最近在做ImageI/O的相关调研，在使用CGImageSourceCreateImageAtIndex方法创建UIImage对象，和使用CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex创建UIImage对象缩略图时，引发了一系列的问题和思考探究，主要是关于ImageI/O的使用以及解码过程。
正常情况下，当你用 UIImage 或 CGImageSource 的那几个方法创建图片时，图片数据并不会立刻解码。图片设置到 UIImageView 或者 CALayer.contents 中去，并且 CALayer 被提交到 GPU 前，CGImage 中的数据才会得到解码。这一步是发生在主线程的，并且不可避免。我们可以通过下面的方法模拟图片被解码并渲染的过程：
- (void)drawImage:(UIImage*)image {
size_t width = CGImageGetWidth(image.CGImage);
size_t height = CGImageGetHeight(image.CGImage);
CGColorSpaceRef colorSpaceRef = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL, width, height, 8, width * 4, colorSpaceRef, kCGBitmapByteOrderDefault | kCGImageAlphaPremultipliedFirst);
if(!context)return;
CGColorSpaceRelease(colorSpaceRef);
CGContextDrawImage(context,CGRectMake(0,0, width, height), image.CGImage);// decode
CGImageRef newImageRef = CGBitmapContextCreateImage(context);
CFRelease(context);
CGImageRelease(newImageRef);
}
用TimeProfiler一步一步来看过程中内部调用的函数可以帮助我们解决问题，由于TimeProfiler统计函数栈为间隔一段时间统计一次，导致没有记录下所有函数的调用而且每次函数栈还可能不一致，所以没法精确判断函数栈是如何调用的，但是可以大概推测出每步做了什么。
那么我们看下正常情况下图片解码时候，系统都是如何做的。首先是PNG格式的图片：
CGContextDrawImageWithOptions方法中，调用了PNGPlugin库中的一系列方法，没有明显看到带有decode关键字的方法，猜测png_read_IDAT_dataApple就是执行的解码过程。
接着看下JPEG格式的图片：
CGContextDrawImageWithOptions方法中，调用了AppleJPEGPlugin库中的一系列方法，可以看到带有decode关键字的方法FigPhotoJPEGDecodeJPEGIntoRGBSurface，这个应该就是执行解码的过程。
好了，以上的实验知道了PNG和JPEG格式的图片执行解码的关键方法，接下来正式进入本文章的探究主题。
下面的方法是使用ImageI/O，通过获取缩略图的方法，将图片进行裁剪操作，生成所需要的UIImage对象。
- (UIImage*)resizeWithData:(NSData*)data scaleSize:(CGSize)size {
if(!data) {
returnnil;
}
// Create the image source
CGImageSourceRef imageSourceRef = CGImageSourceCreateWithData((__bridge CFDataRef)data, NULL);
if(!imageSourceRef) {
returnnil;
}
CGFloatmaxPixelSize =MAX(size.width, size.height);
// Create thumbnail options
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
(__bridgeid)kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize: [NSNumbernumberWithFloat:maxPixelSize]
};
// Generate the thumbnail
CGImageRef imageRef = CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex(imageSourceRef, 0, options);
UIImage*thumbnailImage = [UIImageimageWithCGImage:imageRef];
CFRelease(imageSourceRef);
CGImageRelease(imageRef);
returnthumbnailImage;
}
这里有几个参数需要解释一下，依次如下：
kCGImageSourceShouldCacheImmediately，查看文档解释：
/* Specifies whether image decoding and caching should happen at image creation time.
* The value of this key must be a CFBooleanRef. The default value is kCFBooleanFalse (image decoding will
* happen at rendering time).
*/
翻译过来就是说：
是否应该在图像创建过程中，进行图像解码和缓存。 此键的值必须是CFBooleanRef。 默认值为kCFBooleanFalse（图像解码将在渲染时发生）。
kCGImageSourceShouldCache，查看下官方文档解释：
/** Keys for the options dictionary of "CGImageSourceCopyPropertiesAtIndex"
** and "CGImageSourceCreateImageAtIndex". **/
/* Specifies whether the image should be cached in a decoded form. The
* value of this key must be a CFBooleanRef.
* kCFBooleanFalse indicates no caching, kCFBooleanTrue indicates caching.
* For 64-bit architectures, the default is kCFBooleanTrue, for 32-bit the default is kCFBooleanFalse.
*/
翻译过来就是：
在方法CGImageSourceCopyPropertiesAtIndex和CGImageSourceCreateImageAtIndex中使用
指定是否应以解码形式缓存图像。 此键的值必须是CFBooleanRef。 kCFBooleanFalse表示没有缓存，kCFBooleanTrue表示缓存。 对于64位体系结构，默认值为kCFBooleanTrue，对于32位，默认值为kCFBooleanFalse。
注意：此key指定的是解码后的数据是否需要缓存。此处我们设置为kCFBooleanFalse，不进行缓存。
kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways，文档解释：
/* Specifies whether a thumbnail should be created from the full image even
* if a thumbnail is present in the image source file. The thumbnail will
* be created from the full image, subject to the limit specified by
* kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize---if a maximum pixel size isn't
* specified, then the thumbnail will be the size of the full image, which
* probably isn't what you want. The value of this key must be a
* CFBooleanRef; the default value of this key is kCFBooleanFalse. */
翻译过来就是：
指定是否应从完整图像创建缩略图，即使图像源文件中存在缩略图也是如此。 缩略图将根据完整图像创建，受kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize指定的限制---如果未指定最大像素大小，则缩略图将是完整图像的大小，这可能不是您想要的。 该键的值必须是CFBooleanRef; 此键的默认值为kCFBooleanFalse。
这里我们设置为kCFBooleanTrue。
kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize，官方解释：
/* Specifies the maximum width and height in pixels of a thumbnail. If
* this this key is not specified, the width and height of a thumbnail is
* not limited and thumbnails may be as big as the image itself. If
* present, this value of this key must be a CFNumberRef. */
翻译如下：
指定缩略图的最大宽度和高度（以像素为单位）。 如果未指定此键，则缩略图的宽度和高度不受限制，缩略图可能与图像本身一样大。 如果存在，则此键的此值必须为CFNumberRef。
好的，接下来，我们看看CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex系统具体做了什么。
首先我们看下PNG格式的图片 512x384.png
同时为了测试图片的解码过程，我们将代码中kCGImageSourceShouldCacheImmediately对应的值修改为kCFBooleanTrue，也就是创建图片过程中进行解码。
根据Time Profiler我们查看下系统都在这个函数里面做了什么，调用结果如下：
可以看到，- (UIImage)resizeWithData:(NSData)data scaleSize:(CGSize)size方法执行了48.00ms，其中CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex执行了大约45.00ms，大部分耗时都在这里。我们看下里面究竟做了什么。过程中系统调用了CGContextDrawImageWithOptions。因为我们前面设置了kCGImageSourceShouldCacheImmediately对应的值修改为kCFBooleanTrue，也就是需要解码，所以这里系统调用了CGContextDrawImageWithOptions方法，会将图片渲染到画布，这个过程是会解码的。那么接着往下看，具体解码的步骤在哪里。可以看到接下来最耗时的操作分别在img_interpolate_extent和img_interpolate_read两个函数。然后分别看看这两个函数做了什么。
这里系统调用了CGImageProviderCopyImageBlockSet，里面调用了PNGPlugin库的_cg_png_read_row和_cg_png_read_info方法，_cg_png_read_row方法调用了png_read_IDAT_dataApple，这个方法上面已经提到了，是进行的解码操作。
img_interpolate_read里面调用了img_decide_read，猜测应该是读取解码完成的数据。
好了，PNG格式的图片如何解码我们大致推理出来了，那么再看看JPEG格式的图片，512x384.jpg
JPEG图片的- (UIImage)resizeWithData:(NSData)data scaleSize:(CGSize)size方法执行了55.00ms，其中CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex执行了大约53.00ms，这里系统同样调用了CGContextDrawImageWithOptions方法，与PNG不同的是，JPEG里面调用了img_decode_stage和img_interpolate_read方法。
可以看到img_decode_stage方法里面同样调用了CGImageProviderCopyImageBlockSet方法，然后调用了AppleJPEGPlugin库的FigPhotoJPEGDecodeJPEGIntoRGBSurface方法，这里进行了解码。
img_interpolate_read里面调用了img_decode_read，跟PNG图片的一模一样，应该也是对解码完成的数据进行读取。
以上就是解码过程的剖析，那么作为对比试验，我们接下来看下不经过解码时的调用过程。
将kCGImageSourceShouldCacheImmediately对应的值修改为kCFBooleanFalse，也就是创建图片过程中不进行解码。
首先还是看下PNG格式的图片，512x384.png
然后就震惊了！！！有没有！！！居然跟之前强制解码的一模一样！！！展开图中标出的两个方法。
真的是也会解码！！！这究竟是为什么呢？
难道是
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
(__bridgeid)kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize: [NSNumbernumberWithFloat:maxPixelSize]
};
这个options的问题？试着尝试使用不同的options，有了下面的结果：
情况一：
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
// (__bridge id) kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize : [NSNumber numberWithFloat:maxPixelSize]
};
实验结果如下：
情况一结论：如果不设置kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize，同时kCGImageSourceShouldCacheImmediately设置为kCFBooleanFalse，那么不管是PNG还是JPEG格式的图片，都没有进行解码操作。
情况二：
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
// (__bridge id) kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize : [NSNumber numberWithFloat:maxPixelSize]
};
实验结果如下：
情况二结论：如果不设置kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize，同时kCGImageSourceShouldCacheImmediately设置为kCFBooleanTure，那么不管是PNG还是JPEG格式的图片，都进行了解码操作。
情况三：
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
(__bridgeid)kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize: [NSNumbernumberWithFloat:maxPixelSize]
};
实验结果如下：
情况三结论：如果设置了kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize，同时kCGImageSourceShouldCacheImmediately设置为kCFBooleanFalse，那么不管是PNG还是JPEG格式的图片，都进行了解码操作。
情况四：
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
(__bridgeid)kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize: [NSNumbernumberWithFloat:maxPixelSize]
};
实验结果如下：
情况四结论：如果设置了kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize，同时kCGImageSourceShouldCacheImmediately设置为kCFBooleanTure，那么不管是PNG还是JPEG格式的图片，也都进行了解码操作。
总结：
1、在使用CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex方法时，如果设置了kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize，那么肯定会进行解码操作，生成对应的新图CGImageRef。
2、如果不设置kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize，那么是否进行解码操作，取决于kCGImageSourceShouldCacheImmediately对应的值是kCFBooleanTure还是kCFBooleanFalse。
ImageI/O中使用CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex创建缩略图方法的结论就是如上所述。那么这里又有另一个思考，如果是CGImageSourceCreateImageAtIndex方法，那么上述的kCGImageSourceShouldCacheImmediately键值对会造成什么影响呢？
- (UIImage*)resizeWithData:(NSData*)data scaleSize:(CGSize)size {
if(!data) {
returnnil;
}
// Create the image source
CGImageSourceRef imageSourceRef = CGImageSourceCreateWithData((__bridge CFDataRef)data, NULL);
if(!imageSourceRef) {
returnnil;
}
// Create thumbnail options
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse
};
// Generate the thumbnail
NSLog(@"%@", options);
CGImageRefimageRef =
CGImageSourceCreateImageAtIndex(imageSourceRef,0, options);
UIImage*thumbnailImage = [UIImageimageWithCGImage:imageRef];
CFRelease(imageSourceRef);
CGImageRelease(imageRef);
returnthumbnailImage;
}
情况一：
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse
};
实验如下：
情况一结论：设置kCGImageSourceShouldCacheImmediately为kCFBooleanFalse时，PNG和JPEG都没有进行解码。
情况二：
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCacheImmediately: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse
};
实验如下：
情况二结论：设置kCGImageSourceShouldCacheImmediately为kCFBooleanTrue时，PNG和JPEG都进行了解码。
总结：在使用CGImageSourceCreateImageAtIndex方法创建CGImageRef时，kCGImageSourceShouldCacheImmediately值会影响是否开启解码操作。ImageI/O默认的kCGImageSourceShouldCacheImmediately为kCFBooleanFalse，也就是说创建图片时候不解码，会等到图片被渲染的时候才进行解码。
以上部分就明确了CGImageSourceCreateImageAtIndex和CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex时系统底层具体的实现。
当然，在使用这个- (UIImage*)resizeWithData:(NSData*)data scaleSize:(CGSize)size方法时候也采坑了。因为一般大部分情况下(参考图片缩放使用UIKIt、Core Graphics、Core Foundation等情况下的方法)，是为UIImage添加一个分类，使用分类方法进行缩放。那么既然如此，为什么不同样使用分类呢？嗯，不错的想法，笔者刚开始是这样做的：
- (UIImage*)resizeWithImage:(UIImage*)image scaleSize:(CGSize)size {
CFDataRef bitmapData = CGDataProviderCopyData(CGImageGetDataProvider(image.CGImage));
// Create the image source
CGImageSourceRef imageSourceRef = CGImageSourceCreateWithData(bitmapData, NULL);
if(!imageSourceRef) {
returnnil;
}
CGFloatmaxPixelSize =MAX(size.width, size.height);
// Create thumbnail options
CFDictionaryRef options = (__bridge CFDictionaryRef) @{
(__bridgeid)kCGImageSourceShouldCache: (__bridgeid)kCFBooleanFalse,
(__bridgeid)kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways: (__bridgeid)kCFBooleanTrue,
(__bridgeid)kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize: [NSNumbernumberWithFloat:maxPixelSize]
};
// Generate the thumbnail
CGImageRef imageRef = CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex(imageSourceRef, 0, options);
UIImage*thumbnailImage = [UIImageimageWithCGImage:imageRef];
CFRelease(imageSourceRef);
CGImageRelease(imageRef);
returnthumbnailImage;
}
干净漂亮，直接跑起来，美滋滋。
但是！！！结果返回的图片为nil。
为什么？百思不得其解，详细了解了下CGDataProvider的一系列API，CGimage的dataProvider，指的是CGImageCreate时候，传入的承载了Bitmap Buffer数组的一个提供者，可以是一个内存中的buffer，也可以是一个callback来实现惰性解码。也就是说，这个传入的Bitmap Buffer数组，必须是未经过解压缩的数据。如果是经过了解压缩的图片数据，那么传给ImageI/0是没有意义的。
问题真的出在这里吗？这两个方法参数不同之处是，一个是使用UIImage *image = [UIImage imageWithContentsOfFile:path]，传入UIImage对象，而另一个是通过NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:path]，传入的NSData对象。
那么这两个方法本质的区别到底是什么呢？为什么造成不同的结局呢？系统在这两个方法里面具体都干了什么呢？
首先，拿JPEG格式的做实验，看看[UIImage imageWithContentsOfFile:]都做了什么。
可以看到，在该方法中系统调用了CGImageSourceCreateImageAtIndex方法，在该方法中，系统使用了AppleJPEGPlugin库的一些方法，但是并没有发现decode相关的函数，所以这里应该没有进行解码，而只是将图片进行了解压缩(decompress)。这也就解释了为什么使用CGImageGetDataProvider获取的CGDataProvider对象是无效的了。
那么同时可以看下PNG格式的图片，在使用[UIImage imageWithContentsOfFile:]时系统都做了什么。
PNG格式的图片，同样是调用CGImageSourceCreateImageAtIndex等方法，同时可以看到使用的是PNGPlugin库相关的方法，PNGReadPlugin读取文件数据进行解压缩。
有兴趣的同学可以看下[UIImage imageWithNamed:]方法创建的UIImage对象，至于[UIImage imageWithNamed:]和[UIImage imageWithContentsOfFile:]的具体区别，会另起一篇文章进行分析。
