前言
從 Glide 的一次載入流程中可知, Glide 拿到資料流之後, 使用 Downsampler 進行取樣處理並且反回了一個 Bitmap
public class StreamBitmapDecoder implements ResourceDecoder<InputStream, Bitmap> {
private final Downsampler downsampler;
public Resource<Bitmap> decode(@NonNull InputStream source, int width, int height,
@NonNull Options options)
throws IOException {
......
try {
// 根據請求配置的資料, 對資料流進行取樣壓縮
return downsampler.decode(invalidatingStream, width, height, options, callbacks);
} finally {
......
}
}
}
複製程式碼
本次就著重的分析它對資料流的處理
一. 處理資料流
public final class Downsampler {
public Resource<Bitmap> decode(InputStream is, int outWidth, int outHeight,
Options options) throws IOException {
return decode(is, outWidth, outHeight, options, EMPTY_CALLBACKS);
}
@SuppressWarnings({"resource", "deprecation"})
public Resource<Bitmap> decode(InputStream is, int requestedWidth, int requestedHeight,
Options options, DecodeCallbacks callbacks) throws IOException {
// 從快取複用池中獲取 byte 資料組
byte[] bytesForOptions = byteArrayPool.get(ArrayPool.STANDARD_BUFFER_SIZE_BYTES, byte[].class);
// 獲取 Bitmap.Options 併為其 BitmapFactory.Options.inTempStorage 分配緩衝區
BitmapFactory.Options bitmapFactoryOptions = getDefaultOptions();
bitmapFactoryOptions.inTempStorage = bytesForOptions;
// 獲取解碼的型別, ARGB_8888, RGB_565...
DecodeFormat decodeFormat = options.get(DECODE_FORMAT);
// 獲取採用壓縮的策略
DownsampleStrategy downsampleStrategy = options.get(DownsampleStrategy.OPTION);
// 是否需要將 Bitmap 的寬高固定為請求的尺寸
boolean fixBitmapToRequestedDimensions = options.get(FIX_BITMAP_SIZE_TO_REQUESTED_DIMENSIONS);
// 用於判斷 Bitmap 尺寸是否是可變的
boolean isHardwareConfigAllowed = options.get(ALLOW_HARDWARE_CONFIG) != null && options.get(ALLOW_HARDWARE_CONFIG);
try {
// 呼叫 decodeFromWrappedStreams 獲取 Bitmap 資料
Bitmap result = decodeFromWrappedStreams(is, bitmapFactoryOptions,
downsampleStrategy, decodeFormat, isHardwareConfigAllowed, requestedWidth,
requestedHeight, fixBitmapToRequestedDimensions, callbacks);
return BitmapResource.obtain(result, bitmapPool);
} finally {
.......
// 回收陣列資料
byteArrayPool.put(bytesForOptions);
}
}
private Bitmap decodeFromWrappedStreams(InputStream is,
BitmapFactory.Options options, DownsampleStrategy downsampleStrategy,
DecodeFormat decodeFormat, boolean isHardwareConfigAllowed, int requestedWidth,
int requestedHeight, boolean fixBitmapToRequestedDimensions,
DecodeCallbacks callbacks) throws IOException {
long startTime = LogTime.getLogTime();
// 1. 通過資料流解析圖片的尺寸
int[] sourceDimensions = getDimensions(is, options, callbacks, bitmapPool);
int sourceWidth = sourceDimensions[0];
int sourceHeight = sourceDimensions[1];
......
// 2. 獲取圖形的旋轉角度等資訊
int orientation = ImageHeaderParserUtils.getOrientation(parsers, is, byteArrayPool);
int degreesToRotate = TransformationUtils.getExifOrientationDegrees(orientation);
boolean isExifOrientationRequired = TransformationUtils.isExifOrientationRequired(orientation);
// 3. 獲取目標的寬高
int targetWidth = requestedWidth == Target.SIZE_ORIGINAL ? sourceWidth : requestedWidth;
int targetHeight = requestedHeight == Target.SIZE_ORIGINAL ? sourceHeight : requestedHeight;
// 4. 解析圖片封裝格式, JPEG, PNG, WEBP, GIF...
ImageType imageType = ImageHeaderParserUtils.getType(parsers, is, byteArrayPool);
// 5. 計算 Bitmap 的取樣率存放到 options.inSampleSize 中
calculateScaling(......);
// 6. 計算 Bitmap 所需顏色通道, 儲存到 options.inPreferredConfig 中
calculateConfig(.......);
// 7. 根據取樣率計算期望的尺寸,
boolean isKitKatOrGreater = Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT;
if ((options.inSampleSize == 1 || isKitKatOrGreater) && shouldUsePool(imageType)) {
int expectedWidth;
int expectedHeight;
if (sourceWidth >= 0 && sourceHeight >= 0 && fixBitmapToRequestedDimensions && isKitKatOrGreater) {
expectedWidth = targetWidth;
expectedHeight = targetHeight;
} else {
// 計算 density 的比例
float densityMultiplier = isScaling(options) ? (float) options.inTargetDensity / options.inDensity : 1f;
int sampleSize = options.inSampleSize;
// 計算取樣的寬高
int downsampledWidth = (int) Math.ceil(sourceWidth / (float) sampleSize);
int downsampledHeight = (int) Math.ceil(sourceHeight / (float) sampleSize);
// 根據畫素比求出期望的寬高
expectedWidth = Math.round(downsampledWidth * densityMultiplier);
expectedHeight = Math.round(downsampledHeight * densityMultiplier);
}
// 7.1 根據期望的寬高從 BitmapPool 中取可以複用的物件, 存入 Options.inBitmap 中, 減少記憶體消耗
if (expectedWidth > 0 && expectedHeight > 0) {
setInBitmap(options, bitmapPool, expectedWidth, expectedHeight);
}
}
// 8. 根據配置好的 options 解析資料流
Bitmap downsampled = decodeStream(is, options, callbacks, bitmapPool);
callbacks.onDecodeComplete(bitmapPool, downsampled);
// 9. 嘗試對圖片進行角度矯正
Bitmap rotated = null;
if (downsampled != null) {
// 嘗試對圖片進行旋轉操作
downsampled.setDensity(displayMetrics.densityDpi);
rotated = TransformationUtils.rotateImageExif(bitmapPool, downsampled, orientation);
// 若返回了一個新的 Bitmap, 則將之前的 Bitmap 新增進享元複用池
if (!downsampled.equals(rotated)) {
bitmapPool.put(downsampled);
}
}
return rotated;
}
}
複製程式碼
好的, Downsampler.decode 解析資料流獲取 Bitmap 物件一共有如下幾個步驟
- 通過資料流解析出圖形的原始寬高
- 獲取圖形的旋轉角度等資訊
- 獲取這次圖片請求的目標寬高
- 獲取影像的封裝格式
- JPEG, PNG, WEBP, GIF...
- 計算 Bitmap 縮放方式
- 計算 Bitmap 顏色通道
- 根據取樣率計算期望的尺寸
- 根據期望的寬高從 BitmapPool 中取可以複用的物件, 存入 Options.inBitmap 中, 減少記憶體消耗
- 根據配置好的 options 解析資料流
- 與獲取影像原始寬高的操作一致
- 對影像進行角度矯正
好的, 可見 Glide 解析一次資料流做了很多的操作, 我們對重點的操作進行逐一分析
二. 通過資料流獲取影像寬高
public final class Downsampler {
private static int[] getDimensions(InputStream is, BitmapFactory.Options options,
DecodeCallbacks decodeCallbacks, BitmapPool bitmapPool) throws IOException {
options.inJustDecodeBounds = true;
decodeStream(is, options, decodeCallbacks, bitmapPool);
options.inJustDecodeBounds = false;
return new int[] { options.outWidth, options.outHeight };
}
private static Bitmap decodeStream(InputStream is, BitmapFactory.Options options,
DecodeCallbacks callbacks, BitmapPool bitmapPool) throws IOException {
if (options.inJustDecodeBounds) {
is.mark(MARK_POSITION);
} else {
......
callbacks.onObtainBounds();
}
......
final Bitmap result;
TransformationUtils.getBitmapDrawableLock().lock();
try {
// 1. 通過 BitmapFactory 來解析 InputStream 將資料儲存在 options 中
result = BitmapFactory.decodeStream(is, null, options);
} catch (IllegalArgumentException e) {
......
// 2. 若是因為 BitmapFactory 無法重用 options.inBitmap 這個點陣圖, 則會進入下面分支
if (options.inBitmap != null) {
try {
is.reset();// 重置 InputStream 的位置
bitmapPool.put(options.inBitmap);// 將 inBitmap 新增到快取池中
// 2.1 將 options.inBitmap 置空後重新解析
options.inBitmap = null;
return decodeStream(is, options, callbacks, bitmapPool);
} catch (IOException resetException) {
......
}
}
......
} finally {
TransformationUtils.getBitmapDrawableLock().unlock();
}
// 3. 重置 InputStream 流, 供後續使用
if (options.inJustDecodeBounds) {
is.reset();
}
// 4. 返回解析到的資料
return result;
}
}
複製程式碼
具體的流程如上所示, 其中還是有很多細節值得我們參考和學習
- 在解析 Bitmap 的時候, 通過給 Options 中的 inBitmap 賦值, 讓新解析的 Bitmap 複用這個物件以此來減少記憶體的消耗
- 若無法複用則會在異常處理中, 使用無 inBitmap 的方式再次解析
三. 獲取影像封裝格式
public final class ImageHeaderParserUtils {
public static ImageType getType(@NonNull List<ImageHeaderParser> parsers,
@Nullable InputStream is, @NonNull ArrayPool byteArrayPool) throws IOException {
......
is.mark(MARK_POSITION);
for (int i = 0, size = parsers.size(); i < size; i++) {
// 1. 獲取解析器
ImageHeaderParser parser = parsers.get(i);
try {
// 2. 使用解析器解析輸入流獲取圖片型別
ImageType type = parser.getType(is);
if (type != ImageType.UNKNOWN) {
return type;
}
} finally {
is.reset();
}
}
return ImageType.UNKNOWN;
}
}
複製程式碼
好的, 首先是獲取解析器, 這個解析器是 Glide 物件建立時註冊的
public class Glide implements ComponentCallbacks2 {
Glide(...) {
......
registry = new Registry();
registry.register(new DefaultImageHeaderParser());
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.O_MR1) {
registry.register(new ExifInterfaceImageHeaderParser());
}
......
}
}
複製程式碼
Glide 中提供了兩個解析器, 分別為 DefaultImageHeaderParser 和 ExifInterfaceImageHeaderParser, 我們主要關注一下 DefaultImageHeaderParser 這個解析器
public final class DefaultImageHeaderParser implements ImageHeaderParser {
@Override
public ImageType getType(@NonNull InputStream is) throws IOException {
return getType(new StreamReader(Preconditions.checkNotNull(is)));
}
private static final int GIF_HEADER = 0x474946;
private static final int PNG_HEADER = 0x89504E47;
static final int EXIF_MAGIC_NUMBER = 0xFFD8;
// "RIFF"
private static final int RIFF_HEADER = 0x52494646;
// "WEBP"
private static final int WEBP_HEADER = 0x57454250;
// "VP8" null.
private static final int VP8_HEADER = 0x56503800;
private static final int VP8_HEADER_MASK = 0xFFFFFF00;
private static final int VP8_HEADER_TYPE_MASK = 0x000000FF;
// 'X'
private static final int VP8_HEADER_TYPE_EXTENDED = 0x00000058;
// 'L'
private static final int VP8_HEADER_TYPE_LOSSLESS = 0x0000004C;
private static final int WEBP_EXTENDED_ALPHA_FLAG = 1 << 4;
private static final int WEBP_LOSSLESS_ALPHA_FLAG = 1 << 3;
private ImageType getType(Reader reader) throws IOException {
final int firstTwoBytes = reader.getUInt16();
// 1. 獲取 InputStream 的前兩個 Byte, 若為 0xFFD8 則說明為 JPEG 封裝格式
if (firstTwoBytes == EXIF_MAGIC_NUMBER) {
return JPEG;
}
// 2. 獲取 InputStream 前四個 Byte, 若為 0x89504E47, 則說明為 PNG 封裝格式
final int firstFourBytes = (firstTwoBytes << 16 & 0xFFFF0000) | (reader.getUInt16() & 0xFFFF);
if (firstFourBytes == PNG_HEADER) {
// 2.1 判斷是否為帶 Alpha 通道的 png 圖片
reader.skip(25 - 4);
int alpha = reader.getByte();
return alpha >= 3 ? PNG_A : PNG;
}
// 3. 獲取前三個 Byte, 若為 0x474946, 則說明為 GIF 封裝格式
if (firstFourBytes >> 8 == GIF_HEADER) {
return GIF;
}
// 4. 判斷是否為 Webp 封裝型別
if (firstFourBytes != RIFF_HEADER) {
return UNKNOWN;
}
reader.skip(4);// Bytes [4 - 7] 包含的是長度資訊, 跳過
final int thirdFourBytes = (reader.getUInt16() << 16 & 0xFFFF0000) | (reader.getUInt16() & 0xFFFF);
if (thirdFourBytes != WEBP_HEADER) {
return UNKNOWN;
}
final int fourthFourBytes =
(reader.getUInt16() << 16 & 0xFFFF0000) | (reader.getUInt16() & 0xFFFF);
if ((fourthFourBytes & VP8_HEADER_MASK) != VP8_HEADER) {
return UNKNOWN;
}
if ((fourthFourBytes & VP8_HEADER_TYPE_MASK) == VP8_HEADER_TYPE_EXTENDED) {
// Skip some more length bytes and check for transparency/alpha flag.
reader.skip(4);
return (reader.getByte() & WEBP_EXTENDED_ALPHA_FLAG) != 0 ? ImageType.WEBP_A : ImageType.WEBP;
}
if ((fourthFourBytes & VP8_HEADER_TYPE_MASK) == VP8_HEADER_TYPE_LOSSLESS) {
reader.skip(4);
return (reader.getByte() & WEBP_LOSSLESS_ALPHA_FLAG) != 0 ? ImageType.WEBP_A : ImageType.WEBP;
}
return ImageType.WEBP;
}
}
複製程式碼
好的, 可以看到它是通過圖片封裝格式中的位元組數來判斷圖片的型別的
- JPEG 的前兩個 Byte 為 0xFFD8
- PNG 的前 4 個 Byte 為 0x89504E47
- GIF 的前 3 個 Byte 為 0x474946
- WEBP 的判定較為複雜 可以對照程式碼自行檢視
我們知道平時獲取圖片封裝格式是使用以下的方式
val ops = BitmapFactory.Options()
ops.inJustDecodeBounds = true
val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.drawable.wallpaper, ops)
Log.e("TAG", ops.outMimeType)
複製程式碼
Glide 通過直接解析流的方式獲取圖片的封裝格式, 不需要關注其他資訊, 無疑比通過 BitmapFactory 來的更加高效
四. 計算 Bitmap 縮放方式
Glid 對於 Bitmap 縮放的計算過程比較複雜, 分別有如下幾步
- 計算取樣率
- 計算取樣後圖片的尺寸
- 將取樣後圖片的尺寸調整為目標尺寸
一) 計算取樣率
public final class Downsampler {
private static void calculateScaling(
ImageType imageType,
InputStream is,
DecodeCallbacks decodeCallbacks,
BitmapPool bitmapPool,
DownsampleStrategy downsampleStrategy,
int degreesToRotate,
int sourceWidth,
int sourceHeight,
int targetWidth,
int targetHeight,
BitmapFactory.Options options) throws IOException {
......
// 1. 計算取樣率
// 1.1 獲取源圖片尺寸與目標尺寸的精確縮放比
// downsampleStrategy 在構建 Request 時傳入
final float exactScaleFactor;
if (degreesToRotate == 90 || degreesToRotate == 270) {
// 1.1.1 將寬高倒置計算縮放因子
exactScaleFactor = downsampleStrategy.getScaleFactor(sourceHeight, sourceWidth,
targetWidth, targetHeight);
} else {
// 1.1.2 正常計算縮放因子
exactScaleFactor = downsampleStrategy.getScaleFactor(sourceWidth, sourceHeight,
targetWidth, targetHeight);
}
// 1.2 獲取取樣的型別: MEMORY(節省記憶體), QUALITY(更高質量)
SampleSizeRounding rounding = downsampleStrategy.getSampleSizeRounding(sourceWidth,
sourceHeight, targetWidth, targetHeight);
......
// 1,3 計算縮放因子
// 1.3.1 計算整型的尺寸(round 操作在原來值的基礎上 + 0.5), 參考 Android 原始碼
int outWidth = round(exactScaleFactor * sourceWidth);
int outHeight = round(exactScaleFactor * sourceHeight);
// 1.3.2 計算寬高方向上的整型縮放因子
int widthScaleFactor = sourceWidth / outWidth;
int heightScaleFactor = sourceHeight / outHeight;
// 1.3.3 根據取樣型別, 確定整型縮放因子 scaleFactor
// 若為 MEMORY, 則為寬高的最大值
// 若為 QUALITY, 則為寬高的最小值
int scaleFactor = rounding == SampleSizeRounding.MEMORY
? Math.max(widthScaleFactor, heightScaleFactor)
: Math.min(widthScaleFactor, heightScaleFactor);
// 1.4 根據整型縮放因子, 計算取樣率(即將 scaleFactor 轉為 2 的冪次)
int powerOfTwoSampleSize;
// 1.4.1 Android 7.0 以下不支援縮放 webp, 縮放因子置為 1
if (Build.VERSION.SDK_INT <= 23
&& NO_DOWNSAMPLE_PRE_N_MIME_TYPES.contains(options.outMimeType)) {
powerOfTwoSampleSize = 1;
} else {
// 1.4.2 將 scaleFactor 轉為 2 的冪次, 若為省記憶體模式, 則嘗試近一步增加取樣率
powerOfTwoSampleSize = Math.max(1, Integer.highestOneBit(scaleFactor));
if (rounding == SampleSizeRounding.MEMORY && powerOfTwoSampleSize < (1.f / exactScaleFactor)) {
powerOfTwoSampleSize = powerOfTwoSampleSize << 1;
}
}
......
}
}
複製程式碼
計算取樣率的過程主要有如下幾步
- 計算精確的縮放因子
- 獲取取樣的型別
- MEMORY: 省記憶體
- QUALITY: 高質量
- 計算整型的縮放因子
- 將整型縮放因子轉為 2 的冪次
- 即轉為 BitmapFactory 可用的取樣率
二) 計算取樣後圖片尺寸
public final class Downsampler {
private static void calculateScaling(...) throws IOException {
......
// 2. 根據取樣率, 計算取樣後圖片的尺寸
options.inSampleSize = powerOfTwoSampleSize;
int powerOfTwoWidth;
int powerOfTwoHeight;
// 2.1 處理 JPEG
if (imageType == ImageType.JPEG) {
// Libjpeg 最高支援單次 8 位的降取樣, 超過 8 次則分步計算
int nativeScaling = Math.min(powerOfTwoSampleSize, 8);
powerOfTwoWidth = (int) Math.ceil(sourceWidth / (float) nativeScaling); // 對 float 向上取整
powerOfTwoHeight = (int) Math.ceil(sourceHeight / (float) nativeScaling);
// 若 powerOfTwoSampleSize 比 8 大, 則再進行一次取樣, 用於計算出最終的目標值
int secondaryScaling = powerOfTwoSampleSize / 8;
if (secondaryScaling > 0) {
powerOfTwoWidth = powerOfTwoWidth / secondaryScaling;
powerOfTwoHeight = powerOfTwoHeight / secondaryScaling;
}
//2.2 處理 PNG
} else if (imageType == ImageType.PNG || imageType == ImageType.PNG_A) {
// 對取樣結果向下取整
powerOfTwoWidth = (int) Math.floor(sourceWidth / (float) powerOfTwoSampleSize);
powerOfTwoHeight = (int) Math.floor(sourceHeight / (float) powerOfTwoSampleSize);
// 2.3 處理 WEBP
} else if (imageType == ImageType.WEBP || imageType == ImageType.WEBP_A) {
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.N) {
// 7.0 以上對取樣結果進行四捨五入
powerOfTwoWidth = Math.round(sourceWidth / (float) powerOfTwoSampleSize);
powerOfTwoHeight = Math.round(sourceHeight / (float) powerOfTwoSampleSize);
} else {
// 7.0 以下, 對取樣結果向下取整
powerOfTwoWidth = (int) Math.floor(sourceWidth / (float) powerOfTwoSampleSize);
powerOfTwoHeight = (int) Math.floor(sourceHeight / (float) powerOfTwoSampleSize);
}
// 2.4 處理其他圖片型別, 並且需要降取樣
} else if (
sourceWidth % powerOfTwoSampleSize != 0 || sourceHeight % powerOfTwoSampleSize != 0) {
// 通過 Android 的 BitmapFactory 去獲取尺寸
int[] dimensions = getDimensions(is, options, decodeCallbacks, bitmapPool);
powerOfTwoWidth = dimensions[0];
powerOfTwoHeight = dimensions[1];
// 2.5 處理其他圖片型別, 並且不需要降取樣
} else {
// 若為其他圖片型別, 並且不需要降取樣
powerOfTwoWidth = sourceWidth / powerOfTwoSampleSize;
powerOfTwoHeight = sourceHeight / powerOfTwoSampleSize;
}
......
}
}
複製程式碼
計算取樣尺寸, Glide 並沒有直接將取樣率放入 options.inSampleSize 而是根據規則自行進行了運算, 降低了使用 BitmapFactory 呼叫 native 方法帶來的效能損耗
三) 將取樣後圖片的尺寸調整為目標尺寸
public final class Downsampler {
private static void calculateScaling(...) throws IOException {
......
// 3. 將取樣尺寸調整成為目標尺寸
// 3.1 計算取樣尺寸與目標尺寸的縮放因子
double adjustedScaleFactor = downsampleStrategy.getScaleFactor(
powerOfTwoWidth, powerOfTwoHeight, targetWidth, targetHeight);
// 3.2 通過調整 inTargetDensity 和 inDensity 來完成目標的顯示效果
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
// 調整目標的螢幕密度
options.inTargetDensity = adjustTargetDensityForError(adjustedScaleFactor);
// 調整圖片的畫素密度
options.inDensity = getDensityMultiplier(adjustedScaleFactor);
}
if (isScaling(options)) {
options.inScaled = true;
} else {
options.inDensity = options.inTargetDensity = 0;
}
}
}
複製程式碼
可以看到將取樣尺寸調整成為目標尺寸是通過調整 options 中 inTargetDensity 和 inDensity 的值, 來讓圖片縮放到目標顯示效果尺寸的
好的, 到這裡 Glide 計算 Bitmap 縮放的部分就解析完畢了, 我們光知道 Glide 預設會將圖片載入的尺寸置為 ImageView 的大小, 卻不知道它為了還原的精度, 內部做了如何之多的細節處理, 其縝密性可見一斑
五. 選擇顏色通道
public final class Downsampler {
private void calculateConfig(
InputStream is,
DecodeFormat format,
boolean isHardwareConfigAllowed,
boolean isExifOrientationRequired,
BitmapFactory.Options optionsWithScaling,
int targetWidth,
int targetHeight) {
......
// 判斷是否有 Alpha 通道
boolean hasAlpha = false;
try {
hasAlpha = ImageHeaderParserUtils.getType(parsers, is, byteArrayPool).hasAlpha();
} catch (IOException e) {
......
}
// 若存在 Alpha 通道則使用 RGB_8888, 反之使用 565
optionsWithScaling.inPreferredConfig =
hasAlpha ? Bitmap.Config.ARGB_8888 : Bitmap.Config.RGB_565;
if (optionsWithScaling.inPreferredConfig == Config.RGB_565) {
optionsWithScaling.inDither = true;
}
}
}
複製程式碼
好的, Bitmap 顏色通道的選取方式還是非常簡單的
- 對於存在透明通道的圖片, 使用 ARGB_8888 保證圖片不會丟失透明通道
- 對於無透明通道圖片, 使用 RGB_565 保證圖片記憶體佔用量最低
總結
到這裡 Glide 將資料流解析成為 Bitmap 的流程就完成了, 其中提供了非常優秀的將圖片取樣壓縮的實現和顏色通道的選取策略, 這都非常值得我們學習和借鑑