Android处理图片OOM的若干方法小结

Posted 2020-06-14

前言

众所周知，每个android应用程序在运行时都有一定的内存限制，限制大小一般为16MB或24MB（视平台而定）。因此在开发应用时需要特别关注自身的内存使用量，而一般最耗内存量的资源，一般是图片、音频文件、视频文件等多媒体资源；由于Android系统对音频、视频等资源做了边解析便播放的处理，使用时并不会把整个文件加载到内存中，一般不会出现内存溢出（以下简称OOM）的错误，因此它们的内存消耗问题暂不在本文的讨论范围。本文重点讨论的是图片的内存消耗问题，如果你要开发的是一款图片浏览器应用，例如像Android系统自带的Gallery那样的应用，这个问题将变得尤为突出；如果你开发的是目前的购物客户端，有时候处理不当也会碰到这种问题。

目前碰到的OOM场景，无外乎以下几种情形，不过无论是哪种情形，解决问题的思路都是一致的。

(1)显示单张图片，图片文件体积达到3000*4000级别的时候；

(2)在ListView或Gallery等控件中一次性加载大量图片时；

相关知识介绍

1.颜色模型

常见的颜色模型有RGB、YUV、CMYK等，在大多数图像API中采用的都是RGB模型，Android也是如此；另外，在Android中还有包含透明度Alpha的颜色模型，即ARGB。关于颜色模型更加详细的信息暂不在本文的讨论范围之内。

 

2.计算机中颜色值的数字化编码

在不考虑透明度的情况下，一个像素点的颜色值在计算机中的表示方法有以下3种：

(1)浮点数编码：比如float: (1.0, 0.5, 0.75)，每个颜色分量各占1个float字段，其中1.0表示该分量的值为全红或全绿或全蓝；

(2)24位的整数编码：比如24-bit:(255, 128, 196)，每个颜色分量各占8位，取值范围0-255，其中255表示该分量的值为全红或全绿或全蓝；

(3)16位的整数编码：比如16-bit:(31, 45, 31)，第1和第3个颜色分量各占5位，取值范围0-31，第2个颜色分量占6位，取值范围0-63；

在Java中，float类型的变量占32位，int类型的变量占32位，short和char类型的变量都在16位，因此可以看出，用浮点数表示法编码一个像素的颜色，内存占用量是96位即12字节；而用24位整数表示法编码，只要一个int类型变量，占用4个字节（高8位空着，低24位用于表示颜色）；用16位整数表示法编码，只要一个short类型变量，占2个字节；因此可以看出采用整数表示法编码颜色值，可以大大节省内存，当然，颜色质量也会相对低一些。在Android中获取Bitmap的时候一般也采用整型编码。

以上2种整型编码的表示法中，R、G、B各分量的顺序可以是RGB或BGR，Android里采用的是RGB的顺序，本文也都是遵循此顺序来讨论。在24位整型表示法中，由于R、G、B分量各占8位，有时候业内也以RGB888来指代这一信息；类似的，在16位整型表示法中，R、G、B分量分别占5、6、5位，就以RGB565来指代这一信息。

现在再考虑有透明度的颜色编码，其实方式与无透明度的编码方式一样：24位整型编码RGB模型采用int类型变量，其闲置的高8位正好用于放置透明度分量，其中0表示全透明，255表示完全不透明；按照A、R、G、B的顺序，就可以以ARGB8888来概括这一情形；而16位整型编码的RGB模型采用short类型变量，调整各分量所占为数分别至4位，那么正好可以空出4位来编码透明度值；按照A、R、G、B的顺序，就可以以ARGB4444来概括这一情形。回想一下Android的BitmapConfig类中，有ARGB_8888、ARGB_4444、RGB565等常量，现在可以知道它们分别代表了什么含义。同时也可以计算一张图片在内存中可能占用的大小，比如采用ARGB_8888编码载入一张1920*1200的图片，大概就会占用1920*1200*4/1024/1024=8.79MB的内存。

3.Bitmap在内存中的存储区域

http://www.7dot9.com/2010/08/android-bitmap%E5%86%85%E5%AD%98%E9%99%90%E5%88%B6/ 一文中对Android内存限制问题做了一些探讨，作者认为Bitmap对象通过栈上的引用来指向堆上的Bitmap对象，而Bitmap对象又对应了一个使用了外部存储的native图像，实际上使用的是byte[]来存储的内存空间。但为了确保外部分配内存成功，应该保证当前已分配的内存加上当前需要分配的内存值，大小不能超过当前堆的最大内存值，而且内存管理上将外部内存完全当成了当前堆的一部分。

4.Java对象的引用类型

(1)强引用（StrongReference）如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

(2)软引用（SoftReference）如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。

(3)弱引用（WeakReference）弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

(4)虚引用（PhantomReference）“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

解决OOM的常用方案

内存限制是Android对应用的一个系统级限制，作为应用层开发人员，没有办法彻底去消灭这个限制，但是可以通过一些手段去合理使用内存，从而规避这个问题。以下是个人总结的一些常用方法：

(1)缓存图像到内存，采用软引用缓存到内存，而不是在每次使用的时候都从新加载到内存；

(2)调整图像大小，手机屏幕尺寸有限，分配给图像的显示区域本身就更小，有时图像大小可以做适当调整；

(3)采用低内存占用量的编码方式，比如Bitmap.Config.ARGB_4444比Bitmap.Config.ARGB_8888更省内存；

(4)及时回收图像，如果引用了大量Bitmap对象，而应用又不需要同时显示所有图片，可以将暂时用不到的Bitmap对象及时回收掉；

(5)自定义堆内存分配大小，优化Dalvik虚拟机的堆内存分配；

本文主要将对前面4种方式做演示和分析。

演示试验说明

为了说明出现OOM的场景和解决OOM的方法，本人制作了一个Android应用——OomDemo来演示，此应用的基本情况说明如下：

(1)该应用展示一个gallery，该gallery只加载图片，gallery的adapter中传入图片的路径而不是图片对象本身，adapter动态加载图片；

(2)演示所用的图片预存储到sdcard的cache目录下，文件名分别为a.jpg，b.jpg…r.jpg，总共18张；

(3)图片为规格1920*1200的jpg图片，文件大小在423KB-1.48MB范围内；

(4)运行环境：模拟器——android2.2版本系统——480*320屏幕尺寸；Moto Defy——2.3.4版本CM7系统——854*480屏幕尺寸；

(5)程序基本结构图：

 

1.演示一

首先采用最简单的图片加载方式，不带任何图片缓存、调整大小或者回收，SimpleImageLoader.class便是承担此职责。加载图片部分的代码如下：

@Override

public Bitmap loadBitmapImage(String path) {

       return BitmapFactory.decodeFile(path);

}

@Override

public Drawable loadDrawableImage(String path) {

       return new BitmapDrawable(path);

}

演示结果：在模拟器上图片只能加载1-3张，之后便会出现OOM错误；在Defy上不会出现错误；原因是两者内存限制不同，Defy上运行的是第三方ROM，内存分配有40MB。另外gallery每次显示一张图片时，都要重新解析获得一张图片，尽管在Defy上还未曾出错，但当图片量加大，GC回收不及时时，还是有可能出现OOM。

2.演示二

为图片加载的添加一个软引用缓存，每次图片从缓存中获取图片对象，若缓存中不存在，才会从Sdcard加载图片，并将该对象加入缓存。同时软引用的对象也有助于GC在内存不足的时候回收它们。ImageLoaderWithCache.class负责这个职责，关键代码如下：

private HashMap<String, SoftReference<Bitmap>> mImageCache;

       @Override

       public Bitmap loadBitmapImage(String path) {

              if(mImageCache.containsKey(path)) {

                     SoftReference<Bitmap> softReference = mImageCache.get(path);

                     Bitmap bitmap = softReference.get();

                     if(null != bitmap)

                            return bitmap;

              }

              Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);

              mImageCache.put(path, new SoftReference<Bitmap>(bitmap));

              return bitmap;

       }

   @Override

       public Drawable loadDrawableImage(String path) {

              return new BitmapDrawable(loadBitmapImage(path));

       }

演示结果：在模拟器上，能不无缓存时多加载1-2张图片，但还是会出现OOM；在Defy上不曾出错。由于本次所用的图片都相对比较占内存，在GC还未来得及回收软引用对象时，就又要申请超出剩余量的内存空间，因此仍然没能完全避免OOM。如果换成加载大量的小图片，比如100*100规格的，缓存中软引用的作用可能就发挥出来了。（这一假设可以进一步试验证明一下）

3.演示三

为了进一步避免OOM，除了缓存，还可以对图片进行压缩，进一步节省内存，多数情况下调整图片大小并不会影响应用的表现力。ImageLoaderWithScale.class便是负责这个职责，调整大小的代码如下：

BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();

       options.inJustDecodeBounds = true;

       BitmapFactory.decodeFile(path, options);

       if (options.mCancel || options.outWidth == -1 || options.outHeight == -1) {

              Log.d(“OomDemo”, “alert!!!” + String.valueOf(options.mCancel) + ” ” + options.outWidth + options.outHeight);

              return null;

  }

       options.inSampleSize = Util.computeSampleSize(options, 600, (int) (1 * 1024 * 1024));

       Log.d(“OomDemo”, “inSampleSize: ” + options.inSampleSize);

       options.inJustDecodeBounds = false;

       options.inDither = false;

       options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.ARGB_8888;

       Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path, options);

演示结果：在上述代码中，首先解码图片的边界，在不需要得到Bitmap对象的前提下就能获得图像宽高（宽高值分别被设置到options.outWidth和options.outHeight两个属性中）。computeSampleSize这个方法的参数分别为“解析图片所需的BitmapFactory.Options”、“调整后图片最小的宽或高值”、“调整后图片的内存占用量上限”。结合原始图片的宽高，此方法可以计算得到一个调整比例，再用此比例调整原始图片并加载到内存中，此时图片所消耗的内存不会超出事先指定的大小。在模拟器中，限制图片所占内存大小为1*1024*1024时，比未压缩过时能加载更多图片，但仍然会出现OOM；若限制图片所占内存大小为0.5*1024*1024，则能完整的载入所有图片。所以调整图片大小还是能够有效节省内存的。在Defy中不会出错，原因同上。

4.演示四

在有些情况下，严重缩小图片还是会影响应用的显示效果的，所以有必要在尽可能少地缩小图片的前提下展示图片，此时手动去回收图片就变得尤为重要。在类ImageLoaderWithRecyle.class中，便增加了回收图片资源的方法：

@Override

       public void releaseImage(String path) {

              if(mImageCache.containsKey(path)) {

                     SoftReference<Bitmap> reference = mImageCache.get(path);

                     Bitmap bitmap = reference.get();

                     if(null != bitmap) {

                            Log.d(“OomDemo”, “recyling ” + path);

                            bitmap.recycle();

                     }

                     mImageCache.remove(path);

              }

       }

演示结果：图片压缩限制仍然维持在1*1024*1024，在adapter中，及时调用releaseImage方法，回收暂时不需要的图片。此时模拟器中也从未出现过OOM，所以总的来讲，综合缓存、调整大小、回收等各种手段，还是能够有效避免OOM的。

小结

本文介绍了软引用缓存、调整大小、回收等手段来避免OOM，总体来说效果还是明显的。但实际应用场景中，图片的应用不想本文所演示的那样简单，有时候图片资源可能来自与网络，这时需要配合异步加载的方式先下载图片并通过回调的方法来显示；有时候图片资源还需要加边框、加文字等额外修饰，所以在图片加载之后还要另做处理。

另外由于本人能力所限以及时间关系，本文还有诸多不完善之处。比如对Android内存分配的理解不深，没能透彻地解释Bitmap的内存占用情况；通过自定义堆内存分配大小，优化Dalvik虚拟机的堆内存分配的方法来解决OOM，本文也没有给予演示；再比如在上文的演示试验里，没有把内存占用情况的详细信息用图像形式直观地展示出来；还有演示所用的图片数量过少、规格单一、测试环境偏少，所有没能进行更加严谨科学的对比试验，遗漏了某些意外情况。最后欢迎大家来共同探索、交流并提出建议。