作者 | Video++極鏈科技移動(dòng)端Team秦鵬程

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初識(shí)

Bitmap是圖像處理的最重要類之一。用它可以獲取圖像文件信息，進(jìn)行圖像顏色變換、剪切、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作，并可以指定格式保存圖像文件。

許多 Android 開發(fā)者都對(duì) Bitmap 不陌生，其作為顯示圖片的載體，會(huì)經(jīng)常接觸。而在日常開發(fā)中對(duì)圖片的處理通常會(huì)用到第三方的開源庫：Glide、Fresco、Picasso...，這些已經(jīng)足夠完善的工具不需要讓我們考慮處理 Bitmap 的細(xì)節(jié)，這使得我們對(duì)其不是那么熟悉。

Bitmap 實(shí)實(shí)在在是內(nèi)存使用的“大客戶”。如何更好的使用 Bitmap，減少其對(duì)App內(nèi)存的使用，是 Android 優(yōu)化方面不可回避的問題，因此，本文從常規(guī)的 Bitmap 使用，到 Bitmap 內(nèi)存計(jì)算，最后分析如何更有效的使用 Bitmap。

了解

Bitmap 占用了多大的內(nèi)存

Bitmap 用來處理位圖，每一張圖片的每個(gè)像素點(diǎn)都會(huì)被讀取，每個(gè)像素點(diǎn)的大小決定了 Bitmap 的內(nèi)存大小。

所以計(jì)算內(nèi)存大小的公式為：

占用的內(nèi)存大小 = 像素總數(shù)量（寬x高）x 每個(gè)像素的字節(jié)大小

單個(gè)像素的字節(jié)大小

單個(gè)像素的字節(jié)大小由Bitmap的一個(gè)可配置的參數(shù)Config來決定。Bitmap中，存在一個(gè)枚舉類Config，定義了Android中支持的Bitmap配置：

Android系統(tǒng)中，默認(rèn)Bitmap加載圖片，使用ARGB_8888模式。

Bitmap 占用內(nèi)存大小實(shí)例

我們準(zhǔn)備一張分辨率為 1920x1080，大小為 273KB 的 jpg 圖片，放在手機(jī)的 SD 卡中，調(diào)用 BitmatFactory.decodeFile() 加載并顯示到一個(gè)大小為 640x320 的 ImageView 中，占用的內(nèi)存如下：

從計(jì)算內(nèi)存大小的公式可以得到加載這張圖片使用了大約 7m 的內(nèi)存，即使是手機(jī)內(nèi)存普遍上漲的今天，這樣的開銷也是法接受的。

在剛才的實(shí)例中，我們是將圖片放在了手機(jī)的外置 SD 卡中，現(xiàn)在，我們將圖片分別放到項(xiàng)目工程的 mipmap-xhdpi, mipmap-xxhdpi, mipmap-xxxhdpi 這三個(gè)資源目錄中，調(diào)用 BitmatFactory.decodeResource() 加載到同樣的 ImageView 中看看加載的情況：

我們發(fā)現(xiàn)，圖片放在不同的資源目錄中、使用不同的方法加載，占用的內(nèi)存也會(huì)不同，為了探究這其中原理，需要通過觀察 Bitmap.decode 的源碼，這一過程是有 native 來完成的，所以我們找到 BitmapFactory.cpp#nativeDecode 開始跟蹤，省略了其他不相關(guān)的代碼：

上述代碼中，最終 bitmap 是通過 canvas 繪制出來，而 canvas 繪制前有 scale 的操作 scale = (float) targetDensity / density; 這一行代碼決定，即縮放的倍率和 targetDensity 和 density 相關(guān)，而這兩個(gè)參數(shù)都是從傳入的 options 中獲取到的，再到 Bitmap.Options 中找到相關(guān)的參數(shù):

? inDensity：Bitmap 位圖自身的密度、分辨率

? inTargetDensity: Bitmap 最終繪制的目標(biāo)位置的分辨率

其中 inDensity 和圖片存放的資源文件的目錄有關(guān)，同一張圖片放置在不同目錄下會(huì)有不同的值：

通過以上兩個(gè)實(shí)例，我們得出了 decodeResource() 和 decodeFile() 的區(qū)別：

?decodeResource 用于讀取Res、Raw等資源，得到的是圖片的原始尺寸 * 縮放系數(shù)(inDensity)

?decodeFile 用于讀取SD卡上的圖，得到的是圖片的原始尺寸

手動(dòng)設(shè)置縮放系數(shù)

在 Bitmap.Options 中還有一個(gè)為 inScaled 的屬性，如果設(shè)置為 false，則不進(jìn)行縮放，如果設(shè)置為 true 或者不設(shè)置，則根據(jù) inDensity 和 inTargetDensity 計(jì)算縮放系數(shù)。 如果你不想依賴于這個(gè)系統(tǒng)本身的 density，你可以手動(dòng)設(shè)置 inDensity 和 inTargetDensity 來控制縮放系數(shù)：

壓縮方式 inSampleSize & quality

inSampleSize 指的是壓縮分辨率，取值必須為 2 的冪（當(dāng)不為2的冪時(shí)，解碼器會(huì)取與該值最接近的2的冪），例如，當(dāng) inSampleSize = 2 時(shí)，一張 1920x1080 的圖片，將會(huì)被縮小為 960x540，相應(yīng)的它的像素?cái)?shù)和內(nèi)存占用都被縮小為原來的 1/4。

quality 正如字面意思指的是圖片品質(zhì)，在代碼中對(duì)應(yīng)的 api 為：

CompressFormat 為 Bitmap 中的枚舉類，有三個(gè)可用值：

? JPEG：表示以 JPEG 壓縮算法進(jìn)行圖像壓縮，壓縮后的格式可以是 “.jpg” 或者 “.jpeg” ，是一種有損壓縮。

? PNG：表示以 PNG 壓縮算法進(jìn)行圖像壓縮，壓縮后的格式可以是 “.png” ，是一種無損壓縮。

? WEBP：表示以 WebP 壓縮算法進(jìn)行圖像壓縮，壓縮后的格式可以是 “.webp” ，是一種有損壓縮，質(zhì)量相同的情況下，WebP 格式圖像的體積要比 JPEG 格式圖像小40%。美中不足的是，WebP格式圖像的編碼時(shí)間“比JPEG格式圖像長(zhǎng)8倍”。

quality 為圖片的品質(zhì)，取值為 0-100，100 代表最高品質(zhì)，不被壓縮。另外，類似 PNG 這種無損格式會(huì)忽略 quality 的設(shè)置 stream 為圖片被壓縮后被保存在的輸出流。

然而 Bitmap.compress 方法確實(shí)可以壓縮圖片，但壓縮的是存儲(chǔ)大小，即放到 disk 上的大小。

調(diào)試

現(xiàn)在我們通過幾個(gè)實(shí)例，來驗(yàn)證一下以上的結(jié)論，首先來看一下兩種壓縮方式占用內(nèi)存的影響：

inSampleSize

顯示結(jié)果 ：

以上 ImageView 的大小（640x320），用來加載 1920x1080 的圖片確實(shí)有些浪費(fèi)，所以經(jīng)過計(jì)算，將原圖壓縮后發(fā)現(xiàn)圖片占用內(nèi)存的大小減少到原圖的 1/10，如果原圖本身與控件的大小相差不多，這時(shí)候還要縮放的話就會(huì)影響到圖片顯示的質(zhì)量。

降低圖片品質(zhì)

顯示結(jié)果 ：

使用降低圖片質(zhì)量的方式壓縮圖片，可以發(fā)現(xiàn)盡管已經(jīng)降低了 90% 的品質(zhì)，圖片也變得模糊，但其占用的內(nèi)存與直接加載還是一樣的。

改變 Bitmap.Config

我們已經(jīng)知道， Bitmap 加載圖片默認(rèn)使用的 config 為 ARGB_8888，而且 ALPHA_8 是只有透明度的， 所以我們來看看改為 ARGB_4444 和 RGB_565 所顯示的結(jié)果，只需要在 decode 的時(shí)候傳入設(shè)置好的 options 參數(shù)，所以這里直接給出顯示結(jié)果：

可以看到將 config 改為 ARGB_4444，所占用的內(nèi)存與原圖一樣，而 RGB_565，變得是原圖的 1/2，所以結(jié)論也不言而喻了，另外 ARGB_4444，已被官方標(biāo)記為廢棄。

總結(jié)

在上面，我們將一張 1920x1080 的圖片，不做任何處理解析到內(nèi)存中，將近占用的 7M，想象一下這樣的開銷發(fā)生在一個(gè)圖片列表中，內(nèi)存占用將達(dá)到非常夸張的地步。從之前Bitmap占用內(nèi)存的計(jì)算公式來看，減少內(nèi)存主要可以通過以下幾種方式：

? 使用低色彩的解析模式，如RGB565，減少單個(gè)像素的字節(jié)大小。這樣大約能減少一半的內(nèi)存開銷。Android 默認(rèn)是使用 ARGB_8888 配置來處理色彩，占用4字節(jié)，改用RGB_565，將只占用2字節(jié)，代價(jià)是顯示的色彩將相對(duì)少，適用于對(duì)色彩豐富程度要求不高的場(chǎng)景。

? 資源文件合理放置，高分辨率圖片可以放到高分辨率目錄下。和圖片的具體分辨率有關(guān)，建議開發(fā)中，高分辨率的圖像應(yīng)該放置到合理的資源目錄下，注意到Android默認(rèn)放置的資源目錄是對(duì)應(yīng)于160dpi，目前手機(jī)屏幕分辨率越來越高，此處能節(jié)省下來的開銷也是很可觀的。理論上，圖片放置的資源目錄分辨率越高，其占用內(nèi)存會(huì)越小，但是低分辨率圖片會(huì)因此被拉伸，顯示上出現(xiàn)失真。另一方面，高分辨率圖片也意味著其占用的本地儲(chǔ)存也變大。

? 圖片縮小，減少尺寸。理論上根據(jù)適用的環(huán)境，是可以減少十幾倍的內(nèi)存使用的，它基于這樣一個(gè)事實(shí)：源圖片尺寸一般都大于目標(biāo)需要顯示的尺寸，因此可以通過縮放的方式，來減少顯示時(shí)的圖片寬高，從而大大減少占用的內(nèi)存。