Android - Bitmap 的加载和 Cache

2017-08-18 本文已影响0人 DJN_

Android - Bitmap 的加载和 Cache

Android 应用可使用的最大堆内存受到 Android 系统的限制，通常情况为 16 M - 48 M，当应用使用的内存超出限制时就会引发内存溢出错误：java.lang.OutOfMemoryError

大多数应用中都会涉及到 Bitmap ，而 Bitmap 往往会占用较多的内存，因此实现高效加载的同时控制好内存占用是加载 Bitmap 时需要遵循的原则。

缓存在很多开发场景中都会涉及，实际开发中经常需要对 Bitmap 进行缓存，通过缓存 Bitmap，能够极大的提高图片加载效率以及用户体验，同时能够减轻内存负担。

1 Bitmap 的加载

Bitmap 指的是一张图片，可以是 png 格式也可以是 jpg 等其他常见的图片格式。
android 中通常使用 BitmapFactory 来加载 Bitmap，BitmapFactory 提供了如下几种方法从不同位置加载 Bitmap：

BitmapFactory.decodeByteArray() 从字节数组中加载
BitmapFactory.decodeFile() 从文件中加载
BitmapFactory.decodeFileDescriptor() 通过”文件描述符“加载
BitmapFactory.decodeResource() 从资源中加载，通常为 drawable下的资源
BitmapFactory.decodeStream() 从输入流中加载

1.1 如何高效加载 Bitmap？

上面 BitmapFactory 的几个加载方法中每种加载方法都会有一个包含 BitmapFactory.Options 参数的重载方法，BitmapFactory.Options类可以将位图的尺寸按需进行压缩，只加载与 ImageView(或其它控件)尺寸相同的压缩尺寸后的位图，这样就可以将加载位图的大小压缩从而在一定程度上避免 OOM。

使用BitmapFactory.Options加载位图时主要用到它的 inSampleSize 参数，即采样率，当 inSampleSize 为 1 时，采样后的图片大小与原始图片的大小相等；当 inSampleSize 大于 1 ，比如 2 时，采样后的图片宽高都为原始图片的 1/2 ，而像素为原始图片的 1/4,。

比如有宽高为 1280 * 720 的一张图片，此时所占内存为 1280 * 720 * 4，当 inSampleSize 为 2 时，其正真加载尺寸为 640 * 360，所占内存为 640 * 360 * 4。

官方文档指出，inSampleSize 的取值应该总是 2 的指数，当不是指数时将向下取整选择最接近的 2 的指数代替。

调整方法如下：

//调整bitmap 大小
    public static Bitmap bitmapResizeFromResource(Resources res, int id, int reqWidth, int reqHeight) {
        final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();

        //只解析图片的原始宽高，而不正真加载图片
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeResource(res, id, options);

        int inSampleSize = 1;
        if (reqWidth > 0 && reqHeight > 0) {
            final int height = options.outHeight;
            final int width = options.outWidth;

            //如果宽或高有任一者不满足要求就进行调整
            if (height > reqHeight || width > reqHeight) {

                // inSampleSize 为 1 没有作用，使从 2 开始增加
                final int halfHeight = height / 2;
                final int halfWidth = width / 2;

                while ((halfHeight / inSampleSize) >= reqHeight && (halfWidth / inSampleSize) >= reqWidth)
                    inSampleSize *= 2;
            }
        }
        options.inSampleSize = inSampleSize;
        options.inJustDecodeBounds = false;

        return BitmapFactory.decodeResource(res, id, options);
    }

2 Android 中的缓存策略

缓存策略在 Android 开发中有着广泛的使用场景，尤其在图片加载这个场景。

当程序第一次从网络（或其它来源）加载图片后，就将其缓存到存储设备上，这样下次使用时就不需要再从网络上下载，很多时候为了提高用户体验，往往还会把图片在内存中再缓存一份，这样当应用打算从网络请求一张图片时，程序首先会从内存中去获取，如果内存中没有就去存储设备中获取，如果存储设备中也没有就从网络上下载。

缓存策略并没有统一的标准，一般来说，缓存策略主要包含缓存的添加、获取和删除。缓存的添加和获取都比较好理解，那么为什么要删除呢？这是因为不管是内存缓存还是存储缓存，他们的大小都是有限制的（移动设备的内存可用容量和存储设备，如 SD 卡等的容量也是有限的），当缓存装满时，就需要通过缓存算法选择部分缓存数据删除，以添加新的缓存数据。

目前常用的缓存算法是 LRU （Least Recently Used）算法，即最近最少使用算法。这个算法名字是不是很耳熟？《计算机操作系统》在 存储器管理 一章中介绍页面置换算法时就有 LRU 算法。

2.1 LruCache

LruCache 是 Android 提供的一个缓存类，LruCache 时一个泛型类，它内部采用一个 LinkedHashMap 以强引用的方式存储外界的缓存对象，其提供了 get 和 put 方法来完成缓存的获取和添加，当缓存满时，LruCache 会移除较早使用的缓存对象，然后再添加新的缓存对象。

LruCache 支持删除操作，通过 remove 方法可以删除一个指定的缓存对象。

2.2 弱引用、软引用、虚引用、强引用

很早 java API 就添加了弱引用和软引用，引用类在垃圾回收工作的过程中有种要作用。

2.2.1 强引用(Strong Reference)

平常我们开发时创建对象的方式大都是以强引用的方式创建，如String str = "abc"中变量 str 就是字符串对象"abc" 的一个强引用。
如下代码会移除 str 的强引用：str = null，此时垃圾回收器就会在某一时刻回收该对象。
强引用可以阻止垃圾回收器回收对象。

2.2.2 弱引用 (WeakReference)

你可以通过如下方式创建一个软引用对象：
String str = "test"
WeakReference<String> wr = new WeakReference<String>(str);
如果一个对象只有弱引用指向他，当移除强引用时(str = null)，垃圾回收器会立即回收该对象。
弱引用无法阻止垃圾回收器回收对象。

2.2.3 软引用(SoftReference)

String str = "test";
SoftPreference sr = new SoftPreference(str)
如果有软引用指向对象，当移除强引用时(str = null)，对象不会立即被回收，只有在 JVM 需要内存时，才会回收该对象。
软引无法阻止垃圾回收器回收对象，但可以延迟回收

2.2.4 虚引用{PhantomReference}

String str = "test"
PhantomReference pr = new PhantomReference(str)
当移除强引用时(str = null)，拥有虚引用的对象可以在任何时刻被垃圾回收器回收。
虚引用无法阻止垃圾回收器回收对象。

参考文章：Java中弱引用、软引用、虚引用及强引用的区别

2.3 DiskLruCache

DiskLruCache 用于实现存储设备缓存，即磁盘缓存，它通过将缓存对象写入文件系统从而实现缓存。

DiskLruCache 得到了 android 官方文档的推荐，但它不属于 Android SDK 的一部分，源码可在这里获得：DiskLruCache.java

DiskLruCache 的使用不做介绍，可参看这篇文章：Android DiskLruCache完全解析，硬盘缓存的最佳方案

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