样的Bitmap可以借助decodeFile方法把高和宽存放到Bitmap.Options中,但是内存占用为空(不会真正的加载图片)。
有了具备高宽信息的Options,结合上面的inSampleSize算法算出缩小的倍数,我们就能加载本地大图的某个合适大小的缩略图了。

系统内置了一个ThumbnailUtils也能生成缩略图,细节上不一样但原理是相同的。

8. Matrix变形

学过线性代数或者图像处理的同学们一定深知Matrix的强大,很多常见的图像变换一个Matrix就能搞定,甚至更复杂的也是如此。

// Matrix matrix = new Matrix();
// 每一种变化都包括set,pre,post三种,分别为设置、矩阵先乘、矩阵后乘。
平移:matrix.setTranslate()
缩放:matrix.setScale()
旋转:matrix.setRotate()
斜切:matrix.setSkew()

下面我举两个例子说明一下。

旋转

借助Matrix的postRotate方法旋转一定角度。

缩放

借助Matrix的postScale方法旋转一定角度。

Bitmap本身也带了一个缩放方法,不过是把bitmap缩放到目标大小,原理也是用Matrix,我们封装一下:

通过组合可以实现更多效果。

9. 裁剪

图片的裁剪的应用场景还是很多的:头像剪切,照片裁剪,圆角,圆形等等。

矩形

矩阵形状的裁剪比较简单,直接用createBitmap方法即可:

圆角

对于圆角我们需要借助Xfermode和PorterDuffXfermode,把圆角矩阵套在原Bitmap上取交集得到圆角Bitmap。

圆形

和上面的圆角裁剪原理相同,不过画的是圆形套在上面。
为了从中间裁剪出圆形,我们需要计算绘制原始Bitmap的left和top值。

从圆角、圆形的处理上我们应该能看的出来绘制任意多边形都是可以的。

10. 保存Bitmap

很多图片应用都支持裁剪功能,滤镜功能等等,最终还是需要把处理后的Bitmap保存到本地,不然就是再强大的功能也是白忙活了。

如果想更稳定或者更简单的保存到SDCard的包名路径下,可以再封装一下:

11. 巨图加载

巨图加载,当然不能使用常规方法,必OOM。
原理比较简单,系统中有一个类BitmapRegionDecoder:

可以按区域加载:

微博的大图浏览也是通过这个BitmapRegionDecoder实现的,具体可自行查阅。

12. 颜色矩阵ColorMatrix

图像处理其实是一门很深奥的学科,所幸Android提供了颜色矩阵ColorMatrix类,可实现很多简单的特效,以灰阶效果为例子:

除了饱和度,我们还能调整对比度,色相变化等等。

13. ThumbnailUtils剖析

ThumbnailUtils是系统提供的一个专门生成缩略图的方法,我专门写了一篇文章分析,内容较多,请移步:理解ThumbnailUtils

14. 小结

既然与Bitmap经常打交道,那就把它都理清楚弄明白,这是很有必要的。
难免会有遗漏,欢迎留言,我会酌情补充。

本文部分代码已经集成到LessCode,欢迎Follow参考。

1 4 收藏 评论

相关文章

可能感兴趣的话题



直接登录
跳到底部
返回顶部