Android程序员的痛你永远不懂(二)：如何减少Bitmap内存占用？

JackJiang · 8 年前

前言

Bitmap有关的内存占用、OOM等问题一直是新Android程序员心中挥之不去的阴影，本文依据实践经验着重总结如何减少Bitmap的内存占用方法。如果您希望透彻理解Bitmap到底占用多少内存，请查看此文《Android程序员的痛你永远不懂（一）：Bitmap到底占用多大内存？》。

推荐阅读：《用于IM中图片压缩的Android工具类源码，效果可媲美微信 [附件下载]》。

正确理解Android上的Jpg和Png

说到这里，肯定会有人会说，我们用 jpg 吧，jpg 格式的图片不应该比 png 小么？这确实是个好问题，因为同样一张图片，jpg 确实比 png 会多少小一些（甚至很多），原因很简单，jpg 是一种有损压缩的图片存储格式，而 png 则是无损压缩的图片存储格式，显而易见，jpg 会比 png 小，代价也是显而易见的。

可是，这说的是文件存储范畴的事情，它们只存在于文件系统，而非内存或者显存。说得简单一点儿，我有一个极品飞车的免安装硬盘版的压缩包放在我的磁盘里面，这个游戏是不能玩的，我需要先解压，才能玩——jpg 也好，png 也好就是个压缩包的概念，而我们讨论的内存占用则是从使用角度来讨论的。所以，jpg 格式的图片与 png 格式的图片在内存当中不应该有什么不同。

肯定有人有意见，jpg 图片读到内存就是会小，还会给我拿出例子。当然，他说的不一定是错的。因为 jpg 的图片没有 alpha 通道！！所以读到内存的时候如果用 RGB565的格式存到内存，这下大小只有 ARGB8888的一半，能不小么。。。

不过，抛开 Android 这个平台不谈，从出图的角度来看的话，jpg 格式的图片大小也不一定比 png 的小，这要取决于图像信息的内容：JPG 不适用于所含颜色很少、具有大块颜色相近的区域或亮度差异十分明显的较简单的图片。对于需要高保真的较复杂的图像，PNG 虽然能无损压缩，但图片文件较大。

如果仅仅是为了 Bitmap 读到内存中的大小而考虑的话，jpg 也好 png 也好，没有什么实质的差别。但二者的差别主要体现在：

alpha 你是否真的需要？如果需要 alpha 通道，那么没有别的选择，用 png。
你的图色值丰富还是单调？就像刚才提到的，如果色值丰富，那么用jpg，如果作为按钮的背景，请用 png。
对安装包大小的要求是否非常严格？如果你的 app 资源很少，安装包大小问题不是很凸显，看情况选择 jpg 或者 png（不过，我想现在对资源文件没有苛求的应用会很少吧。。）
目标用户的 cpu 是否强劲？jpg 的图像压缩算法比 png 耗时。这方面还是要酌情选择，前几年做了一段时间 Cocos2dx，由于资源非常多，项目组要求统一使用 png，可能就是出于这方面的考虑。

跑题了，我们其实想说的是怎么减少内存占用的。。。

使用inSampleSize

有些朋友一看到这个肯定就笑了。采样嘛，我以前是学信号处理的，一看到 Sample 就抽抽。哈哈开个玩笑，这个采样其实就跟统计学里面的采样是一样的，在保证最终效果满足要求的前提下减少样本规模，方便后续的数据采集和处理。这个方法主要用在图片资源本身较大，或者适当地采样并不会影响视觉效果的条件下，这时候我们输出地目标可能相对较小，对图片分辨率、大小要求不是非常的严格。

举个例子：

我们现在有个需求，要求将一张图片进行模糊，然后作为 ImageView 的 src 呈现给用户，而我们的原始图片大小为 1080*1920，如果我们直接拿来模糊的话，一方面模糊的过程费时费力，另一方面生成的图片又占用内存，实际上在模糊运算过程中可能会存在输入和输出并存的情况，此时内存将会有一个短暂的峰值。

这时候你一定会想到三个字母在你的脑海里挥之不去，它们就是『OOM』。既然图片最终是要被模糊的，也看不太情况，还不如直接用一张采样后的图片，如果采样率为 2，那么读出来的图片只有原始图片的 1/4 大小，真是何乐而不为呢？？

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

不过，inSampleSize的数值不是随意决定的，具体的计算方法可参见此文：http://www.cnblogs.com/kobe8/p/3877125.html，或百度“Android inSampleSize 计算”。

使用矩阵

用到 Bitmap 的地方，总会见到 Matrix。这时候你会想到什么？其实想想，Bitmap 的像素点阵，还不就是个矩阵，真是你中有我，我中有你的交情啊。那么什么时候用矩阵呢？

我信记住一个原则：

大图小用用采样，小图大用用矩阵。

还是用前面模糊图片的例子，我们不是采样了么？内存是小了，可是图的尺寸也小了啊，我要用 Canvas 绘制这张图可怎么办？当然是用矩阵了：

1方式一

Matrix matrix = new Matrix();
matrix.preScale(2, 2, 0f, 0f);
//如果使用直接替换矩阵的话，在Nexus6 5.1.1上必须关闭硬件加速
canvas.concat(matrix);
canvas.drawBitmap(bitmap, 0,0, paint);

需要注意的是：在使用搭载 5.1.1 原生系统的 Nexus6 进行测试时发现，如果使用 Canvas 的 setMatrix 方法，可能会导致与矩阵相关的元素的绘制存在问题，本例当中如果使用 setMatrix 方法，bitmap 将不会出现在屏幕上。因此请尽量使用 canvas 的 scale、rotate 这样的方法，或者使用 concat 方法。

2方式二

Matrix matrix = new Matrix();
matrix.preScale(2, 2, 0, 0);
canvas.drawBitmap(bitmap, matrix, paint);

这样，绘制出来的图就是放大以后的效果了，不过占用的内存却仍然是我们采样出来的大小。如果我要把图片放到 ImageView 当中呢？一样可以，请看：

Matrix matrix = new Matrix();
matrix.postScale(2, 2, 0, 0);
imageView.setImageMatrix(matrix);
imageView.setScaleType(ScaleType.MATRIX);
imageView.setImageBitmap(bitmap);

合理选择Bitmap的像素格式

其实前面我们已经多次提到这个问题。ARGB8888格式的图片，每像素占用 4 Byte，而 RGB565则是 2 Byte。

我们先看下有多少种格式可选：

格式	描述
ALPHA_8	只有一个alpha通道
ARGB_4444	这个从API 13开始不建议使用，因为质量太差
ARGB_8888	ARGB四个通道，每个通道8bit
RGB_565	每个像素占2Byte，其中红色占5bit，绿色占6bit，蓝色占5bit

这几个当中：

- ALPHA8：没必要用，因为我们随便用个颜色就可以搞定的。
- ARGB4444：虽然占用内存只有 ARGB8888 的一半，不过已经被官方嫌弃，失宠了。。『又要占省内存，又要看着爽，臣妾做不到啊T T』。
- ARGB8888：是最常用的，大家应该最熟悉了。
- RGB565：看到这个，我就看到了资源优化配置无处不在，这个绿色。其实如果不需要 alpha 通道，特别是资源本身为 jpg 格式的情况下，用这个格式比较理想。

索引位图(Indexed Bitmap)

索引位图，每个像素只占 1 Byte，不仅支持 RGB，还支持 alpha，而且看上去效果还不错！等等，请收起你的口水，Android 官方并不支持这个。

是的，你没看错，官方并不支持：

public enum Config {
    // these native values must match up with the enum in SkBitmap.h

    ALPHA_8     (2),
    RGB_565     (4),
    ARGB_4444   (5),
    ARGB_8888   (6);
 
    final int nativeInt;
}

不过，Skia 引擎是支持的，不信你再看：

enum Config {
   kNo_Config,   //!< bitmap has not been configured
     kA8_Config,   //!< 8-bits per pixel, with only alpha specified (0 is transparent, 0xFF is opaque)
 
   //看这里看这里！！↓↓↓↓↓
    kIndex8_Config, //!< 8-bits per pixel, using SkColorTable to specify the colors  
    kRGB_565_Config, //!< 16-bits per pixel, (see SkColorPriv.h for packing)
    kARGB_4444_Config, //!< 16-bits per pixel, (see SkColorPriv.h for packing)
    kARGB_8888_Config, //!< 32-bits per pixel, (see SkColorPriv.h for packing)
    kRLE_Index8_Config,
 
    kConfigCount
};

其实 Java 层的枚举变量的 nativeInt 对应的就是 Skia 库当中枚举的索引值，所以，如果我们能够拿到这个索引是不是就可以了？对不起，拿不到。

不过呢，在 png 的解码库里面有这么一段代码：

bool SkPNGImageDecoder::getBitmapColorType(png_structp png_ptr, png_infop info_ptr,
                                       SkColorType* colorTypep,
                                       bool* hasAlphap,
                                       SkPMColor* SK_RESTRICT theTranspColorp) {
png_uint_32 origWidth, origHeight;
int bitDepth, colorType;
png_get_IHDR(png_ptr, info_ptr, &origWidth, &origHeight, &bitDepth,
             &colorType, int_p_NULL, int_p_NULL, int_p_NULL);
 
#ifdef PNG_sBIT_SUPPORTED
  // check for sBIT chunk data, in case we should disable dithering because
  // our data is not truely 8bits per component
  png_color_8p sig_bit;
  if (this->getDitherImage() && png_get_sBIT(png_ptr, info_ptr, &sig_bit)) {
#if 0
    SkDebugf("----- sBIT %d %d %d %d\n", sig_bit->red, sig_bit->green,
             sig_bit->blue, sig_bit->alpha);
#endif
    // 0 seems to indicate no information available
    if (pos_le(sig_bit->red, SK_R16_BITS) &&
        pos_le(sig_bit->green, SK_G16_BITS) &&
        pos_le(sig_bit->blue, SK_B16_BITS)) {
        this->setDitherImage(false);
    }
}
#endif
 
if (colorType == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE) {
    bool paletteHasAlpha = hasTransparencyInPalette(png_ptr, info_ptr);
    *colorTypep = this->getPrefColorType(kIndex_SrcDepth, paletteHasAlpha);
    // now see if we can upscale to their requested colortype
    //这段代码，如果返回false，那么colorType就被置为索引了，那么我们看看如何返回false
    if (!canUpscalePaletteToConfig(*colorTypep, paletteHasAlpha)) {
        *colorTypep = kIndex_8_SkColorType;
    }
} else {
...... 
}
return true;
}

canUpscalePaletteToConfig 函数如果返回false，那么 colorType 就被置为 kIndex_8_SkColorType 了。

static bool canUpscalePaletteToConfig(SkColorType dstColorType, bool srcHasAlpha) {
  switch (dstColorType) {
    case kN32_SkColorType:
    case kARGB_4444_SkColorType:
        return true;
    case kRGB_565_SkColorType:
        // only return true if the src is opaque (since 565 is opaque)
        return !srcHasAlpha;
    default:
        return false;
}
}

如果传入的 dstColorType 是 kRGB_565_SkColorType，同时图片还有 alpha 通道，那么返回 false~~咳咳，那么问题来了，这个dstColorType 是哪儿来的？？就是我们在 decode 的时候，传入的 Options 的 inPreferredConfig。下面是实验时间。

准备：
在 assets 目录当中放了一个叫 index.png 的文件，大小192*192，这个文件是通过 PhotoShop 编辑之后生成的索引格式的图片。

代码：

try {
   Options options = new Options();
   options.inPreferredConfig = Config.RGB_565;
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(getResources().getAssets().open("index.png"), null, options);
   Log.d(TAG, "bitmap.getConfig() = " + bitmap.getConfig());
   Log.d(TAG, "scaled bitmap.getByteCount() = " + bitmap.getByteCount());
   imageView.setImageBitmap(bitmap);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

程序运行在 Nexus6上，由于从 assets 中读取不涉及前面讨论到的 scale 的问题，所以这张图片读到内存以后的大小理论值（ARGB8888）：192 * 192 *4=147456

好，运行我们的代码，看输出的 Config 和 ByteCount：

D/MainActivity: bitmap.getConfig() = null
D/MainActivity: scaled bitmap.getByteCount() = 36864

先说大小为什么只有 36864，我们知道如果前面的讨论是没有问题的话，那么这次解码出来的 Bitmap 应该是索引格式，那么占用的内存只有 ARGB 8888 的1/4是意料之中的；再说 Config 为什么为 null。官方说：

public final Bitmap.Config getConfig ()
Added in API level 1
If the bitmap’s internal config is in one of the public formats, return that config, otherwise return null.

看来这个法子还真行啊，占用内存一下小很多。不过由于官方并未做出支持，因此这个方法有诸多限制，比如不能在 xml 中直接配置，，生成的 Bitmap 不能用于构建 Canvas 等等。

总结

本文主要讨论了如何运行时获取 Bitmap 占用内存的大小，如果事先根据 Bitmap 的格式、读取方式等算出其占用内存的大小，后面又整理了一些常见的 Bitmap 使用建议。突然好像说，是时候研究一下 Skia 引擎了。

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12 楼: Decin · 7 年前

引用：JackJiang 发表于 2017-12-13 12:37
手机屏幕那么小，显示5000*5000以上的分辨率没有意义啊，变通一下嘛

如果做压缩的话, 降低分辨率的话, 就会变模糊呀, 其实想要的效果就是该文章的ios版解决方案, 看来还得自己研究了

11 楼: JackJiang · 7 年前

引用：Decin 发表于 2017-12-13 11:06
对于这个问题, 在网上的资源比较稀少, 苹果官方只有一个很久之前的MRC环境的demo, 但也苦于对CoreGraphic ...

手机屏幕那么小，显示5000*5000以上的分辨率没有意义啊，变通一下嘛

10 楼: Decin · 7 年前

引用：JackJiang 发表于 2017-12-13 10:59
什么样的问题？

对于这个问题, 在网上的资源比较稀少, 苹果官方只有一个很久之前的MRC环境的demo, 但也苦于对CoreGraphic框架不了解, 没能真正运用, 不知道业界像QQ, 微信展示大图的方案是怎么样的

9 楼: Decin · 7 年前

引用：JackJiang 发表于 2017-12-13 10:59
什么样的问题？

就是加载大图的问题

, 项目需要展示大图, 不丢细节的同时做到低内存浏览, 一般显示的是5000*5000以上的分辨率, 也就是很多单反拍摄的照片, 生成位图太大, 在几张切换浏览时大图内存瞬间爆表, 目前还不太懂苹果的渲染系统, 所以想请教前辈

8 楼: JackJiang · 7 年前

引用：Decin 发表于 2017-12-13 10:12
有没有ios版的啊, 目前遇到ios版的问题

什么样的问题？

7 楼: Decin · 7 年前

引用：JackJiang 发表于 2016-03-18 13:45
超过10M图片真不多见，你可以看看Bitmap如何计算内存占用的，估计一样是OOM问题吧
http://www.52im.net/ ...

有没有ios版的啊, 目前遇到ios版的问题

6 楼: 沉浮x · 8 年前

引用：JackJiang 发表于 2016-03-18 13:45
超过10M图片真不多见，你可以看看Bitmap如何计算内存占用的，估计一样是OOM问题吧
http://www.52im.net/ ...

同感！同感！

5 楼: JackJiang · 8 年前

引用：vdreamx 发表于 2016-03-18 05:43
好像图片超过10M都会出现一个瓶颈问题，这个有啥解决方案吗？

超过10M图片真不多见，你可以看看Bitmap如何计算内存占用的，估计一样是OOM问题吧
http://www.52im.net/thread-147-1-1.html

4 楼: vdreamx · 8 年前

好像图片超过10M都会出现一个瓶颈问题，这个有啥解决方案吗？

3 楼: 沉浮x · 8 年前

作者对Bitmap的使用还是深有体会的，看来也是踩了不少坑。

2 楼: 沉浮x · 8 年前

示例代码讲解，其实还不知道该怎么做？
inSampleSize 怎么取值？固定个宽高度，然后用实际宽高度除以宽高度

想了解QQ发送照片的压缩实现...

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使用inSampleSize

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1方式一

2方式二

合理选择Bitmap的像素格式

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