Android 那些你所不知道的Bitmap对象具体解释

Posted 2020-09-28 jzdwajue

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我们知道android系统分配给每一个应用程序的内存是有限的，Bitmap作为消耗内存大户。我们对Bitmap的管理稍有不当就可能引发OutOfMemoryError，而Bitmap对象在不同的Android版本号中存在一些差异，今天就给大家介绍下这些差异。并提供一些在使用Bitmap的须要注意的地方。

在Android2.3.3(API 10)及之前的版本号中，Bitmap对象与其像素数据是分开存储的，Bitmap对象存储在Dalvik heap中，而Bitmap对象的像素数据则存储在Native Memory（本地内存）中或者说Derict Memory（直接内存）中，这使得存储在Native Memory中的像素数据的释放是不可预知的。我们能够调用recycle()方法来对Native Memory中的像素数据进行释放，前提是你能够清楚的确定Bitmap已不再使用了，假设你调用了Bitmap对象recycle()之后再将Bitmap绘制出来，就会出现"Canvas: trying to use a recycled bitmap"错误。而在Android3.0(API 11)之后，Bitmap的像素数据和Bitmap对象一起存储在Dalvik heap中，所以我们不用手动调用recycle()来释放Bitmap对象，内存的释放都交给垃圾回收器来做，或许你会问，为什么我在显示Bitmap对象的时候还是会出现OutOfMemoryError呢？

在说这个问题之前我顺便提一下。在Android2.2(API 8)之前，使用的是Serial垃圾收集器，从名字能够看出这是一个单线程的收集器，这里的”单线程"的意思并不仅仅是使用一个CPU或者一条收集线程去收集垃圾，更重要的是在它进行垃圾收集时，必须暂停其它全部的工作线程，Android2.3之后，这样的收集器就被取代了，使用的是并发的垃圾收集器。这意味着我们的垃圾收集线程和我们的工作线程互不影响。

简单的了解垃圾收集器之后，我们对上面的问题举一个简单的样例。假如系统启动了垃圾回收线程去收集垃圾。而此时我们一下子产生大量的Bitmap对象，此时是有可能会产生OutOfMemoryError。由于垃圾回收器首先要推断某个对象是否还存活(JAVA语言推断对象是否存活使用的是根搜索算法 GC Root Tracing)。然后利用垃圾回收算法来对垃圾进行回收，不同的垃圾回收器具有不同的回收算法。这些都是须要时间的， 发生OutOfMemoryError的时候。我们要明白究竟是由于内存泄露(Memory Leak)引发的还是内存溢出(Memory overflow)引发的。假设是内存泄露我们须要利用工具(比方MAT)查明内存泄露的代码并进行改正，假设不存在泄露，换句话来说就是内存中的对象确实还必须活着，那我们能够看看能否够通过某种途径，降低对象对内存的消耗。比方我们在使用Bitmap的时候，应该依据View的大小利用BitmapFactory.Options计算合适的inSimpleSize来对Bitmap进行相相应的裁剪，以降低Bitmap对内存的使用，假设上面都做好了还是存在OutOfMemoryError(一般这样的情况非常少发生)的话。那我们仅仅能调大Dalvik heap的大小了。在Android 3.1以及更高的版本号中，我们能够在AndroidManifest.xml的application标签中添加一个值等于“true”的android:largeHeap属性来通知Dalvik虚拟机应用程序须要使用较大的Java Heap。可是我们也不鼓舞这么做。

在Android 2.3及下面管理Bitmap

从上面我们知道，在Android2.3及下面我们推荐使用recycle()方法来释放内存。我们在使用ListView或者GridView的时候，该在什么时候去调用recycle()呢？这里我们用到引用计数，使用一个变量(dispalyRefCount)来记录Bitmap显示情况，假设Bitmap绘制在View上面displayRefCount加一, 否则就减一, 仅仅有在displayResCount为0且Bitmap不为空且Bitmap没有调用过recycle()的时候，我们才需求对该Bitmap对象进行recycle()，所以我们须要用一个类来包装下Bitmap对象，代码例如以下

package com.example.bitmap;

import android.content.res.Resources;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.drawable.BitmapDrawable;

public class RecycleBitmapDrawable extends BitmapDrawable {
	private int displayResCount = 0;
	private boolean mHasBeenDisplayed;

    public RecycleBitmapDrawable(Resources res, Bitmap bitmap) {
        super(res, bitmap);
    }
	
    
    /**
     * @param isDisplay
     */
	public void setIsDisplayed(boolean isDisplay){
		synchronized (this) {
			if(isDisplay){
				mHasBeenDisplayed = true;
				displayResCount ++;
			}else{
				displayResCount --;
			}
		}
		
		checkState();
		
	}
	
	/**
	 * 检查图片的一些状态，推断是否须要调用recycle
	 */
	private synchronized void checkState() {
	    if (displayResCount <= 0 && mHasBeenDisplayed
	            && hasValidBitmap()) {
	        getBitmap().recycle();
	    }
	}
	
	
	/**
	 * 推断Bitmap是否为空且是否调用过recycle()
	 * @return
	 */
	private synchronized boolean hasValidBitmap() {
	    Bitmap bitmap = getBitmap();
	    return bitmap != null && !bitmap.isRecycled();
	}

}

除了上面这个RecycleBitmapDrawable之外呢，我们还须要一个自己定义的ImageView来控制什么时候显示Bitmap以及什么时候隐藏Bitmap对象

package com.example.bitmap;

import android.content.Context;
import android.graphics.drawable.Drawable;
import android.graphics.drawable.LayerDrawable;
import android.util.AttributeSet;
import android.widget.ImageView;

public class RecycleImageView extends ImageView {
	public RecycleImageView(Context context) {
		super(context);
	}

	public RecycleImageView(Context context, AttributeSet attrs) {
		super(context, attrs);
	}

	public RecycleImageView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyle) {
		super(context, attrs, defStyle);
	}

	@Override
	public void setImageDrawable(Drawable drawable) {
		Drawable previousDrawable = getDrawable();
		super.setImageDrawable(drawable);
		
		//显示新的drawable
		notifyDrawable(drawable, true);

		//回收之前的图片
		notifyDrawable(previousDrawable, false);
	}

	@Override
	protected void onDetachedFromWindow() {
		//当View从窗体脱离的时候,清除drawable
		setImageDrawable(null);

		super.onDetachedFromWindow();
	}

	/**
	 * 通知该drawable显示或者隐藏
	 * 
	 * @param drawable
	 * @param isDisplayed
	 */
	public static void notifyDrawable(Drawable drawable, boolean isDisplayed) {
		if (drawable instanceof RecycleBitmapDrawable) {
			((RecycleBitmapDrawable) drawable).setIsDisplayed(isDisplayed);
		} else if (drawable instanceof LayerDrawable) {
			LayerDrawable layerDrawable = (LayerDrawable) drawable;
			for (int i = 0, z = layerDrawable.getNumberOfLayers(); i < z; i++) {
				notifyDrawable(layerDrawable.getDrawable(i), isDisplayed);
			}
		}
	}

}

这个自定类也比較简单，重写了setImageDrawable()方法，在这种方法中我们先获取ImageView上面的图片，然后通知之前显示在ImageView的Drawable不在显示了，Drawable会推断是否须要调用recycle()，当View从Window脱离的时候会回调onDetachedFromWindow()，我们在这种方法中回收显示在ImageView的图片，详细的用法

ImageView imageView = new ImageView(context);
		imageView.setImageDrawable(new RecycleBitmapDrawable(context.getResource(), bitmap));

仅仅须要用RecycleBitmapDrawable包装Bitmap对象。然后设置到ImageView上面就能够啦，详细的内存释放我们不须要管，是不是非常方便呢？这是在Android2.3以及下面的版本号管理Bitmap的内存。

在Android 3.0及以上管理Bitmap

由于在Android3.0及以上的版本号中，Bitmap的像素数据也存储在Dalvik heap中，所以内存的管理就直接交给垃圾回收器了，我们并不须要手动的去释放内存，而今天讲的主要是BitmapFactory.Options.inBitmap的这个字段，假如这个字段被设置了，我们在解码Bitmap的时候。他会去重用inBitmap设置的Bitmap，降低内存的分配和释放，提高了应用的性能。然而在Android 4.4之前，BitmapFactory.Options.inBitmap设置的Bitmap必须和我们须要解码的Bitmap的大小一致才行。在Android4.4以后，BitmapFactory.Options.inBitmap设置的Bitmap大于或者等于我们须要解码的Bitmap的大小就OK了，我们先假设一个场景，还是在使用ListView。GridView去载入大量的图片。为了提高应用的效率，我们一般会做相相应的内存缓存和硬盘缓存，这里我们仅仅说内存缓存，而内存缓存官方推荐使用LruCache, 注意LruCache仅仅是起到缓存数据作用，并没有回收内存。一般我们的代码会这么写

package com.example.bitmap;

import java.lang.ref.SoftReference;
import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

import android.annotation.TargetApi;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.Bitmap.Config;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.graphics.drawable.BitmapDrawable;
import android.os.Build;
import android.os.Build.VERSION_CODES;
import android.support.v4.util.LruCache;

public class ImageCache {
	private final static int MAX_MEMORY = 4 * 102 * 1024;
	private LruCache<String, BitmapDrawable> mMemoryCache;

	private Set<SoftReference<Bitmap>> mReusableBitmaps;

	private void init() {
		if (hasHoneycomb()) {
			mReusableBitmaps = Collections
					.synchronizedSet(new HashSet<SoftReference<Bitmap>>());
		}

		mMemoryCache = new LruCache<String, BitmapDrawable>(MAX_MEMORY) {

			/**
			 * 当保存的BitmapDrawable对象从LruCache中移除出来的时候回调的方法
			 */
			@Override
			protected void entryRemoved(boolean evicted, String key,
					BitmapDrawable oldValue, BitmapDrawable newValue) {

				if (hasHoneycomb()) {
					mReusableBitmaps.add(new SoftReference<Bitmap>(oldValue
							.getBitmap()));
				}
			}

		};
	}

	
	/**
	 * 从mReusableBitmaps中获取满足 能设置到BitmapFactory.Options.inBitmap上面的Bitmap对象
	 * @param options
	 * @return
	 */
	protected Bitmap getBitmapFromReusableSet(BitmapFactory.Options options) {
		Bitmap bitmap = null;

		if (mReusableBitmaps != null && !mReusableBitmaps.isEmpty()) {
			synchronized (mReusableBitmaps) {
				final Iterator<SoftReference<Bitmap>> iterator = mReusableBitmaps
						.iterator();
				Bitmap item;

				while (iterator.hasNext()) {
					item = iterator.next().get();

					if (null != item && item.isMutable()) {
						if (canUseForInBitmap(item, options)) {
							bitmap = item;
							iterator.remove();
							break;
						}
					} else {
						iterator.remove();
					}
				}
			}
		}
		return bitmap;
	}

	/**
	 * 推断该Bitmap能否够设置到BitmapFactory.Options.inBitmap上
	 * 
	 * @param candidate
	 * @param targetOptions
	 * @return
	 */
	@TargetApi(VERSION_CODES.KITKAT)
	public static boolean canUseForInBitmap(Bitmap candidate,
			BitmapFactory.Options targetOptions) {

		// 在Anroid4.4以后，假设要使用inBitmap的话，仅仅须要解码的Bitmap比inBitmap设置的小即可了。对inSampleSize
		// 没有限制
		if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
			int width = targetOptions.outWidth / targetOptions.inSampleSize;
			int height = targetOptions.outHeight / targetOptions.inSampleSize;
			int byteCount = width * height
					* getBytesPerPixel(candidate.getConfig());
			return byteCount <= candidate.getAllocationByteCount();
		}

		// 在Android
		// 4.4之前，假设想使用inBitmap的话，解码的Bitmap必须和inBitmap设置的宽高相等。且inSampleSize为1
		return candidate.getWidth() == targetOptions.outWidth
				&& candidate.getHeight() == targetOptions.outHeight
				&& targetOptions.inSampleSize == 1;
	}

	/**
	 * 获取每一个像素所占用的Byte数
	 * 
	 * @param config
	 * @return
	 */
	public static int getBytesPerPixel(Config config) {
		if (config == Config.ARGB_8888) {
			return 4;
		} else if (config == Config.RGB_565) {
			return 2;
		} else if (config == Config.ARGB_4444) {
			return 2;
		} else if (config == Config.ALPHA_8) {
			return 1;
		}
		return 1;
	}

	@TargetApi(VERSION_CODES.HONEYCOMB)
	public static boolean hasHoneycomb() {
		return Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB;
	}

}

上面仅仅是一些事例性的代码，将从LruCache中移除的BitmapDrawable对象的弱引用保存在一个set中，然后从set中获取满足BitmapFactory.Options.inBitmap条件的Bitmap对象用来提高解码Bitmap性能。使用例如以下

public static Bitmap decodeSampledBitmapFromFile(String filename,
	        int reqWidth, int reqHeight) {

	    final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
	    ...
	    BitmapFactory.decodeFile(filename, options);
	    ...

	    // If we‘re running on Honeycomb or newer, try to use inBitmap.
	    if (ImageCache.hasHoneycomb()) {
	    	 options.inMutable = true;

	    	    if (cache != null) {
	    	        Bitmap inBitmap = cache.getBitmapFromReusableSet(options);

	    	        if (inBitmap != null) {
	    	            options.inBitmap = inBitmap;
	    	        }
	    	    }
	    }
	    ...
	    return BitmapFactory.decodeFile(filename, options);
	}

通过这篇文章你是不是对Bitmap对象有了更进一步的了解，在应用载入大量的Bitmap对象的时候，假设你做到上面几点。我相信应用发生OutOfMemoryError的概率会非常小。而且性能会得到一定的提升。我常常会看到一些同学在评价一个图片载入框架好不好的时候。比較片面的以自己使用过程中是否发生OutOfMemoryError来定论。当然常常性的发生OutOfMemoryError你应该先检查你的代码是否存在问题。一般一些比較成熟的框架是不存在非常严重的问题，毕竟它也经过非常多的考验才被人熟知的，今天的解说就到这里了，有疑问的同学能够在下面留言。