圖片基礎知識梳理(2) Bitmap 佔用記憶體分析

澤毛發表於2017-12-21
記憶體

一、概述

今天介紹一些關於Bitmap的基礎知識：

  • Bitmap是什麼
  • 螢幕密度相關概念
  • 工程中各drawable資料夾
  • Bitmap.Options
  • 簡要分析Bitmap所佔記憶體

二、什麼是Bitmap

官方的說法是：Bitmap是對點陣圖的抽象。 形象地來說，我們在手機螢幕上所看到的圖片就是由一個個畫素點拼接而成的，每個畫素點的都是用不同數量的二進位制位來表示，而Bitmap就是用來儲存這些二進位制位。

三、Bitmap佔用記憶體分析

3.1 螢幕密度的相關概念

前面我們說到，Bitmap的最終目的是為了在螢幕上顯示圖片，所以首先我們需要了解關於螢幕密度的相關知識：

  • 畫素px：如果我們近距離地看手機螢幕，就可以發現它有一個個小點，每一個小點就表示一個畫素，我們通常稱它為px。
  • 螢幕解析度：指的是螢幕的上的畫素總和，例如常說的某某手機螢幕解析度為1920 * 1080，也就是說它的高有1920px，寬為1080px，畫素點總和就是1920 * 1080px。
  • 螢幕尺寸：指的是螢幕的物件線長度，這裡的長度不是用px為單位，而是用英寸為單位的，它和我們平時說的米、釐米是一個概念。
  • ppi：英文名為pixel per inch，中文全稱為每英寸螢幕上的畫素數，它決定了螢幕的質量，通常是按手機的對角線來計算的，也就是說，它等於物件線的畫素個數除以對角線的長度（單位為英寸）。
  • dp/dip：英文名為density-independent pixel，這是安卓特有的概念，它和px的作用相同，都是用來表示長度。但是它和硬體螢幕無關，如果需要轉換為px，那麼1dp在螢幕上最終會顯示為(ppi / 160)個px。
  • dpi：英文名為dot per inch，中文全稱為每英寸圖片上點的個數，它決定了圖片的質量，比如dpi為320，那麼最終在手機上一張320 * 320的圖片就會用320 * 320 * (dpi / 160)個畫素點來表示。

3.2 動態獲得上述的資訊

在Android中，通過DisplayMetrics可以獲得上述的資訊：

    public static void logDensityInfo(Activity activity) {
        DisplayMetrics displayMetrics = new DisplayMetrics();
        //將資訊儲存到displayMetrics中.
        activity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getMetrics(displayMetrics);
        //1.x軸和y軸的dpi.
        Log.d("logDensityInfo", "ydpi=" + displayMetrics.ydpi);
        Log.d("logDensityInfo", "xdpi=" + displayMetrics.xdpi);
        //2.x軸和y軸的畫素個數.
        Log.d("logDensityInfo", "heightPixels=" + displayMetrics.heightPixels);
        Log.d("logDensityInfo", "widthPixels=" + displayMetrics.widthPixels);
        //3.dpi
        Log.d("logDensityInfo", "densityDpi=" + displayMetrics.densityDpi);
        //4.dpi/160.
        Log.d("logDensityInfo", "density=" + displayMetrics.density);
        //5.通常情況下和density相同.
        Log.d("logDensityInfo", "scaledDensity=" + displayMetrics.scaledDensity);
    }
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在我的手機上，最終的結果是：

圖片基礎知識梳理(2) Bitmap 佔用記憶體分析
那麼我們看一下dpi相關的值是怎麼獲得的：

    public void setToDefaults() {
        density =  DENSITY_DEVICE / (float) DENSITY_DEFAULT;
        densityDpi =  DENSITY_DEVICE;
        scaledDensity = density;
        xdpi = DENSITY_DEVICE;
        ydpi = DENSITY_DEVICE;
    }
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其中DENSITY_DEFAULT為160，而DENSITY_DEVICE則是通過下面方式得到的：

private static int getDeviceDensity() {
    return SystemProperties.getInt("qemu.sf.lcd_density", SystemProperties.getInt("ro.sf.lcd_density", DENSITY_DEFAULT));
}
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3.3 drawable資料夾內的圖片

說起dpi，自然就會想到res資料夾下的drawable-?資料夾，我們在平時開發中會發現，如果將同一大小的圖片，放在不同的drawable資料夾下，最終在螢幕上展現的大小是不一樣的。 這其實是Android在讀取資源的時候，會根據資料夾的不同，給每個資料夾定義一個叫做density的屬性，根據最終找到的資源所在的資料夾位置，會有以下幾種情況：

  • 存在於和手機所匹配的dpi資料夾：不進行縮放。
  • 存在於非drawable-nodpi其它的dpi資料夾：那麼最終的長度變為(原始長度 / 所在資料夾density) * 匹配資料夾density
  • 存在drawable-nodpi：不進行縮放。

而每個ARBG位的二進位制個數相乘，就是圖片所佔記憶體的大小，對應的density如下：

  • drawable-nodpi：不縮放
  • drawable-ldpi：0.75
  • drawable：1
  • drawable-mdpi：1
  • drawable-hdpi：1.5
  • drawable-xhdpi：2
  • drawable-xxhdpi：3
  • drawable-xxhdpi：4

如果某個資源存在於上面的多個資料夾下，它的匹配優先順序如下：

  • 和手機dpi匹配的dpi資料夾
  • 比匹配dpi高的dpi資料夾
  • drawable-nodpi
  • 比匹配dpi低，但大於等於1的dpi資料夾
  • drawable
  • drawable-ldpi

3.4 Bitmap.Config

這是一個列舉型別，它用來描述每個畫素是如何被儲存的，它會影響圖片的質量並決定能否表示透明/半透明顏色。

  • ALPHA_8：每個畫素點僅表示alpha的值，它不會儲存任何顏色資訊，佔8位。
  • RGB_565：每個畫素用5位R/6位G/5位G來表示，佔16位。
  • ARGB_8888：每個畫素分別用8位儲存ARGB，佔32位。
  • ARGB_4444：和8888類似，只不過對於每個通道是使用4位表示，因此它的圖片質量比較低，已經不推薦使用了。

3.5 例項分析

已經介紹完所需要掌握的基礎知識，總結下來，Bitmap所佔記憶體大小其實由兩個因素決定：

  • 讀入記憶體中的寬高
  • ARGB所佔位寬

第一點的影響因素有：原始圖片的寬高、手機內建的dpi、圖片所放位置。 第二點的影響因素有：Bitmap所對應的Bitmap.Config配置。

下面我們幾個例子，驗證前面說的三種情況：

3.5.1 放在匹配的資料夾中

  • 所用的手機解析度為720 * 1280，它所匹配到的資料夾為drawable-xhdpi，我們先將一個原始大小為48 * 48的圖片方在drawable-xhdpi資料夾中，並配置Option為Bitmap.Config.RGB_565：
    private void logWrapperImageView() {
        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565;
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.drawable_test, options);
        Log.d("logWrapperImageView", "width=" + bitmap.getWidth() + ",height=" + bitmap.getHeight() + ",size=" + bitmap.getByteCount());
    }
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這種情況下最終的結果為，雖然我們指出了需要用RGB_565，但是系統每個畫素還是隻用了一位：

width=48,height=48,size=2304 //RGB_565
width=48,height=48,size=9216 //ARGB_8888
width=48,height=48,size=2304 //ALPHA_8
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  • 所用的手機解析度為1080 * 1920，它所匹配到的資料夾為drawable-xxhdpi，我們先將一個原始大小為48 * 48的圖片方在drawable-xxhdpi資料夾中，並配置Option為Bitmap.Config.RGB_565，執行和上面一樣的程式，得到的結果為：
width=48,height=48,size=2304 //RGB_565
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接著改變它的Options：

width=48,height=48,size=9216 //ARGB_8888
width=48,height=48,size=2304 //ALPHA_8
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3.5.2 放在不匹配，且不是drawable-nodpi的資料夾中

  • 所用的手機解析度為720 * 1280，把圖片放在drawable-xxhdpi資料夾中：
width=32,height=32,size=4096 //RGB_565
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改變它的Options：

width=32,height=32,size=4096 //ALPHA_8
width=32,height=32,size=4096 //ARGB_8888
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  • 所用的手機解析度為1080 * 1960，把圖片放在drawable-xhdpi資料夾中：
width=72,height=72,size=20736
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改變它的Options

width=72,height=72,size=20736 //ALPHA_8
width=72,height=72,size=20736 //ARGB_8888
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3.5.3 放在drawable-nodpi資料夾中

  • 所用的手機解析度為720 * 1280：
width=48,height=48,size=2304 //RGB_565
width=48,height=48,size=9216 //ARGB_8888
width=48,height=48,size=2304 //ALPHA_8
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  • 所用的手機解析度為1080 * 1960：
width=48,height=48,size=2304 //RGB_565
width=48,height=48,size=9216 //ARGB_8888
width=48,height=48,size=2304 //ALPHA_8
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3.5.4 小結

從上面的例子中，總結出幾點：

  • 把資源放在和它對應的dpi資料夾，和放在drawable-nodpi資料夾是相同的。
  • 我們使用RGB_565時，實際佔用的是一個位元組。
  • 當將資原始檔放在別的資料夾時，無論選擇哪種Options，都是採用佔用4位元組的方式。
  • 當資源放在對應的dpi資料夾下和drawable-nodpi資料夾下時，長寬不進行縮放。
  • 當資源放在除以上兩類的資料夾下時，縮放的倍數為 匹配資料夾density/所在資料夾density，以上面3.5.2的720 * 1280手機為例，原始的圖片的長寬為48，其匹配資料夾的density為2，所在資料夾的density為3，所以縮放倍數為2/3，因此，最後的長寬為32。
  • Bitmap所佔記憶體大小就等於它的長寬乘以每個畫素所佔位數。

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