Android进阶知识（二十五）：Bitmap简介及其高效加载

一、Bitmap

Bitmap代表一个位图，在Android中指的是一张图片，可以是png、jpg等格式的图片。BitmapDrawable里封装的图片就是Bitmap对象。

Bitmap的创建

在Bitmap类中，Bitmap的构造方法是默认权限，因此开发者无法通过new来创建一个Bitmap对象。Bitmap提供了静态方法createBitmap用于创建Bitmap对象，这些方法可以分为4类（Android API 29）。

类型	最终调用方法
根据已有Bitmap创建新的Bitmap	createBitmap(Bitmap source, int x, int y, int width, int height, Matrix m, boolean filter);
通过像素点数组创建空的Bitmap	createBitmap(DisplayMetrics display, int width, int height, Config config, boolean hasAlpha, ColorSpace colorSpace);
根据Picture对象创建Bitmap	createBitmap(Picture source, int width, int height, Config config);
创建缩放的Bitmap	createBitmap(Bitmap src, int dstWidth, int dstHeight, boolean filter);

Bitmap的像素格式

Bitmap的像素格式有五种，在Bitmap的内部枚举类Config中有定义，具体含义如下表。

格式	单位像素所占字节数（byte）	描述
ALPHA_8	1byte	只有一个alpha通道
RGB_565	2byte	RGB三通道，每个像素占2Byte，其中红色占5bit，绿色占6bit，蓝色占5bit
ARGB_4444	2byte	这个从API 13开始不建议使用，因为质量太差
ARGB_8888	4byte	ARGB四个通道，每个通道8bit
RGBA_F16	8byte	RGBA四通道，每个通道用16bit的float存储

每个格式的命名除了RGBA_F16比较特殊之外，名字都包含了格式的通道数和每个通道的比特数。以ARGB_8888为例子，如下图所示。

二、BitmapFactory

BitmapFactory是一个工具类，其提供了一系列用于不同的数据源来解析、创建Bitmap对象的方法。

以下对常用的几个方法做简单的介绍，如下表。

方法	描述
decodeByteArray(byte[] data, int offset, int length, Options opts)	从指定字节数组的offset位置开始，将长度length的字节数据解析成Bitmap对象
decodeFile(String pathName, Option opts)	从patchName指定的文件中解析、创建Bitmap对象
decodeFileDescriptor(FileDescriptor fd, Rect outPadding, Options opts)	用于FileDescriptor对应的文件中解析、创建Bitmap对象
decodeResource(Resources res, int id, Options opts)	用于给定的资源ID指定的资源中解析、创建Bitmap对象
decodeStream(InputStream is, Rect outPadding, Options opts)	用于从指定输入流中解析、创建Bitmap对象

另外，decodeFile和decodeResource间接调用了decodeStream来解析Bitmap。而有意思的是，在decodeResource调用decodeStream之前还会调用decodeResourceStream方法。这里笔者就不深入介绍了，有兴趣的读者可以参照博客：深入理解Android Bitmap的各种操作。从该博客的解析中有这样的结论：
1） decodeResource 在解析时会对 Bitmap 根据当前设备屏幕密度 densityDpi 的值进行缩放适配操作，使得解析出来的 Bitmap 与当前设备分辨率匹配，并且一般来说，这时 Bitmap 的大小将比原始的 Bitmap 大。
2） decodeFile、decodeStream 在解析时不会对 Bitmap 进行一系列的屏幕适配，解析出来的将是原始大小的图。

BitmapFactory中有一个很重要的静态内部类Options，其中包含了很多常用的属性，这里笔者仅仅介绍最为常用的三个属性，具体如下表所示。

属性	描述
inJustDecodeBounds	这个值为true，解码时将不会返回Bitmap，只返回Bitmap的尺寸。
outWidth和outHeight	表示这个Bitmap的宽和高
inSampleSize	压缩图片时采样率的值，如果这个值大于1，那么按照比例(1 / inSampleSize)来缩小Bitmap的宽和高。采样率必须大于1才会有缩小效果，并且同时作用于宽高。当采样率小于1，作用等同于1，即无缩放效果。

三、Bitmap大小的获取及缩放

在Bitmap中提供了一个获取Bitmap大小的API——getByteCount()方法。

public final int getByteCount() {if (mRecycled) {Log.w(TAG, "Called getByteCount() on a recycle()'d bitmap! "+ "This is undefined behavior!");return 0;}// int result permits bitmaps up to 46,340 x 46,340return getRowBytes() * getHeight();
}

可以看出它是通过getRowBytes和getHeight方法实现的，而getRowBytes方法调用的是native方法。从中可以得知，Bitmap占用的内存大小计算公式为：

值得一提的是，由于decodeResource方法会根据分辨率的不同而缩放Bitmap，因此其内存的计算中需要使用缩放后的图片宽/高。

Bitmap的缩放有三种方式，分别为：质量压缩、采样压缩、矩阵压缩。

质量压缩

质量压缩不会改变图片的像素点，这就意外着使用质量压缩之后Bitmap所占用的内存依旧不会减小，但是可以减小存储在本地文件的大小。质量压缩的代码如下。

/**
* 质量压缩方法,并不能减小加载到内存时所占用内存的空间，应该是减小的所占用磁盘的空间
* @param image
* @param compressFormat
* @return
*/
public static Bitmap compressbyQuality(Bitmap image, Bitmap.CompressFormat compressFormat) {ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();//质量压缩方法，这里100表示不压缩，把压缩后的数据存放到output中image.compress(compressFormat, 100, output);int quality = 100;while ( output.toByteArray().length / 1024 > 100) { //循环判断如果压缩后图片是否大于100kb,大于继续压缩output.reset();if(quality > 10){quality -= 20;//每次都减少20} else {break;}// 压缩image.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, quality, output);}ByteArrayInputStream input = new ByteArrayInputStream(output.toByteArray());BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565;Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(input, null, options);return bitmap;
}

采样压缩

采样压缩主要用于在图片资源本身较大，或者适当地采样不会影响视觉效果的条件下，对图片的大小和分辨率进行压缩，使得Bitmap的内存大小减小。典型的代码如下。

BitmapFactory.Options options = new Options();
options.inSampleSize = 2;
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), resId, options);

矩阵压缩

采样压缩使得Bitmap所占内存变小，同时图的尺寸也变小了，为了能使得改变尺寸可以采用矩阵压缩，具体代码如下。

/**
* 矩阵缩放图片
* @param sourceBitmap
* @param width 要缩放到的宽度
* @param height 要缩放到的长度
* @return
*/
private Bitmap getScaleBitmap(Bitmap sourceBitmap,float width,float height) {Bitmap scaleBitmap;//定义矩阵对象Matrix matrix = new Matrix();float scale_x = width/sourceBitmap.getWidth();float scale_y = height/sourceBitmap.getHeight();matrix.postScale(scale_x,scale_y);try {scaleBitmap = Bitmap.createBitmap(sourceBitmap,0,0,sourceBitmap.getWidth(),sourceBitmap.getHeight(),matrix,true);} catch (OutOfMemoryError e) {scaleBitmap = null;System.gc();}return scaleBitmap;
}

四、Bitmap的高效加载

由于Bitmap的特殊性以及Android对单个应用所施加的内存限制（比如16MB），这导致加载Bitmap的时候容易出现OOM。为了避免OOM，有效地加载图片，可以采用采样压缩的方法。前面笔者也提到了采样压缩可以降低内存占用，这就是能够避免OOM、提高Bitmap加载性能的原因。

通过采样率高效加载Bitmap的流程分为4步：
1）将BitmapFactory.Options的inJustDecodeBounds参数设为true并加载图片（实际加载图片尺寸）。
2）从BitmapFactory.Options中获取图片的原始宽高信息，对应于outWidth和outHeight参数。
3）根据采样率的规则结合目标View的所需大小计算出采样率inSampleSize。
4）将BitmapFatory.Options的inJustDecodeBounds参数设为false，然后重新加载图片。

前面也提到了inJustDecodeBounds设为true只会返回Bitmap的尺寸而不加载Bitmap，因此该操作是轻量级的。根据上述流程可以得到如下高效加载Bitmap的代码。

public static Bitmap decodeSampleBitmapFromResource(Resources res,int resId, int reqWidth, int reqHeight) {final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();options.inJustDecodeBounds = true;BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth, reqHeight);options.inJustDecodeBounds = false;return BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
}private static int calculateInSampleSize(BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {final int width= options.outWidth;final int height = options.outHeight;int inSampleSize = 1;if (height > reqHeight || width > reqHeight){final int halfHeight = height / 2;final int halfWidth = width/ 2;while ((halfHeight / inSampleSize) >= reqHeight && (halWidth / inSampleSize) >= reqWidth) {inSampleSize *= 2;   }return inSampleSize;
}

另外，decodeStream方法比较特殊，具体读者可以参看博客：深入理解Android Bitmap的各种操作。

参考资料：《Android开发艺术探索》
深入理解Android Bitmap的各种操作
Android Bitmap最全面详解