Bitmap全面解析

Bitmap的大小计算

  • 一张 300x400 的 jpeg 图片,我把它放到 drawable-xxhdpi 目录下,在1280x720,5英寸的手机上,它占用内存是多少

官方给的是5英寸实际屏幕尺寸我们可以自己获取,我的实际是4.589英寸

    public  double getScreenPhysicalSize() {
        DisplayMetrics dm = new DisplayMetrics();
        getWindowManager().getDefaultDisplay().getMetrics(dm);
        double diagonalPixels = Math.sqrt(Math.pow(dm.widthPixels, 2) + Math.pow(dm.heightPixels, 2));
        return diagonalPixels / (160 * dm.density);
    }

我们知道 图片大小 = 宽 * 高 * 单个像素点所占字节数,那么这么一算大小应该是 300* 400 *4 = 240000 ,但最终调用代码 Bitmap.getByteCount() 发现是 213600。算错的原因是,这里的宽高不是图片资源的宽高

实际大小和手机分辨率与放到的文件夹有关

    BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    Bitmap src = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.meinv, options);
      Log.e("TAG", "美女图片占用的宽的大小是:" + src.getWidth());
        Log.e("TAG", "美女图片占用的高的大小是:" + src.getHeight());
        Log.e("TAG", "美女图片占用的内存的大小是:" + src.getByteCount());
image.png

实际大小=bitmap.width() * bitmap*height() * 4。(RGB:4 ,565:2)

所以上 面图片的 实际大小是=200* 267*4=213600

Bitmap java层源码分析

  • 首先看简单的getWidth方法
    public final int getWidth() {
        if (mRecycled) {
            Log.w(TAG, "Called getWidth() on a recycle()'d bitmap! This is undefined behavior!");
        }
        return mWidth;
    }
    // called from JNI
    Bitmap(long nativeBitmap, int width, int height, int density,
            boolean isMutable, boolean requestPremultiplied,
            byte[] ninePatchChunk, NinePatch.InsetStruct ninePatchInsets) {
        if (nativeBitmap == 0) {
            throw new RuntimeException("internal error: native bitmap is 0");
        }

        mWidth = width;
        mHeight = height;
        mIsMutable = isMutable;
        mRequestPremultiplied = requestPremultiplied;

        mNinePatchChunk = ninePatchChunk;
        mNinePatchInsets = ninePatchInsets;
        if (density >= 0) {
            mDensity = density;
        }

        mNativePtr = nativeBitmap;
        long nativeSize = NATIVE_ALLOCATION_SIZE + getAllocationByteCount();
        NativeAllocationRegistry registry = new NativeAllocationRegistry(
            Bitmap.class.getClassLoader(), nativeGetNativeFinalizer(), nativeSize);
        registry.registerNativeAllocation(this, nativeBitmap);

        if (ResourcesImpl.TRACE_FOR_DETAILED_PRELOAD) {
            sPreloadTracingNumInstantiatedBitmaps++;
            sPreloadTracingTotalBitmapsSize += nativeSize;
        }
    }

实际调用的是native层源码

  • 我们看下Bitmap的decodeResource源码
    public static Bitmap decodeResource(Resources res, int id, Options opts) {
        validate(opts);
        Bitmap bm = null;
        InputStream is = null;
        try {
            final TypedValue value = new TypedValue();
            is = res.openRawResource(id, value);
            bm = decodeResourceStream(res, value, is, null, opts);
        } 
     //代码省略...
        return bm;
    }
    public static Bitmap decodeResourceStream(@Nullable Resources res, @Nullable TypedValue value,
            @Nullable InputStream is, @Nullable Rect pad, @Nullable Options opts) {
        validate(opts);
        if (opts == null) {
            opts = new Options();
        }

        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;
            }
        }
        if (opts.inTargetDensity == 0 && res != null) {
            opts.inTargetDensity = res.getDisplayMetrics().densityDpi;
        }
        return decodeStream(is, pad, opts);
    }

这里需要注意两个方法opts.inDensity和opts.inTargetDensity
opts.inDensity指的是你放到的目录:

目录 像素范围 图标尺寸
mdpi 120dpi-160dpi 48x48
hdpi 160dpi~240dpi 72x72
xdpi 240-320dpi 96x96
xxhdpi 320-480dpi 144x144
xxxhdpi 480-640dpi 192x192

屏幕分辨率px,屏幕密度dpi:与屏幕尺寸和屏幕的分辨率有关
以160dpi为基准,1dpi=1px
那么240dpi,1dpi=240/160=1.5px

屏幕尺寸:屏幕尺寸指屏幕对角线的的长度,单位是英寸,1英寸=2.54厘米
所以我们放在xxhdpi的图片的实际大小是480,所以opts.inDensity的值是480
opts.inTargetDensity指的是我们手机的dpi,我的手机是1280x720,5英寸的小米手机,所以计算结果应该是开根号(1280* 1280+720*720)/4.589=320

  • 继续追踪源码
    步骤就省略了,最终实际调用的是native层的源码
    private static native Bitmap nativeDecodeStream(InputStream is, byte[] storage,
            Rect padding, Options opts);

opts里面有两个上面我提到的非常重要的参数opts.inTargetDensity和opts.inDensity

Bitmap native层源码分析

查看native源码方式一、下载Android版本的源码,我们默认的Android sdk下的源码不行的,具体下载大家可以去这个百度网盘https://pan.baidu.com/s/1ngsZs
二、去这个网站看http://androidxref.com/

可以直接搜BitmapFactory.cpp,也可以去文件夹下找


image.png

源码分析
首先找native注册gMethod方法

static const JNINativeMethod gMethods[] = {
    {   "nativeDecodeStream",
        "(Ljava/io/InputStream;[BLandroid/graphics/Rect;Landroid/graphics/BitmapFactory$Options;)Landroid/graphics/Bitmap;",
        (void*)nativeDecodeStream
    },
//代码省略
};

nativeDecodeStream源码

static jobject nativeDecodeStream(JNIEnv* env, jobject clazz, jobject is, jbyteArray storage,
        jobject padding, jobject options) {

    jobject bitmap = NULL;
    std::unique_ptr<SkStream> stream(CreateJavaInputStreamAdaptor(env, is, storage));

    if (stream.get()) {
        std::unique_ptr<SkStreamRewindable> bufferedStream(
                SkFrontBufferedStream::Create(stream.release(), SkCodec::MinBufferedBytesNeeded()));
        SkASSERT(bufferedStream.get() != NULL);
      //实际是这个方法
        bitmap = doDecode(env, bufferedStream.release(), padding, options);
    }
    return bitmap;
}
static jobject doDecode(JNIEnv* env, SkStreamRewindable* stream, jobject padding, jobject options) {
 std::unique_ptr<SkStreamRewindable> streamDeleter(stream);
    int sampleSize = 1;
  //是否只是获取图片的大小
    bool onlyDecodeSize = false;
    SkColorType prefColorType = kN32_SkColorType;
   //硬件加速
    bool isHardware = false;
  //复用
    bool isMutable = false;
   //缩放 
    float scale = 1.0f;
    bool requireUnpremultiplied = false;
    jobject javaBitmap = NULL;
    sk_sp<SkColorSpace> prefColorSpace = nullptr;
  //上面java分析的时候可以知道肯定不为空
 if (options != NULL) {
        sampleSize = env->GetIntField(options, gOptions_sampleSizeFieldID);
    
        if (sampleSize <= 0) {
            sampleSize = 1;
        }
        if (env->GetBooleanField(options, gOptions_justBoundsFieldID)) {
            onlyDecodeSize = true;
        }

        // initialize these, in case we fail later on
        env->SetIntField(options, gOptions_widthFieldID, -1);
        env->SetIntField(options, gOptions_heightFieldID, -1);
        env->SetObjectField(options, gOptions_mimeFieldID, 0);
        env->SetObjectField(options, gOptions_outConfigFieldID, 0);
        env->SetObjectField(options, gOptions_outColorSpaceFieldID, 0);

        jobject jconfig = env->GetObjectField(options, gOptions_configFieldID);
        prefColorType = GraphicsJNI::getNativeBitmapColorType(env, jconfig);
        jobject jcolorSpace = env->GetObjectField(options, gOptions_colorSpaceFieldID);
        prefColorSpace = GraphicsJNI::getNativeColorSpace(env, jcolorSpace);
        isHardware = GraphicsJNI::isHardwareConfig(env, jconfig);
        isMutable = env->GetBooleanField(options, gOptions_mutableFieldID);
        requireUnpremultiplied = !env->GetBooleanField(options, gOptions_premultipliedFieldID);
 
        javaBitmap = env->GetObjectField(options, gOptions_bitmapFieldID);
         //计算缩放比例
        if (env->GetBooleanField(options, gOptions_scaledFieldID)) {
          //获取我们的dpi,之前我们传入xxhdpi下图片的dpi=480
            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) {
              //scale=当前设备的dpi/文件目录下的dpi
             //scale= opts.inTargetDensity/opts.inDensity=320/480=0.66
                scale = (float) targetDensity / density;
            }
        }
    }
 //Android 8.0需要注意
   if (isMutable && isHardware) {
        doThrowIAE(env, "Bitmaps with Config.HARWARE are always immutable");
        return nullObjectReturn("Cannot create mutable hardware bitmap");
    }
 ...
    SkISize size = codec->getSampledDimensions(sampleSize);
   //我们图片实际的宽高 300*400 
    int scaledWidth = size.width();//300
    int scaledHeight = size.height();//400
    if (needsFineScale(codec->getInfo().dimensions(), size, sampleSize)) {
        willScale = true;
     //一般默认会进来,如果java设置了insampleSize=2,则实际会缩放四倍
        scaledWidth = codec->getInfo().width() / sampleSize;
        scaledHeight = codec->getInfo().height() / sampleSize;
    }
    if (options != NULL) {
        jstring mimeType = encodedFormatToString(
                env, (SkEncodedImageFormat)codec->getEncodedFormat());
        if (env->ExceptionCheck()) {
            return nullObjectReturn("OOM in encodedFormatToString()");
        }
        env->SetIntField(options, gOptions_widthFieldID, scaledWidth);
        env->SetIntField(options, gOptions_heightFieldID, scaledHeight);
        env->SetObjectField(options, gOptions_mimeFieldID, mimeType);

        SkColorType outColorType = decodeColorType;
        // Scaling can affect the output color type
        if (willScale || scale != 1.0f) {
            outColorType = colorTypeForScaledOutput(outColorType);
        }

        jint configID = GraphicsJNI::colorTypeToLegacyBitmapConfig(outColorType);
        if (isHardware) {
            configID = GraphicsJNI::kHardware_LegacyBitmapConfig;
        }
        jobject config = env->CallStaticObjectMethod(gBitmapConfig_class,
                gBitmapConfig_nativeToConfigMethodID, configID);
        env->SetObjectField(options, gOptions_outConfigFieldID, config);

        env->SetObjectField(options, gOptions_outColorSpaceFieldID,
                GraphicsJNI::getColorSpace(env, decodeColorSpace, decodeColorType));
    //java中如果调用 options.inJustDecodeBounds=true,则返回null但是会设置宽高
        if (onlyDecodeSize) {
            return nullptr;
        }
    }
//刚刚我们计算是2/3
    if (scale != 1.0f) {
        willScale = true;
        //实际结果=(300*2/3+0.5f)=200.5
        scaledWidth = static_cast<int>(scaledWidth * scale + 0.5f);
         //实际结果=(400*2/3+0.5f)=266.66
        scaledHeight = static_cast<int>(scaledHeight * scale + 0.5f);
    }
     // 判断是否有复用的 Bitmap
    android::Bitmap* reuseBitmap = nullptr;
    unsigned int existingBufferSize = 0;
   //不需要缩放的时候
    HeapAllocator defaultAllocator;
    RecyclingPixelAllocator recyclingAllocator(reuseBitmap, existingBufferSize);
    ScaleCheckingAllocator scaleCheckingAllocator(scale, existingBufferSize);
   //需要缩放的时候
    SkBitmap::HeapAllocator heapAllocator;
    SkBitmap::Allocator* decodeAllocator;
    if (javaBitmap != nullptr && willScale) {
      //开辟内存
        decodeAllocator = &scaleCheckingAllocator;
    } else if (javaBitmap != nullptr) {
        decodeAllocator = &recyclingAllocator;
    } else if (willScale || isHardware) {//7.0没有
        decodeAllocator = &heapAllocator;
    } else {
        decodeAllocator = &defaultAllocator;
    }
....
   //原图 开辟内存
 SkBitmap decodingBitmap;
    if (!decodingBitmap.setInfo(bitmapInfo) ||
            !decodingBitmap.tryAllocPixels(decodeAllocator, colorTable.get())) {
       //开辟内存和设置失败的话返回null 
        return nullptr;
    }
//真正要返回的图片
  SkBitmap outputBitmap;
    if (willScale) {
        const float sx = scaledWidth / float(decodingBitmap.width());
        const float sy = scaledHeight / float(decodingBitmap.height());

        // Set the allocator for the outputBitmap.
        SkBitmap::Allocator* outputAllocator;
        if (javaBitmap != nullptr) {
            outputAllocator = &recyclingAllocator;
        } else {
            outputAllocator = &defaultAllocator;
        }
    //设置颜色信息
        SkColorType scaledColorType = colorTypeForScaledOutput(decodingBitmap.colorType());
     //设置信息,开辟内存
        outputBitmap.setInfo(
                bitmapInfo.makeWH(scaledWidth, scaledHeight).makeColorType(scaledColorType));
        if (!outputBitmap.tryAllocPixels(outputAllocator, NULL)) {
            return nullObjectReturn("allocation failed for scaled bitmap");
        }

        SkPaint paint;
        paint.setBlendMode(SkBlendMode::kSrc);
        paint.setFilterQuality(kLow_SkFilterQuality); // bilinear filtering
    //画笔缩放画上去的
        SkCanvas canvas(outputBitmap, SkCanvas::ColorBehavior::kLegacy);
        canvas.scale(sx, sy);
        canvas.drawBitmap(decodingBitmap, 0.0f, 0.0f, &paint);
    } else {
       //直接复制
        outputBitmap.swap(decodingBitmap);
    }
return bitmap::createBitmap(env, defaultAllocator.getStorageObjAndReset(),
            bitmapCreateFlags, ninePatchChunk, ninePatchInsets, -1);
}

options.width和options.height返回的是图片的宽高,并不是bitmap最终的宽高

Bitmap内存分配

内存如果需要缩放都是开辟在native层中,如果不需要缩放,8.0以下开辟在java内存中

  • 8.0分配内存源码
    主要这个方法outputBitmap.tryAllocPixels(outputAllocator, NULL),而outputBitmap实际是SkBitmap,所以我们看下SkBitmap.cpp中tryAllocPixels源码


    image.png
bool SkBitmap::tryAllocPixels(Allocator* allocator, SkColorTable* ctable) {
    HeapAllocator stdalloc;

    if (nullptr == allocator) {
        allocator = &stdalloc;
    }
    return allocator->allocPixelRef(this, ctable);
}

我们从刚才的参数outputAllocator往上看

  if (javaBitmap != nullptr) {
            outputAllocator = &recyclingAllocator;
        } else {
        //实际是defaultAllocator
            outputAllocator = &defaultAllocator;
        }
    HeapAllocator defaultAllocator;

所以实际调用的是 HeapAllocator中的allocPixelRef
可以在中搜http://androidxref.com/
HeapAllocator实际是Graphics.cpp中

bool HeapAllocator::allocPixelRef(SkBitmap* bitmap, SkColorTable* ctable) {
    mStorage = android::Bitmap::allocateHeapBitmap(bitmap, ctable);
    return !!mStorage;
}
image.png
static sk_sp<Bitmap> allocateBitmap(SkBitmap* bitmap, SkColorTable* ctable, AllocPixeRef alloc) {
    const SkImageInfo& info = bitmap->info();
    if (info.colorType() == kUnknown_SkColorType) {
        LOG_ALWAYS_FATAL("unknown bitmap configuration");
        return nullptr;
    }

    size_t size;

    // we must respect the rowBytes value already set on the bitmap instead of
    // attempting to compute our own.
    const size_t rowBytes = bitmap->rowBytes();
    if (!computeAllocationSize(rowBytes, bitmap->height(), &size)) {
        return nullptr;
    }
    //分配内存到native层
    auto wrapper = alloc(size, info, rowBytes, ctable);
    if (wrapper) {
        wrapper->getSkBitmap(bitmap);
        // since we're already allocated, we lockPixels right away
        // HeapAllocator behaves this way too
        bitmap->lockPixels();
    }
    return wrapper;
}

Bitmap的销毁recycle

通过上 面源码分析我们知道,Bitmap 其实占三个部分对象,一个是 Java Bitmap 对象,还有一个是 Native Bitmap 对象,还有一个对象数组,Java Bitmap 对象肯定是垃圾回收机制来管理了,那 Native Bitmap 对象会在什么时候回收?
Google提供了recycle方法,但是只对8.0以上的有用,7.0以下没有用(因为开辟的是java内存)
实际最终调用的是

private static native boolean nativeRecycle(long nativeBitmap);

继续追踪8.0的Bitmap.cpp源码

static const JNINativeMethod gBitmapMethods[] = {
 {   "nativeRecycle",            "(J)Z", (void*)Bitmap_recycle },
}
static jboolean Bitmap_recycle(JNIEnv* env, jobject, jlong bitmapHandle) {
    LocalScopedBitmap bitmap(bitmapHandle);
    bitmap->freePixels();
    return JNI_TRUE;
}
 void freePixels() {
        mInfo = mBitmap->info();
        mHasHardwareMipMap = mBitmap->hasHardwareMipMap();
        mAllocationSize = mBitmap->getAllocationByteCount();
        mRowBytes = mBitmap->rowBytes();
        mGenerationId = mBitmap->getGenerationID();
        mIsHardware = mBitmap->isHardware();
        mBitmap.reset();
    }

Bitmap内存复用

Bitmap不断反复开辟和销毁内存,很容易造成内存抖动,所以Google提供了解决办法就是允许bitmap复用
它也有几个限制条件:

  • 被复用的 Bitmap 必须为 Mutable(通过 BitmapFactory.Options 设置)
  • 在SDK 11 -> 18之间,重用的bitmap大小必须是一致的,其中BitmapFactory.Options#inSampleSize 字段必须设置为 1。例如给inBitmap赋值的图片大小为100-100,那么新申请的bitmap必须也为100-100才能够被重用。从4.4(sdk 19)开始,新申请的bitmap大小必须小于或者等于已经赋值过的bitmap大小。
  • 新申请的bitmap与旧的bitmap必须有相同的解码格式,如果前面的bitmap是8888,那么就不能支持4444与565格式的bitmap了,不过可以通过创建一个包含多种典型可重用bitmap的对象池,这样后续的bitmap创建都能够找到合适的“模板”去进行重用。
    logMemory();
        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inMutable = true;
        Bitmap bitmap1 = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.meinv, options);
        options.inBitmap = bitmap1;
        Bitmap bitmap2 = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.meinv, options);
        Log.e("TAG",bitmap1+"\t"+bitmap2);
        logMemory();
    private void logMemory() {
        ActivityManager activityManager = (ActivityManager) getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
        ActivityManager.MemoryInfo memoryInfo = new ActivityManager.MemoryInfo();
        activityManager.getMemoryInfo(memoryInfo);
        Log.e("TAG", "AvailMem :" + memoryInfo.availMem / 1024 / 1024);
        Log.e("TAG", "lowMemory:" + memoryInfo.lowMemory);
        Log.e("TAG", "NativeHeapAllocatedSize :" + Debug.getNativeHeapAllocatedSize() / 1024 / 1024);
    }
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,047评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,807评论 3 386
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,501评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,839评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,951评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,117评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,188评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,929评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,372评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,679评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,837评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,536评论 4 335
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,168评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,886评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,129评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,665评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,739评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容