谈谈 iOS 中图片的解压缩

图片加载的工作流

概括来说，从磁盘中加载一张图片，并将它显示到屏幕上，中间的主要工作流如下：

1. 假设我们使用 +imageWithContentsOfFile: 方法从磁盘中加载一张图片，这个时候的图片并没有解压缩；
2. 然后将生成的 UIImage 赋值给 UIImageView ；
3. 接着一个隐式的 CATransaction 捕获到了 UIImageView 图层树的变化；
4. 在主线程的下一个 run loop 到来时，Core Animation 提交了这个隐式的 transaction ，这个过程可能会对图片进行 copy 操作，而受图片是否字节对齐等因素的影响，这个 copy 操作可能会涉及以下部分或全部步骤：
   a. 分配内存缓冲区用于管理文件 IO 和解压缩操作；
   b. 将文件数据从磁盘读到内存中；
   c. 将压缩的图片数据解码成未压缩的位图形式，这是一个非常耗时的 CPU 操作；
   d. 最后 Core Animation 使用未压缩的位图数据渲染 UIImageView 的图层。

在上面的步骤中，我们提到了图片的解压缩是一个非常耗时的 CPU 操作，并且它默认是在主线程中执行的。那么当需要加载的图片比较多时，就会对我们应用的响应性造成严重的影响，尤其是在快速滑动的列表上，这个问题会表现得更加突出。

为什么需要解压缩

既然图片的解压缩需要消耗大量的 CPU 时间，那么我们为什么还要对图片进行解压缩呢？是否可以不经过解压缩，而直接将图片显示到屏幕上呢？答案是否定的。要想弄明白这个问题，我们首先需要知道什么是位图：

A bitmap image (or sampled image) is an array of pixels (or samples). Each pixel represents a single point in the image. JPEG, TIFF, and PNG graphics files are examples of bitmap images.

其实，位图就是一个像素数组，数组中的每个像素就代表着图片中的一个点。我们在应用中经常用到的 JPEG 和 PNG 图片就是位图。下面，我们来看一个具体的例子，这是一张 PNG 图片，像素为 30 × 30 ，文件大小为 843B ：

我们使用下面的代码：

UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"check_green"];
CFDataRef rawData = CGDataProviderCopyData(CGImageGetDataProvider(image.CGImage));

就可以获取到这个图片的原始像素数据，大小为 3600B ：

事实上，不管是 JPEG 还是 PNG 图片，都是一种压缩的位图图形格式。只不过 PNG 图片是无损压缩，并且支持 alpha 通道，而 JPEG 图片则是有损压缩，可以指定 0-100% 的压缩比。值得一提的是，在苹果的 SDK 中专门提供了两个函数用来生成 PNG 和 JPEG 图片：

// return image as PNG. May return nil if image has no CGImageRef or invalid bitmap format
UIKIT_EXTERN NSData * __nullable UIImagePNGRepresentation(UIImage * __nonnull image);

// return image as JPEG. May return nil if image has no CGImageRef or invalid bitmap format. compression is 0(most)..1(least)                           
UIKIT_EXTERN NSData * __nullable UIImageJPEGRepresentation(UIImage * __nonnull image, CGFloat compressionQuality);

因此，在将磁盘中的图片渲染到屏幕之前，必须先要得到图片的原始像素数据，才能执行后续的绘制操作，这就是为什么需要对图片解压缩的原因。

强制解压缩的原理

既然图片的解压缩不可避免，而我们也不想让它在主线程执行，影响我们应用的响应性，那么是否有比较好的解决方案呢？答案是肯定的。

我们前面已经提到了，当未解压缩的图片将要渲染到屏幕时，系统会在主线程对图片进行解压缩，而如果图片已经解压缩了，系统就不会再对图片进行解压缩。因此，也就有了业内的解决方案，在子线程提前对图片进行强制解压缩。

而强制解压缩的原理就是对图片进行重新绘制，得到一张新的解压缩后的位图。其中，用到的最核心的函数是 CGBitmapContextCreate ：

转载：http://blog.leichunfeng.com/blog/2017/02/20/talking-about-the-decompression-of-the-image-in-ios/