Android圖片快取之Bitmap詳解

總李寫程式碼發表於2016-05-31

Android快取

前言：

最近準備研究一下圖片快取框架，基於這個想法覺得還是先了解有關圖片快取的基礎知識，今天重點學習一下Bitmap、BitmapFactory這兩個類。

圖片快取相關部落格地址：

Bitmap：

Bitmap是Android系統中的影像處理的最重要類之一。用它可以獲取影像檔案資訊，進行影像剪下、旋轉、縮放等操作，並可以指定格式儲存影像檔案。

重要函式

public void recycle() // 回收點陣圖佔用的記憶體空間，把點陣圖標記為Dead
public final boolean isRecycled() //判斷點陣圖記憶體是否已釋放
public final int getWidth()//獲取點陣圖的寬度
public final int getHeight()//獲取點陣圖的高度
public final boolean isMutable()//圖片是否可修改
public int getScaledWidth(Canvas canvas)//獲取指定密度轉換後的影像的寬度
public int getScaledHeight(Canvas canvas)//獲取指定密度轉換後的影像的高度
public boolean compress(CompressFormat format, int quality, OutputStream stream)//按指定的圖片格式以及畫質，將圖片轉換為輸出流。

format：Bitmap.CompressFormat.PNG或Bitmap.CompressFormat.JPEG

quality：畫質，0-100.0表示最低畫質壓縮，100以最高畫質壓縮。對於PNG等無損格式的圖片，會忽略此項設定。
public static Bitmap createBitmap(Bitmap src) //以src為原圖生成不可變得新影像
public static Bitmap createScaledBitmap(Bitmap src, int dstWidth, int dstHeight, boolean filter)//以src為原圖，建立新的影像，指定新影像的高寬以及是否可變。
public static Bitmap createBitmap(int width, int height, Config config)——建立指定格式、大小的點陣圖
public static Bitmap createBitmap(Bitmap source, int x, int y, int width, int height)以source為原圖，建立新的圖片，指定起始座標以及新影像的高寬。

BitmapFactory工廠類：

Option 引數類：

public boolean inJustDecodeBounds//如果設定為true，不獲取圖片，不分配記憶體，但會返回圖片的高度寬度資訊。
public int inSampleSize//圖片縮放的倍數
public int outWidth//獲取圖片的寬度值
public int outHeight//獲取圖片的高度值
public int inDensity//用於點陣圖的畫素壓縮比
public int inTargetDensity//用於目標點陣圖的畫素壓縮比（要生成的點陣圖）
public byte[] inTempStorage //建立臨時檔案，將圖片儲存
public boolean inScaled//設定為true時進行圖片壓縮，從inDensity到inTargetDensity
public boolean inDither //如果為true,解碼器嘗試抖動解碼
public Bitmap.Config inPreferredConfig //設定解碼器
public String outMimeType //設定解碼影像
public boolean inPurgeable//當儲存Pixel的記憶體空間在系統記憶體不足時是否可以被回收
public boolean inInputShareable //inPurgeable為true情況下才生效，是否可以共享一個InputStream
public boolean inPreferQualityOverSpeed //為true則優先保證Bitmap質量其次是解碼速度
public boolean inMutable //配置Bitmap是否可以更改，比如：在Bitmap上隔幾個畫素加一條線段
public int inScreenDensity //當前螢幕的畫素密度

工廠方法:

public static Bitmap decodeFile(String pathName, Options opts) //從檔案讀取圖片
public static Bitmap decodeFile(String pathName)
public static Bitmap decodeStream(InputStream is) //從輸入流讀取圖片
public static Bitmap decodeStream(InputStream is, Rect outPadding, Options opts)
public static Bitmap decodeResource(Resources res, int id) //從資原始檔讀取圖片
public static Bitmap decodeResource(Resources res, int id, Options opts)
public static Bitmap decodeByteArray(byte[] data, int offset, int length) //從陣列讀取圖片
public static Bitmap decodeByteArray(byte[] data, int offset, int length, Options opts)
public static Bitmap decodeFileDescriptor(FileDescriptor fd)//從檔案讀取檔案與decodeFile不同的是這個直接呼叫JNI函式進行讀取效率比較高
public static Bitmap decodeFileDescriptor(FileDescriptor fd, Rect outPadding, Options opts)

Bitmap.Config inPreferredConfig :

列舉變數（點陣圖位數越高代表其可以儲存的顏色資訊越多，影像越逼真，佔用記憶體越大）

public static final Bitmap.Config ALPHA_8 //代表8位Alpha點陣圖每個畫素佔用1byte記憶體
public static final Bitmap.Config ARGB_4444 //代表16位ARGB點陣圖每個畫素佔用2byte記憶體
public static final Bitmap.Config ARGB_8888 //代表32位ARGB點陣圖每個畫素佔用4byte記憶體
public static final Bitmap.Config RGB_565 //代表8位RGB點陣圖每個畫素佔用2byte記憶體

Android中一張圖片（BitMap）佔用的記憶體主要和以下幾個因數有關：圖片長度，圖片寬度，單位畫素佔用的位元組數。一張圖片（BitMap）佔用的記憶體=圖片長度*圖片寬度*單位畫素佔用的位元組數

圖片讀取例項：

1.）從檔案讀取方式一

   /**
     * 獲取縮放後的本地圖片
     *
     * @param filePath 檔案路徑
     * @param width    寬
     * @param height   高
     * @return
     */
    public static Bitmap readBitmapFromFile(String filePath, int width, int height) {
        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeFile(filePath, options);
        float srcWidth = options.outWidth;
        float srcHeight = options.outHeight;
        int inSampleSize = 1;

        if (srcHeight > height || srcWidth > width) {
            if (srcWidth > srcHeight) {
                inSampleSize = Math.round(srcHeight / height);
            } else {
                inSampleSize = Math.round(srcWidth / width);
            }
        }

        options.inJustDecodeBounds = false;
        options.inSampleSize = inSampleSize;

        return BitmapFactory.decodeFile(filePath, options);
    }

2.）從檔案讀取方式二效率高於方式一

/**
     * 獲取縮放後的本地圖片
     *
     * @param filePath 檔案路徑
     * @param width    寬
     * @param height   高
     * @return
     */
    public static Bitmap readBitmapFromFileDescriptor(String filePath, int width, int height) {
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath);
            BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
            options.inJustDecodeBounds = true;
            BitmapFactory.decodeFileDescriptor(fis.getFD(), null, options);
            float srcWidth = options.outWidth;
            float srcHeight = options.outHeight;
            int inSampleSize = 1;

            if (srcHeight > height || srcWidth > width) {
                if (srcWidth > srcHeight) {
                    inSampleSize = Math.round(srcHeight / height);
                } else {
                    inSampleSize = Math.round(srcWidth / width);
                }
            }

            options.inJustDecodeBounds = false;
            options.inSampleSize = inSampleSize;

            return BitmapFactory.decodeFileDescriptor(fis.getFD(), null, options);
        } catch (Exception ex) {
        }
        return null;
    }

測試同樣生成10張圖片兩種方式耗時比較 cpu使用以及記憶體佔用兩者相差無幾第二種方式效率高一點所以建議優先採用第二種方式

      start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < testMaxCount; i++) {
            BitmapUtils.readBitmapFromFile(filePath, 400, 400);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        Log.e(TAG, "BitmapFactory decodeFile--time-->" + (end - start));

        start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < testMaxCount; i++) {
           BitmapUtils.readBitmapFromFileDescriptor(filePath, 400, 400);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        Log.e(TAG, "BitmapFactory decodeFileDescriptor--time-->" + (end - start));

3.）從輸入流中讀取檔案

  /**
     * 獲取縮放後的本地圖片
     *
     * @param ins    輸入流
     * @param width  寬
     * @param height 高
     * @return
     */
    public static Bitmap readBitmapFromInputStream(InputStream ins, int width, int height) {
        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeStream(ins, null, options);
        float srcWidth = options.outWidth;
        float srcHeight = options.outHeight;
        int inSampleSize = 1;

        if (srcHeight > height || srcWidth > width) {
            if (srcWidth > srcHeight) {
                inSampleSize = Math.round(srcHeight / height);
            } else {
                inSampleSize = Math.round(srcWidth / width);
            }
        }

        options.inJustDecodeBounds = false;
        options.inSampleSize = inSampleSize;

        return BitmapFactory.decodeStream(ins, null, options);
    }

4.）從資原始檔中讀取檔案

    public static Bitmap readBitmapFromResource(Resources resources, int resourcesId, int width, int height) {
        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeResource(resources, resourcesId, options);
        float srcWidth = options.outWidth;
        float srcHeight = options.outHeight;
        int inSampleSize = 1;

        if (srcHeight > height || srcWidth > width) {
            if (srcWidth > srcHeight) {
                inSampleSize = Math.round(srcHeight / height);
            } else {
                inSampleSize = Math.round(srcWidth / width);
            }
        }

        options.inJustDecodeBounds = false;
        options.inSampleSize = inSampleSize;

        return BitmapFactory.decodeResource(resources, resourcesId, options);
    }

此種方式相當的耗費記憶體建議採用decodeStream代替decodeResource 可以如下形式

    public static Bitmap readBitmapFromResource(Resources resources, int resourcesId, int width, int height) {
        InputStream ins = resources.openRawResource(resourcesId);
        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeStream(ins, null, options);
        float srcWidth = options.outWidth;
        float srcHeight = options.outHeight;
        int inSampleSize = 1;

        if (srcHeight > height || srcWidth > width) {
            if (srcWidth > srcHeight) {
                inSampleSize = Math.round(srcHeight / height);
            } else {
                inSampleSize = Math.round(srcWidth / width);
            }
        }

        options.inJustDecodeBounds = false;
        options.inSampleSize = inSampleSize;

        return BitmapFactory.decodeStream(ins, null, options);
    }

decodeStream、decodeResource佔用記憶體對比：

 start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < testMaxCount; i++) {
            BitmapUtils.readBitmapFromResource(getResources(), R.mipmap.ic_app_center_banner, 400, 400);
            Log.e(TAG, "BitmapFactory decodeResource--num-->" + i);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        Log.e(TAG, "BitmapFactory decodeResource--time-->" + (end - start));

        start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < testMaxCount; i++) {
            BitmapUtils.readBitmapFromResource1(getResources(), R.mipmap.ic_app_center_banner, 400, 400);
            Log.e(TAG, "BitmapFactory decodeStream--num-->" + i);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        Log.e(TAG, "BitmapFactory decodeStream--time-->" + (end - start));

BitmapFactory.decodeResource 載入的圖片可能會經過縮放，該縮放目前是放在 java 層做的，效率比較低，而且需要消耗 java 層的記憶體。因此，如果大量使用該介面載入圖片，容易導致OOM錯誤

BitmapFactory.decodeStream 不會對所載入的圖片進行縮放，相比之下佔用記憶體少，效率更高。

這兩個介面各有用處，如果對效能要求較高，則應該使用 decodeStream；如果對效能要求不高，且需要 Android 自帶的圖片自適應縮放功能，則可以使用 decodeResource。

5. ）從二進位制資料讀取圖片

public static Bitmap readBitmapFromByteArray(byte[] data, int width, int height) {
        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length, options);
        float srcWidth = options.outWidth;
        float srcHeight = options.outHeight;
        int inSampleSize = 1;

        if (srcHeight > height || srcWidth > width) {
            if (srcWidth > srcHeight) {
                inSampleSize = Math.round(srcHeight / height);
            } else {
                inSampleSize = Math.round(srcWidth / width);
            }
        }

        options.inJustDecodeBounds = false;
        options.inSampleSize = inSampleSize;

        return BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length, options);
    }

6.）從assets檔案讀取圖片

  /**
     * 獲取縮放後的本地圖片
     *
     * @param filePath 檔案路徑
     * @return
     */
    public static Bitmap readBitmapFromAssetsFile(Context context, String filePath) {
        Bitmap image = null;
        AssetManager am = context.getResources().getAssets();
        try {
            InputStream is = am.open(filePath);
            image = BitmapFactory.decodeStream(is);
            is.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return image;
    }

圖片儲存檔案：

    public static void writeBitmapToFile(String filePath, Bitmap b, int quality) {
        try {
            File desFile = new File(filePath);
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(desFile);
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
            b.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, quality, bos);
            bos.flush();
            bos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

圖片壓縮：

    private static Bitmap compressImage(Bitmap image) {
        if (image == null) {
            return null;
        }
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            image.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 100, baos);
            byte[] bytes = baos.toByteArray();
            ByteArrayInputStream isBm = new ByteArrayInputStream(bytes);
            Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(isBm);
            return bitmap;
        } catch (OutOfMemoryError e) {
        } finally {
            try {
                if (baos != null) {
                    baos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
            }
        }
        return null;
    }

圖片縮放：

    /**
     * 根據scale生成一張圖片
     *
     * @param bitmap
     * @param scale  等比縮放值
     * @return
     */
    public static Bitmap bitmapScale(Bitmap bitmap, float scale) {
        Matrix matrix = new Matrix();
        matrix.postScale(scale, scale); // 長和寬放大縮小的比例
        Bitmap resizeBmp = Bitmap.createBitmap(bitmap, 0, 0, bitmap.getWidth(), bitmap.getHeight(), matrix, true);
        return resizeBmp;
    }

獲取圖片旋轉角度：

 /**
     * 讀取照片exif資訊中的旋轉角度
     *
     * @param path 照片路徑
     * @return角度
     */
    private static int readPictureDegree(String path) {
        if (TextUtils.isEmpty(path)) {
            return 0;
        }
        int degree = 0;
        try {
            ExifInterface exifInterface = new ExifInterface(path);
            int orientation = exifInterface.getAttributeInt(ExifInterface.TAG_ORIENTATION, ExifInterface.ORIENTATION_NORMAL);
            switch (orientation) {
                case ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_90:
                    degree = 90;
                    break;
                case ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_180:
                    degree = 180;
                    break;
                case ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_270:
                    degree = 270;
                    break;
            }
        } catch (Exception e) {
        }
        return degree;
    }

圖片旋轉角度：

    private static Bitmap rotateBitmap(Bitmap b, float rotateDegree) {
        if (b == null) {
            return null;
        }
        Matrix matrix = new Matrix();
        matrix.postRotate(rotateDegree);
        Bitmap rotaBitmap = Bitmap.createBitmap(b, 0, 0, b.getWidth(), b.getHeight(), matrix, true);
        return rotaBitmap;
    }

圖片轉二進位制：

    public byte[] bitmap2Bytes(Bitmap bm) {
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        bm.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 100, baos);
        return baos.toByteArray();
    }

Bitmap轉Drawable

  public static Drawable bitmapToDrawable(Resources resources, Bitmap bm) {
        Drawable drawable = new BitmapDrawable(resources, bm);
        return drawable;
    }

Drawable轉Bitmap

    public static Bitmap drawableToBitmap(Drawable drawable) {
        Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(drawable.getIntrinsicWidth(), drawable.getIntrinsicHeight(), drawable.getOpacity() != PixelFormat.OPAQUE ? Bitmap.Config.ARGB_8888 : Bitmap.Config.RGB_565);
        Canvas canvas = new Canvas(bitmap);
        drawable.setBounds(0, 0, drawable.getIntrinsicWidth(), drawable.getIntrinsicHeight());
        drawable.draw(canvas);
        return bitmap;
    }

Drawable、Bitmap佔用記憶體探討

之前一直使用過Afinal 和Xutils 熟悉這兩框架的都知道，兩者出自同一人，Xutils是Afina的升級版，AFinal中的圖片記憶體快取使用的是Bitmap 而後來為何Xutils將記憶體快取的物件改成了Drawable了呢?我們一探究竟

寫個測試程式：

        List<Bitmap> bitmaps = new ArrayList<>();
        start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < testMaxCount; i++) {
            Bitmap bitmap = BitmapUtils.readBitMap(this, R.mipmap.ic_app_center_banner);
            bitmaps.add(bitmap);
            Log.e(TAG, "BitmapFactory Bitmap--num-->" + i);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        Log.e(TAG, "BitmapFactory Bitmap--time-->" + (end - start));

        List<Drawable> drawables = new ArrayList<>();
        
        start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < testMaxCount; i++) {
            Drawable drawable = getResources().getDrawable(R.mipmap.ic_app_center_banner);
            drawables.add(drawable);
            Log.e(TAG, "BitmapFactory Drawable--num-->" + i);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        Log.e(TAG, "BitmapFactory Drawable--time-->" + (end - start));

測試資料1000 同一張圖片

Bitmap 直接70條資料的時候掛掉

Drawable 輕鬆1000條資料通過

從測試說明Drawable 相對Bitmap有很大的記憶體佔用優勢。這也是為啥現在主流的圖片快取框架記憶體快取那一層採用Drawable作為快取物件的原因。

小結：

圖片處理就暫時學習到這裡，以後再做補充。

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