Android Bitmap 优化(1) - 图片压缩

一直以来Bitmap都是开发中很棘手的问题，这个问题就是传说中的OOM(java.lang.OutofMemoryError - 内存溢出)，那么Bitmap为何如此丧失，令无数Android开发者所懊恼？

Bitmap引发OOM的原因

由于每个机型在编译ROM时都设置了一个应用堆内存VM值上限dalvik.vm.heapgrowthlimit，用来限定每个应用可用的最大内存，超出这个最大值将会报OOM。这个阀值，一般根据手机屏幕dpi大小递增，dpi越小的手机，每个应用可用最大内存就越低。例如我的Z3c，xhdpi的VM阀值是192M，但是到了nexus s hdpi上只有可怜的48M。这样，当一个activity中加载多张大图后，就很容易OOM了。有关应用内存阀值的参考可以看这里3.7节：
http://static.googleusercontent.com/media/source.android.com/en//compatibility/android-cdd.pdf
图片分辨率越高，消耗的内存越高，当加载高分辨率图片的时候，将会非常占用内存，一旦处理不当就会OOM。例如，一张500W像素的照片的分辨率是：2592x1936。如果Bitmap使用 ARGB_8888 32位来平铺显示的话，占用的内存是2592x1936x4个字节，占用将近19M内存，my god，加载不到10张这种高质量照片，应用将直接挂掉，报OOM
在使用ListView, GridView等这些大量加载view的组件时，如果没有合理的处理缓存，大量加载Bitmap的时候，也将容易引发OOM

介绍Bitmap

工欲善其事必先利其器，想要高效加载Bitmap，了解Bitmap是必不可少的。Bitmap有几个重要的成员变量和方法，下面开始介绍：

Bitmap.Config

一张图片Bitmap所占用的内存 = 图片长度 x 图片宽度 x 一个像素点占用的字节数
而Bitmap.Config，正是指定单位像素占用的字节数的重要参数。

其中，A代表透明度；R代表红色；G代表绿色；B代表蓝色。

ALPHA_8
表示8位Alpha位图,即A=8,一个像素点占用1个字节,它没有颜色,只有透明度
ARGB_4444
表示16位ARGB位图，即A=4,R=4,G=4,B=4,一个像素点占4+4+4+4=16位，2个字节
ARGB_8888
表示32位ARGB位图，即A=8,R=8,G=8,B=8,一个像素点占8+8+8+8=32位，4个字节
RGB_565
表示16位RGB位图,即R=5,G=6,B=5,它没有透明度,一个像素点占5+6+5=16位，2个字节

Bitmap.Config主要作用是：以何种方式像素存储。不同的配置将会影响图像的画质(色彩深度)，位数越高画质越高，显然在这里ARGB_8888是最占内存的。当然，画质越高也就越占内存了。

Tips：由于ARGB_4444的画质惨不忍睹，一般假如对图片没有透明度要求的话，可以改成RGB_565，相比ARGB_8888将节省一半的内存开销。

配置不同Bitmap.Config在相同分辨率下的占用内存情况

一张图片Bitmap所占用的内存 = 图片长度 x 图片宽度 x 一个像素点占用的字节数

Bitmap.Config	分辨率100x100的图片占用内存的大小
ALPHA_8	100x100x1 = 10000 byte ~= 9.77 KB
ARGB_4444	100x100x2 = 20000 byte ~= 19.53 kb
ARGB_8888	100x100x4 = 40000 byte ~= 39.06 KB
RGB_565	100x100x2 = 20000 byte ~= 19.53 KB

在Android里面可以通过下面的代码来设置解码率：

Bitmap.CompressFormat

从字面上理解，它的含义是：Bitmap压缩格式

public enum CompressFormat {
JPEG    (0),
PNG     (1),
WEBP    (2);

CompressFormat(int nativeInt) {
this.nativeInt = nativeInt;
}
final int nativeInt;
}

嗯，其实这个参数很简单，就是指定Bitmap是以JPEG、PNG还是WEBP格式来压缩

Bitmap.compress()方法

重磅方法来了，通过这个方法，可以实现图片的压缩。使用该方法需要传三个参数进去：CompressFormat、int类型的quality、OutputStream

CompressFormat
指定Bitmap的压缩格式，可选择JPEG、PNG、WEBP
int类型的quality
指定Bitmap的压缩品质，范围是0 ~ 100；该值越高，画质越高。0表示画质最差，100画质最高。
OutputStream
指定Bitmap的字节输出流。一般使用：

ByteArrayOutputStream stream = new ByteArrayOutputStream();

// Bitmap.compress()方法
public boolean compress(CompressFormat format, 
int quality, OutputStream stream) {

    if (stream == null) {
    throw new NullPointerException();
    }
    if (quality < 0 || quality > 100) {
    throw new IllegalArgumentException("quality must be 0..100");
    }
    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_RESOURCES, "Bitmap.compress");
    boolean result = nativeCompress(mFinalizer.mNativeBitmap, format.nativeInt,
    quality, stream, new byte[WORKING_COMPRESS_STORAGE]);
    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_RESOURCES);
    return result;
}

案例：将一个Bitmap压缩成jpeg, quality为10，代码如下：

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);

  setContentView(R.layout.activity_test3);
  ImageView iv_1 = (ImageView) findViewById(R.id.iv_1);
  ImageView iv_2 = (ImageView) findViewById(R.id.iv_2);
  Bitmap bmp = BitmapFactory.
  decodeResource(this.getResources(), R.mipmap.test_pic);
  iv_1.setImageBitmap(bmp);
  ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
  bmp.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 10, bos);
  byte[] bytes = bos.toByteArray();
  bmp = BitmapFactory.decodeByteArray(bytes, 0, bytes.length);
  iv_2.setImageBitmap(bmp);
}

运行效果图：【下面那张图明显要比上一张画质差了很多】

介绍BitmapFactory

从上面那个案例的代码可以发现，获取Bitmap不是通过构造new出来的，而是通过BitmapFactory”制造”出来的。BitmapFactory是获取Bitmap和压缩Bitmap的重要类，下面开始介绍BitmapFactory几个重要的成员变量和方法：

通过BitmapFactory解码(获取)Bitmap的几种方式

decodeFile() //从SD卡文件读取

1 2	Bitmap bm = BitmapFactory.decodeFile(Environment.getExternalStorageDirectory() .getAbsolutePath()+"/photo.jpg");

decodeResource() //从资源文件res读取

1	Bitmap bm = BitmapFactory.decodeResource(this.getResources(), R.mipmap.test_pic);

decodeStream() //从输入流读取

1	Bitmap bm = BitmapFactory.decodeStream(inputStream);

decodeByteArray() //从字节数组读取

1	Bitmap bm = BitmapFactory.decodeByteArray(bytes, 0, bytes.length);

BitmapFactory.Options

BitmapFactory在使用方法decodeFile()、decodeResource()解码图片时，可以指定它的BitmapFactory.Options。这个参数作用非常大，它可以设置Bitmap的采样率，通过改变图片的宽度、高度、缩放比例等，以达到降低图片的像素的目的，这样可以做到图片压缩，减少Bitmap的内存。

下面列出BitmapFactory.Options的部分成员变量：

public Bitmap inBitmap;

public boolean inJustDecodeBounds;

public int inSampleSize;

public int inDensity;

public int inTargetDensity;

public int inScreenDensity;

public boolean inScaled;

public int outWidth;

public int outHeight;

public String outMimeType;

看到这么多成员变量是不是傻了？no,no,no，其实很简单。一句话总结：in开头的代表的就是设置某某参数;out开头的代表的就是获取某某参数。比如，inSampleSize就是设置Bitmap的缩放比例、outWidth就是获取Bitmap的高度。

inJustDecodeBounds 设置只去读图片的附加信息(宽高),不去解析真实的Bitmap

从字面上理解，它的含义是：”设置仅解码Bitmap的边界”。那它真正的作用是啥呢？

当inJustDecodeBounds设置为true的时候，BitmapFactory通过decodeResource或者decodeFile解码图片时，将会返回空(null)的Bitmap对象，这样可以避免Bitmap的内存分配，但是它可以返回Bitmap的宽度、高度以及MimeType。

// 当inJustDecodeBounds设置为true时，获取Bitmap的宽度、高度以及MimeType
BitmapFactory.Options options =  new BitmapFactory.Options(); 
options.inJustDecodeBounds =  true ; 
BitmapFactory.decodeResource (getResources(), R.id.myimage, options); 
int imageHeight = options.outHeight ; 
int imageWidth = options.outWidth ; 
String imageType = options.outMimeType ;

那么这样做有何意义呢？看完下面这段代码，你就知道这样做有啥意义了。意义就在于，可以先不用产生Bitmap内存，从而获得图片的宽高信息，尽可能的做到节约内存。

通过BitmapFactory.Options根据手机屏幕尺寸设置图片的缩放比例

// 根据手机屏幕尺寸设置图片的缩放比例【将大图缩放】
public class TestThreadActivity3 extends Activity {

@TargetApi(Build.VERSION_CODES.KITKAT)
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);

    setContentView(R.layout.activity_test3);
    ImageView iv_1 = (ImageView) findViewById(R.id.iv_1);
    ImageView iv_2 = (ImageView) findViewById(R.id.iv_2);

    BitmapFactory.Options opts = new BitmapFactory.Options();

    opts.inJustDecodeBounds = true;  //只去读图片的头信息,不去解析真实的位图      
    Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeResource(this.getResources(),
    R.mipmap.test_pic2,opts);

    WindowManager wm  = getWindowManager();

    int screenWidth = wm.getDefaultDisplay().getWidth();//得到屏幕的宽度
    int screenheight = wm.getDefaultDisplay().getHeight();//得到屏幕的高度

    Log.e("屏幕宽度：",screenWidth+"");
    Log.e("屏幕高度：", screenheight + "");

    int picWidth = opts.outWidth;// 得到图片宽度
    int picHeight = opts.outHeight;// 得到图片高度
    Log.e("原图片高度：",picHeight+"");
    Log.e("原图片宽度：", picWidth + "");

    //计算图片缩放比例
    int dx = picWidth/screenWidth;
    int dy = picHeight/screenheight;
    Log.e("dx,dy",dx+","+dy+"");
    int scale = 1;
    if(dx>=dy&&dy>=1){
    Log.e("按照水平方向缩放:" ,dx+"");
    scale = dx;
    }
    if(dy>dx&&dx>=1){
    Log.e("按照竖直方向缩放:", dy + "");
    scale = dy;
    }

    opts.inSampleSize = scale;//设置缩放比例
    opts.inJustDecodeBounds = false;//真正的去解析位图
    bmp = BitmapFactory.decodeResource(this.getResources(), R.mipmap.test_pic2,opts);
    int picWidth2 = opts.outWidth;// 得到图片宽度
    int picHeight2 = opts.outHeight;// 得到图片高度
    Log.e("压缩后的图片宽度：",picWidth2+"");
    Log.e("压缩后的图片高度：", picHeight2 + "");
    Log.e("压缩后的图占用内存：",bmp.getByteCount()+"");
    iv_2.setImageBitmap(bmp);
 }

}

我们读取一张3840x2400的图片运行结果：
原图直接占用36M内存，如果直接设置的话将瞬间爆炸报OOM。所以我们这里先不加载Bitmap，而是只获取宽和高，待缩放后，再进行真实的加载Bitmap。

inSampleSize 设置图片的缩放比例(宽和高)

在这里着重讲一下这个inSampleSize。从字面上理解，它的含义是：”设置取样大小“。它的作用是：

设置inSampleSize的值(int类型)后，假如设为4，则宽和高都为原来的1/4，宽高都减少了，自然内存也降低了。

如图所示：

在这里参考Google官方文档来解释：
http://developer.android.com/intl/zh-cn/training/displaying-bitmaps/load-bitmap.html#load-bitmap

如何理解”设置取样大小“呢？如果你认真看了上面的内容话，聪明的你一定知道，肯定需要配合inJustDecodeBounds，先获取图片的宽、高【这个过程就是取样】，然后通过获取的宽高，动态的设置inSampleSize的值。

【当然，你也可以不动态，可以写死inSampleSize的值。比如设置inSampleSize = 4的话，一张分辨率为2048x1536px的图像将使用inSampleSize值为4的设置来解码，产生的Bitmap大小约为512*384px。相较于完整图片占用12M的内存，这种方式只需0.75M内存(假设Bitmap配置为ARGB_8888)。】

这里再举例演示一个动态设置inSampleSize的案例代码，可以通过设置图片宽高来缩放图片尺寸：

public class TestThreadActivity3 extends Activity {

    @TargetApi(Build.VERSION_CODES.KITKAT)
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_test3);

        ImageView iv_1 = (ImageView) findViewById(R.id.iv_1);
        ImageView iv_2 = (ImageView) findViewById(R.id.iv_2);

        BitmapFactory.Options opts = new BitmapFactory.Options();

        opts.inJustDecodeBounds = true;   //只去读图片的附加信息,不去解析真实的位图
        Bitmap bmp = BitmapFactory.
        decodeResource(this.getResources(), R.mipmap.test_pic,opts);

        Log.e("原图占用内存：", bmp.getByteCount() + "");
        iv_1.setImageBitmap(bmp);

        int picWidth = opts.outWidth;// 得到图片宽度
        int picHeight = opts.outHeight;// 得到图片高度

        Log.e("原图片高度：",picHeight+"");
        Log.e("原图片宽度：",picWidth+"");

        //根据100*100的宽高，设置缩放比例
        opts.inSampleSize = calculateInSampleSize(opts,100,100);
        opts.inJustDecodeBounds = false;//真正的去解析位图

        bmp = BitmapFactory.decodeResource(this.getResources(), R.mipmap.test_pic, opts);
        Log.e("压缩后的图占用内存：",bmp.getByteCount()+"");
        iv_2.setImageBitmap(bmp);
    }

    public int calculateInSampleSize(BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {

        final int height = options.outHeight;
        final int width = options.outWidth;
        int inSampleSize = 1;

        if (height > reqHeight || width > reqWidth) {
            final int halfHeight = height / 2;
            final int halfWidth = width / 2;

            while ((halfHeight / inSampleSize) > reqHeight
            && (halfWidth / inSampleSize) > reqWidth) {
            	inSampleSize *= 2;
            }
        }
        Log.e("inSampleSize：",inSampleSize+"");
        return inSampleSize;
    }

}

将图片压缩成100x100px分辨率的运行结果：

inBitmap 重用Bitmap

inBitmap的主要作用是复用之前bitmap在内存中申请的内存，其实这是对象池的原理，以解决对象频繁创建再回收的效率问题。

使用inBitmap前，每创建一个bitmap需要独占一块内存

使用inBitmap后，多个bitmap会复用同一块内存

所以使用inBitmap能够大大提高内存的利用效率，但是它也有几个限制条件：

inBitmap只能在3.0以后使用。在2.3上，bitmap的数据是存储在native C的内存区域，并不是在java dalvik的内存堆上。
在SDK 11 -> 18之间，重用的bitmap大小必须是一致的，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，例如大家都是8888的，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。

下面是如何使用inBitmap的代码示例：

总结（Bitmap压缩的几种方法）

1、Bitmap压缩的两种常用方法

质量压缩法 Bitmap.compress()
参考2.3.1节的代码
取样压缩法 设置inSampleSize的值
参考3.2.1.1 和 3.2.2的代码

2、在实际使用中可以结合质量压缩法和取样压缩法一起用，以达到最佳压缩效果。

3、看完了这篇内容，其实说白了，Bitmap压缩都是围绕这个来做文章：Bitmap所占用的内存 = 图片长度 x 图片宽度 x 一个像素点占用的字节数。3个参数，任意减少一个的值，就达到了压缩的效果。

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