怎樣計算Bitmap的記憶體佔用和Bitmap載入優化

李可樂Cola發表於2019-03-02
記憶體優化

介紹

在Android開發中Bitmap肯定是繞不過去的，很多時候我們只是使用圖片框架載入圖片，具體細節的Bitmap對記憶體的使用圖片框架已經幫我們封裝好了。但是對Btimap對記憶體的影響我們還是需要了解的。

記憶體佔用

首先要清楚Bitmap的檔案大小肯定不是實際的記憶體載入大小。因為檔案只是儲存的資訊，載入到記憶體中顯示出來時還需要經過轉換。

獲取執行的時的記憶體佔用：
針對Bitmap點陣圖物件，Android的系統框架中的graphics包下的BItmap類。有bitmap.getByteCount()方法獲取記憶體大小，單位位元組（byte）
其實本質上Bitmap的記憶體佔用計算非常簡單：

基本公式：總記憶體=寬×高×色彩空間

但是在實際執行中不是這麼簡單，公式的每個引數都會有被不同因素影響。

影響記憶體大小的三要素


我們這裡不從程式碼出發，直接說重點不會雲山霧罩的。
以前文的公式為基礎。
影響記憶體大小的三要素

  1. 圖片寬高。
  2. 色彩空間
  3. 縮放比
    下面一個個說明

圖片寬高

我們在AS開啟圖片看到的檔案資訊

檔案資訊

其中的1000×447就是圖片寬高，或者說是原始寬高。

作用：寬高的乘積描述圖片的畫素點總數，也就是這個圖片由多少畫素構成。

它一般不是我們最終載入到記憶體時的圖片寬高，但是可以認為是基礎變數。

色彩空間

即Bitmap.Config列舉：

作用：色彩空間描述每個畫素點的資訊

ARGB_8888：

總共32位（4byte），分別對應4個數值，數值單位為8bit位=1byte位元組，分別描述透明度（1個）+RGB通道（3個）。每個位元組數值範圍0-255。作為Bitmap配置色彩空間的預設值。BitmapFactory載入時預設。
public Bitmap.Config inPreferredConfig = Bitmap.Config.ARGB_8888

RGB_565：

總共16位（2byte），分別對應3個數值，5位（紅）+6位（綠）+5位（藍）分別描述RGB通道。Glide載入時預設使用，DecodeFormat類
public static final DecodeFormat DEFAULT = PREFER_RGB_565

可以看到，RGB_565只需要ARGB_8888的一半大小，代價是沒有透明度描述。

縮放比

作用：對圖片原始寬高的縮放設定認定為縮放比。

首先需要指出，縮放比在記憶體的影響上是次方的，影響值=縮放比×縮放比。這是因為縮放比分別作用在寬高上，使用了兩次。
縮放比會被很多因素影響。

主動設定：

在解析Bitmap時，有個可選的Options物件，其中inSampleSize引數可以影響縮放比的結果。當使用該引數值時要求大於1且是2的倍數，比如在inSampleSize=2時，縮放比被縮小2倍（該功能只有縮小沒有放大的可能），即“縮放比=原始縮放比×（1/2）”。對記憶體結果的影響是縮小4倍，因為寬/高都被縮小2倍。該值預設不生效，需要手動設定。

被動設定

在系統中主要由，具體執行裝置dpi的和圖片檔案儲存的drawable檔案dpi層級決定。
首先要引出螢幕密度概念。這是Android為應對眾多的不同的螢幕解析度色裝置提出的概念和單位。

  • drawable檔案的dpi層級：在Drawable系列檔案中儲存的Bitmap點陣圖檔案。根據Android開發的規範，Drawable的系列檔案中的修飾符後命名是有意義的，宣告瞭這個檔案所屬的Dpi（螢幕密度）層級。檔案眾多也對應了眾多的Android裝置螢幕密度。
  • 裝置的dpi層級：參考https://material.io/devices/可以瞭解。

裝置和drawable檔案的dpi縮放比計算：
比如drawable-xhdpi（320=2160=2mdpi）下的bitmap被載入到xxxhdpi（640=4160=4mdpi）的Pixel-XL中。
dpi縮放比=裝置dpi/drawable的dpi，所以上面的，dpi縮放比=640/320=2。
實際意義就是在高解析度的xxxhdpi裝置中，drawable-xhdpi檔案需要放大2倍，即寬高各放大2倍來適應高密度裝置。需要指出的是如果Bitmap檔案儲存在drawable沒有字尾的檔案中，系統會使用drawable的dpi預設層級就是160；

需要說明的是：這個縮放比只在當Bitmap檔案位於drawable這樣有dpi層級的檔案中時生效。如果Bitmap點陣圖檔案位於assets包這樣的外部檔案或者是URL網路地址，是有沒有縮放比的（即預設為1）不影響記憶體結果。這個也好理解，當讀取檔案時得不到其他的資訊就不需要再處理了。有趣的是Glide也是存在縮放比概念的，但是和dpi無關，和View檢視有關。

Glide縮放比=View檢視值/原圖值 ，這裡的值是不固定的，因為縮放比只有一個，但是檢視寬高和原圖寬高的比值有兩個，需要權衡取出能夠同時應用於寬高的縮放比。

最終縮放比

最後的縮放比結果：

縮放比=主動設定縮放比*被動設定縮放比

主動縮放比：沒有設定時，預設為1，即不影響另外的值。
被動縮放比：這需要看能不能得到裝置和drawable的關係（或者其他關係，如Glide的檢視圖片比例）如果不能得到也是1。

最終公式

基於以上認識，豐富上文的基本公式，可以的得到最終的計算Bitmap記憶體公式

最終公式：總記憶體=(原始寬×縮放比)×(原始高×縮放比)×色彩空間

驗證

原圖：1000寬X447高，位於drawable-xxhdpi（480dpi=3160dpi）檔案包，裝置Pixel-XL（560dpi=3.5160dpi）。主動設定inSampleSize=2。使用預設Bitmap.Config=ARGB_8888

  • 縮放比=主動設定×被動設定(dpi層級關係)=1/2×(560/480)=0.5×1.166=0.5833
  • 色彩空間=ARGB_8888=32bit=4byte
  • 原始大小=1000×447

記憶體佔用=(原始寬×縮放比)×(原始高×縮放比)×色彩空間
=1000×0.5833×447×0.5833×4
=583×260×4
=606320byte
≈0.578MB

最後上圖驗證：

最終結果

計算結果完美匹配執行結果，這裡說明為什麼故意省略小數點3位以後，這是對應native層程式碼的float小數點結果轉int時的捨棄。

啟示

理解Bitmap的最終記憶體佔用計算原理和記憶體佔用各個引數，我們對Bitmap的處理時就有具體的目標。比如常見的優化Bitmap載入過程，其實就是對Bitmap載入時的各個變數引數設定修改。
常見的Bitmap優化：

  • 修改主動縮放比：目標是修改最終圖片載入的寬高，進而優化記憶體佔用。具體就是設定inSampleSize值，如在適當的View上縮放顯示適合的bitmap，實現bitmap的高效載入（Glide圖片框架就是這樣，讓顯示元件View的寬高的參與縮放比計算）。
  • 修改被動縮放比：理解了被動縮放比的計算，裝置dpi層級和圖片dpi層級關係。最好的情況就是同樣的圖片在drawable檔案不同的dpi層級包中都有適應具體大小的圖片（這樣在執行不同裝置時，被動縮放比都是1）。否則在裝置沒有直接對應的dpi的drawable檔案時，會影響被動縮放比，而且大多數時候是導致圖片放大，且導致記憶體增大二次方。如剛才的計算過程如果把圖片從drawable-xxhdpi(480dpi)移到drawable檔案包(預設160)中，同樣的載入程式碼最後記憶體就會放大9倍。
  • 修改色彩空間：在明確的不需要透明度的情況，使用RGB_565替換ARGB_8888，可以直接達到記憶體縮小一半的功效。缺點就是有限定條件。（從網路上的博文描述，不推薦使用ARGB_4444替換，因為這樣的圖片質量太差）

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