【转载】深入分析Android的Bitmap

在日常开发中，可以说和Bitmap低头不见抬头见，基本上每个应用都会直接或间接的用到，而这里面又涉及到大量的相关知识。
所以这里把Bitmap的常用知识做个梳理，限于经验和能力，不做太深入的分析。

1. 区别decodeResource()和decodeFile()

这里的区别不是指方法名和参数的区别，而是对于解码后图片尺寸在处理上的区别：

decodeFile()用于读取SD卡上的图，得到的是图片的原始尺寸
decodeResource()用于读取Res、Raw等资源，得到的是图片的原始尺寸 * 缩放系数

可以看的出来，decodeResource()比decodeFile()多了一个缩放系数，缩放系数的计算依赖于屏幕密度，当然这个参数也是可以调整的：

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// 通过BitmapFactory.Options的这几个参数可以调整缩放系数 public class BitmapFactory {      public static class Options {           public boolean inScaled; // 默认true           public int inDensity; // 无dpi的文件夹下默认160           public int inTargetDensity; // 取决具体屏幕      } }

我们分具体情况来看，现在有一张720×720的图片:

inScaled属性

如果inScaled设置为false，则不进行缩放，解码后图片大小为720×720; 否则请往下看。
如果inScaled设置为true或者不设置，则根据inDensity和inTargetDensity计算缩放系数。

默认情况

把这张图片放到drawable目录下, 默认：

以720p的红米3为例子，缩放系数 = inTargetDensity(具体320 / inDensity（默认160）= 2 = density，解码后图片大小为1440×1440。

以1080p的MX4为例子，缩放系数 = inTargetDensity(具体480 / inDensity（默认160）= 3 = density, 解码后图片大小为2160×2160。

*dpi文件夹的影响

把图片放到drawable或者draw这样不带dpi的文件夹，会按照上面的算法计算。

如果放到xhdpi会怎样呢？ 在MX4上，放到xhdpi，解码后图片大小为1080 x 1080。

因为放到有dpi的文件夹，会影响到inDensity的默认值，放到xhdpi为160 x 2 = 320; 所以缩放系数 = 480（屏幕） / 320 （xhdpi） = 1.5; 所以得到的图片大小为1080 x 1080。

手动设置缩放系数

如果你不想依赖于这个系统本身的density，你可以手动设置inDensity和inTargetDensity来控制缩放系数：

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BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options(); options.inJustDecodeBounds = false; options.inSampleSize = 1; options.inDensity = 160; options.inTargetDensity = 160; bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.origin, options); // MX4上，虽然density = 3 // 但是通过设置inTargetDensity / inDensity = 160 / 160 = 1 // 解码后图片大小为720x720 System.out.println("w:" + bitmap.getWidth() + ", h:" + bitmap.getHeight());

2. recycle()方法

官方说法

首先，Android对Bitmap内存(像素数据)的分配区域在不同版本上是有区分的：

As of Android 3.0 (API level 11), the pixel data is stored on the Dalvik heap along with the associated bitmap.

从3.0开始，Bitmap像素数据和Bitmap对象一起存放在Dalvik堆中，而在3.0之前，Bitmap像素数据存放在Native内存中。

所以，在3.0之前，Bitmap像素数据在Nativie内存的释放是不确定的，容易内存溢出而Crash，官方强烈建议调用recycle()（当然是在确定不需要的时候）；而在3.0之后，则无此要求。

参考链接：Managing Bitmap Memory

一点讨论

3.0之后官方无recycle()建议，是不是就真的不需要recycle()了呢？

在医生的这篇文章：Bitmap.recycle引发的血案 最后指出：“在不兼容Android2.3的情况下，别在使用recycle方法来管理Bitmap了，那是GC的事！”。文章开头指出了原因在于recycle()方法的注释说明:

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/**  * ... This is an advanced call, and normally need not be called,  * since the normal GC process will free up this memory when  * there are no more references to this bitmap.  */ public void recycle() {}

事实上这个说法是不准确的，是不能作为recycle()方法不调用的依据的。

因为从commit history中看，这行注释早在08年初始化代码的就有了，但是早期的代码并没有因此不需要recycle()方法了。

如果3.0之后真的完全不需要主动recycle()，最新的AOSP源码应该有相应体现，我查了SystemUI和Gallery2的代码，并没有取缔Bitmap的recycle()方法。

所以，我个人认为，如果Bitmap真的不用了，recycle一下又有何妨？

PS：至于医生说的那个bug，显然是一种优化策略，APP开发中加个两个bitmap不相等的判断条件即可。

3. Bitmap到底占多大内存

这个已经有一篇bugly出品的绝好文章讲的很清楚：

Android 开发绕不过的坑：你的 Bitmap 究竟占多大内存？

4. inBitmap

BitmapFactory.Options.inBitmap是Android3.0新增的一个属性，如果设置了这个属性则会重用这个Bitmap的内存从而提升性能。

但是这个重用是有条件的，在Android4.4之前只能重用相同大小的Bitmap，Android4.4+则只要比重用Bitmap小即可。

在官方网站有详细介绍，这里列举示例代码的两个方法了解一下：

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private static void addInBitmapOptions(BitmapFactory.Options options, ImageCache cache) {      // inBitmap only works with mutable bitmaps, so force the decoder to      // return mutable bitmaps.      options.inMutable = true;        if (cache != null) {           // Try to find a bitmap to use for inBitmap.           Bitmap inBitmap = cache.getBitmapFromReusableSet(options);             if (inBitmap != null) {                 // If a suitable bitmap has been found,                 // set it as the value of inBitmap.                 options.inBitmap = inBitmap;           }      } }   static boolean canUseForInBitmap(Bitmap candidate, BitmapFactory.Options targetOptions) {        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT) {            // From Android 4.4 (KitKat) onward we can re-use            // if the byte size of the new bitmap is smaller than            // the reusable bitmap candidate            // allocation byte count.            int width = targetOptions.outWidth / targetOptions.inSampleSize;            int height = targetOptions.outHeight / targetOptions.inSampleSize;            int byteCount = width * height * getBytesPerPixel(candidate.getConfig());            return byteCount <= candidate.getAllocationByteCount();      }        // On earlier versions,      // the dimensions must match exactly and the inSampleSize must be 1      return candidate.getWidth() == targetOptions.outWidth && candidate.getHeight() == targetOptions.outHeight             && targetOptions.inSampleSize == 1; }

参考链接：

Managing Bitmap Memory

Bitmap对象的复用

5. LRU缓存算法

LRU，Least Recently Used，Discards the least recently used items first。

在最近使用的数据中，丢弃使用最少的数据。与之相反的还有一个MRU，丢弃使用最多的数据。

这就是著名的局部性原理。

实现思路

1.新数据插入到链表头部；
2.每当缓存命中（即缓存数据被访问），则将数据移到链表头部；
3.当链表满的时候，将链表尾部的数据丢弃。

LruCache

在Android3.1和support v4中均提供了Lru算法的实现类LruCache。

内部使用LinkedHashMap实现。

DiskLruCache

LruCache的所有对象和数据都是在内存中（或者说LinkedHashMap中），而DiskLruCache是磁盘缓存，不过它的实现要稍微复杂一点。

使用DiskLruCache后就不用担心文件或者图片太多占用过多磁盘空间，它能把那些不常用的图片自动清理掉。

DiskLruCache系统中并没有正式提供，需要另外下载: DiskLruCache

6. 计算inSampleSize

使用Bitmap节省内存最重要的技巧就是加载合适大小的Bitmap，因为以现在相机像素，很多照片都巨无霸的大，这些大图直接加载到内存，最容易OOM。

加载合适的Bitmap需要先读取Bitmap的原始大小，按缩小了合适的倍数的大小进行加载。

那么，这个缩小的倍数的计算就是inSampleSize的计算。

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// 根据maxWidth, maxHeight计算最合适的inSampleSize public static int $sampleSize(BitmapFactory.Options options, int maxWidth, int maxHeight) {      // raw height and width of image      int rawWidth = options.outWidth;      int rawHeight = options.outHeight;        // calculate best sample size      int inSampleSize = 0;      if (rawHeight > maxHeight || rawWidth > maxWidth) {            float ratioWidth = (float) rawWidth / maxWidth;            float ratioHeight = (float) rawHeight / maxHeight;            inSampleSize = (int) Math.min(ratioHeight, ratioWidth);      }      inSampleSize = Math.max(1, inSampleSize);        return inSampleSize; }

 

关于inSampleSize需要注意，它只能是2的次方，否则它会取最接近2的次方的值。

7. 缩略图

为了节省内存，需要先设置BitmapFactory.Options的inJustDecodeBounds为true，这样的Bitmap可以借助decodeFile方法把高和宽存放到Bitmap.Options中，但是内存占用为空（不会真正的加载图片）。
有了具备高宽信息的Options，结合上面的inSampleSize算法算出缩小的倍数，我们就能加载本地大图的某个合适大小的缩略图了。

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/**  * 获取缩略图  * 支持自动旋转  * 某些型号的手机相机图片是反的，可以根据exif信息实现自动纠正  * @return  */ public static Bitmap $thumbnail(String path,      int maxWidth, int maxHeight, boolean autoRotate) {        int angle = 0;      if (autoRotate) {            angle = ImageLess.$exifRotateAngle(path);      }        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();      options.inJustDecodeBounds = true;      // 获取这个图片的宽和高信息到options中, 此时返回bm为空      Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path, options);      options.inJustDecodeBounds = false;      // 计算缩放比      int sampleSize = $sampleSize(options, maxWidth, maxHeight);      options.inSampleSize = sampleSize;      options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565;      options.inPurgeable = true;      options.inInputShareable = true;        if (bitmap != null && !bitmap.isRecycled()) {            bitmap.recycle();      }      bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path, options);      if (autoRotate && angle != 0) {            bitmap = $rotate(bitmap, angle);      }        return bitmap; }

系统内置了一个ThumbnailUtils也能生成缩略图，细节上不一样但原理是相同的。

8. Matrix变形

学过线性代数或者图像处理的同学们一定深知Matrix的强大，很多常见的图像变换一个Matrix就能搞定，甚至更复杂的也是如此。

// Matrix matrix = new Matrix();
// 每一种变化都包括set，pre，post三种，分别为设置、矩阵先乘、矩阵后乘。
平移：matrix.setTranslate()
缩放：matrix.setScale()
旋转：matrix.setRotate()
斜切：matrix.setSkew()

下面我举两个例子说明一下。

旋转

借助Matrix的postRotate方法旋转一定角度。

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Matrix matrix = new Matrix(); // angle为旋转的角度 matrix.postRotate(angle); Bitmap rotatedBitmap = Bitmap.createBitmap(originBitmap,  0,  0,  originBitmap.getWidth(),  originBitmap.getHeight(),  matrix,  true);

 

缩放

借助Matrix的postScale方法旋转一定角度。

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Matrix matrix = new Matrix(); // scaleX，scaleY分别为为水平和垂直方向上缩放的比例 matrix.postScale(scaleX, scaleY); Bitmap scaledBitmap = Bitmap.createBitmap(originBitmap,  0,  0,  originBitmap.getWidth(),  originBitmap.getHeight(),  matrix,  true);

 

Bitmap本身也带了一个缩放方法，不过是把bitmap缩放到目标大小，原理也是用Matrix，我们封装一下：

1 2	// 水平和宽度缩放到指定大小，注意，这种情况下图片很容易变形 Bitmap scaledBitmap = Bitmap.createScaledBitmap(originBitmap, dstWidth, dstHeight, true);

 

通过组合可以实现更多效果。

9. 裁剪

图片的裁剪的应用场景还是很多的：头像剪切，照片裁剪，圆角，圆形等等。

矩形

矩阵形状的裁剪比较简单，直接用createBitmap方法即可：

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Canvas canvas = new Canvas(originBitmap); draw(canvas); // 确定裁剪的位置和裁剪的大小 Bitmap clipBitmap = Bitmap.createBitmap(originBitmap, left, top, clipWidth, clipHeight);

 

圆角

对于圆角我们需要借助Xfermode和PorterDuffXfermode，把圆角矩阵套在原Bitmap上取交集得到圆角Bitmap。

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// 准备画笔 Paint paint = new Paint(); paint.setAntiAlias(true);   // 准备裁剪的矩阵 Rect rect = new Rect(0, 0, originBitmap.getWidth(), originBitmap.getHeight()); RectF rectF = new RectF(new Rect(0, 0, originBitmap.getWidth(), originBitmap.getHeight()));   Bitmap roundBitmap = Bitmap.createBitmap(originBitmap.getWidth(), originBitmap.getHeight(), Bitmap.Config.ARGB_8888); Canvas canvas = new Canvas(roundBitmap); // 圆角矩阵，radius为圆角大小 canvas.drawRoundRect(rectF, radius, radius, paint);   // 关键代码，关于Xfermode和SRC_IN请自行查阅 paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC_IN)); canvas.drawBitmap(originBitmap, rect, rect, paint);

 

圆形

和上面的圆角裁剪原理相同，不过画的是圆形套在上面。
为了从中间裁剪出圆形，我们需要计算绘制原始Bitmap的left和top值。

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int min = originBitmap.getWidth() > originBitmap.getHeight() ? originBitmap.getHeight() : originBitmap.getWidth(); Paint paint = new Paint(); paint.setAntiAlias(true); Bitmap circleBitmap = Bitmap.createBitmap(min, min, Bitmap.Config.ARGB_8888); Canvas canvas = new Canvas(circleBitmap); // 圆形 canvas.drawCircle(min / 2, min / 2, min / 2, paint); paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC_IN));   // 居中显示 int left = - (originBitmap.getWidth() - min) / 2; int top = - (originBitmap.getHeight() - min) / 2; canvas.drawBitmap(originBitmap, left, top, paint);

 

从圆角、圆形的处理上我们应该能看的出来绘制任意多边形都是可以的。

10. 保存Bitmap

很多图片应用都支持裁剪功能，滤镜功能等等，最终还是需要把处理后的Bitmap保存到本地，不然就是再强大的功能也是白忙活了。

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public static String $save(Bitmap bitmap, Bitmap.CompressFormat format, int quality, File destFile) {      try {            FileOutputStream out = new FileOutputStream(destFile);            if (bitmap.compress(format, quality, out)) {                  out.flush();                  out.close();            }               if (bitmap != null && !bitmap.isRecycled()) {                   bitmap.recycle();             }               return destFile.getAbsolutePath();       } catch (FileNotFoundException e) {              e.printStackTrace();       } catch (IOException e) {              e.printStackTrace();       }       return null; }

 

如果想更稳定或者更简单的保存到SDCard的包名路径下，可以再封装一下：

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// 保存到本地，默认路径/mnt/sdcard/[package]/save/，用随机UUID命名文件 public static String $save(Bitmap bitmap, Bitmap.CompressFormat format, int quality, Context context) {      if (!Environment.getExternalStorageState().equals(Environment.MEDIA_MOUNTED)) {             return null;      }        File dir = new File(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/" + context.getPackageName() + "/save/");      if (!dir.exists()) {             dir.mkdirs();      }      File destFile = new File(dir, UUID.randomUUID().toString());      return $save(bitmap, format, quality, destFile); }

11. 巨图加载

巨图加载，当然不能使用常规方法，必OOM。
原理比较简单，系统中有一个类BitmapRegionDecoder：

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public static BitmapRegionDecoder newInstance(byte[] data, int offset,      int length, boolean isShareable) throws IOException { } public static BitmapRegionDecoder newInstance(      FileDescriptor fd, boolean isShareable) throws IOException { } public static BitmapRegionDecoder newInstance(InputStream is,      boolean isShareable) throws IOException { } public static BitmapRegionDecoder newInstance(String pathName,      boolean isShareable) throws IOException { }

 

可以按区域加载:

 

1 2	public Bitmap decodeRegion(Rect rect, BitmapFactory.Options options) { }

微博的大图浏览也是通过这个BitmapRegionDecoder实现的，具体可自行查阅。

12. 颜色矩阵ColorMatrix

图像处理其实是一门很深奥的学科，所幸Android提供了颜色矩阵ColorMatrix类，可实现很多简单的特效，以灰阶效果为例子：

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Bitmap grayBitmap = Bitmap.createBitmap(originBitmap.getWidth(), originBitmap.getHeight(), Bitmap.Config.RGB_565); Canvas canvas = new Canvas(grayBitmap); Paint paint = new Paint(); ColorMatrix colorMatrix = new ColorMatrix(); // 设置饱和度为0，实现了灰阶效果 colorMatrix.setSaturation(0); ColorMatrixColorFilter colorMatrixColorFilter = new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix); paint.setColorFilter(colorMatrixColorFilter); canvas.drawBitmap(originBitmap, 0, 0, paint);

除了饱和度，我们还能调整对比度，色相变化等等。

13. ThumbnailUtils剖析

ThumbnailUtils是系统提供的一个专门生成缩略图的方法，我专门写了一篇文章分析，内容较多，请移步：理解ThumbnailUtils