Bitmap之位图采样和内存计算详解

移动开发作者： 2024-08-25 14:10:01

原文首发于微信公众号：躬行之(jzman blog) Android 开发中经常考虑的一个问题就是 OOM(Out Of Memory)，也就是内存溢出，一方面大量加载图片时有可能出现 OOM，通过

Bitmap之内存缓存和磁盘缓存详解

估计加载完整图像所需要的内存
加载这个图片所需的空间带给其程序的其他内存需求
加载图片的目标 ImageView 或 UI 组件的尺寸
当前设备的屏幕尺寸或密度

位图采样

/**
  * 位图采样
  * @param res
  * @param resId
  * @return
  */
public Bitmap decodeSampleFromResource(Resources res,int resId){
    //BitmapFactory创建设置选项
    BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    //设置采样比例
    options.inSampleSize = 200;
    Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(res,resId,options);
    return bitmap;
}

/**
 * 1.计算位图采样比例
 *
 * @param option
 * @param reqWidth
 * @param reqHeight
 * @return
 */
public int calculateSampleSize(BitmapFactory.Options option,int reqWidth,int reqHeight) {
    //获得图片的原宽高
    int width = option.outWidth;
    int height = option.outHeight;

    int inSampleSize = 1;
    if (width > reqWidth || height > reqHeight) {
        if (width > height) {
            inSampleSize = Math.round((float) height / (float) reqHeight);
        } else {
            inSampleSize = Math.round((float) width / (float) reqWidth);
        }
    }
    return inSampleSize;
}

/**
 * 2.计算位图采样比例
 * @param options
 * @param reqWidth
 * @param reqHeight
 * @return
 */
public int calculateSampleSize1(BitmapFactory.Options options,int reqHeight) {

    //获得图片的原宽高
    int height = options.outHeight;
    int width = options.outWidth;

    int inSampleSize = 1;
    if (height > reqHeight || width > reqWidth) {
        // 计算出实际宽高和目标宽高的比率
        final int heightRatio = Math.round((float) height / (float) reqHeight);
        final int widthRatio = Math.round((float) width / (float) reqWidth);
        /**
         * 选择宽和高中最小的比率作为inSampleSize的值，这样可以保证最终图片的宽和高
         * 一定都会大于等于目标的宽和高。
         */
        inSampleSize = heightRatio < widthRatio ? heightRatio : widthRatio;
    }
    return inSampleSize;
}

/**
 * 位图采样
 * @param resources
 * @param resId
 * @param reqWidth
 * @param reqHeight
 * @return
 */
public Bitmap decodeSampleFromBitmap(Resources resources,int resId,int reqHeight) {
    //创建一个位图工厂的设置选项
    BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    //设置该属性为true,解码时只能获取width、height、mimeType
    options.inJustDecodeBounds = true;
    //解码
    BitmapFactory.decodeResource(resources,options);
    //计算采样比例
    int inSampleSize = options.inSampleSize = calculateSampleSize(options,reqWidth,reqHeight);
    //设置该属性为false，实现真正解码
    options.inJustDecodeBounds = false;
    //解码
    Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources,options);
    return bitmap;
}

/**
 * 解码指定id的资源文件
 */
public static Bitmap decodeResource(Resources res,int id,BitmapFactory.Options opts) {
    ...
    /**
     * 根据指定的id打开数据流读取资源，同时为TypeValue进行复制获取原始资源的density等信息
     * 如果图片在drawable-xxhdpi，那么density为480dpi
     */
    is = res.openRawResource(id,value);
    //从输入流解码出一个Bitmap对象，以便根据opts缩放相应的位图
    bm = decodeResourceStream(res,value,is,null,opts);
    ...
}

/**
 * 从输入流中解码出一个Bitmap，并对该Bitmap进行相应的缩放
 */
public static Bitmap decodeResourceStream(Resources res,TypedValue value,InputStream is,Rect pad,BitmapFactory.Options opts) {

    if (opts == null) {
        //创建一个默认的Option对象
        opts = new BitmapFactory.Options();
    }

    /**
     * 如果设置了inDensity的值，则按照设置的inDensity来计算
     * 否则将资源文件夹所表示的density设置inDensity
     */
    if (opts.inDensity == 0 && value != null) {
        final int density = value.density;
        if (density == TypedValue.DENSITY_DEFAULT) {
            opts.inDensity = DisplayMetrics.DENSITY_DEFAULT;
        } else if (density != TypedValue.DENSITY_NONE) {
            opts.inDensity = density;
        }
    }

    /**
     * 同理，也可以通过BitmapFactory.Option对象设置inTargetDensity
     * inTargetDensity 表示densityDpi，也就是手机的density
     * 使用DisplayMetrics对象.densityDpi获得
     */
    if (opts.inTargetDensity == 0 && res != null) {
        opts.inTargetDensity = res.getDisplayMetrics().densityDpi;
    }
    //decodeStream()方法中调用了native方法
    return decodeStream(is,pad,opts);
}

/**
 * 返回解码后的Bitmap,*/
public static Bitmap decodeStream(InputStream is,Rect outPadding,BitmapFactory.Options opts) {
    ...
    bm = nativeDecodeAsset(asset,outPadding,opts);
    //调用了native方法：nativeDecodeStream(is,tempStorage,opts);
    bm = decodeStreamInternal(is,opts);
    Set the newly decoded bitmap's density based on the Options
    //根据Options设置最新解码的Bitmap
    setDensityFromOptions(bm,opts);
    ...
    return bm;
}

/**
 * BitmapFactory.cpp 源码
 */
static jobject doDecode(JNIEnv*env,SkStreamRewindable*stream,jobject padding,jobject options) {
    ...
    if (env -> GetBooleanField(options,gOptions_scaledFieldID)) {
        const int density = env -> GetIntField(options,gOptions_densityFieldID);
        const int targetDensity = env -> GetIntField(options,gOptions_targetDensityFieldID);
        const int screenDensity = env -> GetIntField(options,gOptions_screenDensityFieldID);
        if (density != 0 && targetDensity != 0 && density != screenDensity) {
            //计算缩放比例
            scale = (float) targetDensity / density;
        }
    }
    ...
    //原始Bitmap
    SkBitmap decodingBitmap;
    ...

    //原始位图的宽高
    int scaledWidth = decodingBitmap.width();
    int scaledHeight = decodingBitmap.height();

    //综合density和targetDensity计算最终宽高
    if (willScale && decodeMode != SkImageDecoder::kDecodeBounds_Mode) {
        scaledWidth = int(scaledWidth * scale + 0.5f);
        scaledHeight = int(scaledHeight * scale + 0.5f);
    }
    ...
    //x、y方向上的缩放比例，大概与scale相等
    const float sx = scaledWidth / float(decodingBitmap.width());
    const float sy = scaledHeight / float(decodingBitmap.height());
    ...
    //将canvas放大scale，然后绘制Bitmap
    SkCanvas canvas (outputBitmap);
    canvas.scale(sx,sy);
    canvas.drawARGB(0x00,0x00,0x00);
    canvas.drawBitmap(decodingBitmap,0.0f,& paint);
}

Bitmap 内存计算

Bitmap Memory = widthPix * heightPix * 4

scale = targetDensity / density
widthPix = originalWidth * scale
heightPix = orignalHeight * scale
Bitmap Memory = widthPix * scale * heightPix * scale * 4

BitmapMemory = bitmap.getByteCount()

直接采样

将该图片放在 drawable-xxhdpi 目录中，此时 drawable-xxhdpi 所代表的 density 为 480(density)，我的手机屏幕所代表的 density 是 480(targetDensity)，显然，此时 scale 为1，当然首先对图片进行采样，然后将图片加载到内存中，此时 Bitmap 所占内存内存为：

inSampleSize = 200
scale = targetDensity / density} = 480 / 480 = 1
widthPix = orignalScale * scale = 6000 / 200 * 1 = 30 
heightPix = orignalHeight * scale = 4000 / 200 * 1 = 20
Bitmap Memory =  widthPix * heightPix * 4 = 30 * 20 * 4 = 2400(Byte)

将图片放在 drawable-xhdpi 目录中，此时 drawable-xhdpi 所代表的 density 为 320，我的手机屏幕所代表的 density 是 480(targetDensity)，将图片加载到内存中，此时 Bitmap 所代表的内存为：

inSampleSize = 200
scale = targetDensity / density = 480 / 320
widthPix = orignalWidth * scale = 6000 / 200 * scale = 45
heightPix = orignalHeight * scale = 4000 / 200 * 480 / 320 = 30
Bitmap Memory =  widthPix * scale * heightPix * scale * 4 = 45 * 30 * 4 = 5400(Byte)

计算采样

将图片放在 drawable-xxhdpi 目录中，此时 drawable-xxhdpi 所代表的 density 为 480，我的手机屏幕所代表的 density 是 480(targetDensity)，将图片加载到内存中，此时 Bitmap 所代表的内存为：

inSampleSize = 4000 / 100 = 40
scale = targetDensity / density = 480 / 480 = 1
widthPix = orignalWidth * scale = 6000 / 40 * 1 = 150      
heightPix = orignalHeight * scale = 4000 / 40 * 1 = 100
BitmapMemory = widthPix * scale * heightPix * scale * 4 = 60000(Byte)

将图片放在 drawable-xhdpi 目录中，此时 drawable-xhdpi 所代表的 density 为 320，我的手机屏幕所代表的 density 是 480(targetDensity)，将图片加载到内存中，此时 Bitmap 所代表的内存为：

inSampleSize = 4000 / 100 = 40
scale = targetDensity / density = 480 / 320
widthPix = orignalWidth * scale = 6000 / 40 * scale = 225
heightPix = orignalHeight * scale = 4000 / 40 * scale = 150
BitmapMemory = widthPix * heightPix * 4 = 225 * 150 * 4 = 135000(Byte)