Android 那些你所不知道的Bitmap对象详解

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我们知道Android系统分配给每个应用程序的内存是有限的，Bitmap作为消耗内存大户，我们对Bitmap的管理稍有不当就可能引发OutOfMemoryError，而Bitmap对象在不同的Android版本中存在一些差异，今天就给大家介绍下这些差异，并提供一些在使用Bitmap的需要注意的地方。

在Android2.3.3(API 10)及之前的版本中，Bitmap对象与其像素数据是分开存储的，Bitmap对象存储在Dalvik heap中，而Bitmap对象的像素数据则存储在Native Memory（本地内存）中或者说Derict Memory（直接内存）中，这使得存储在Native Memory中的像素数据的释放是不可预知的，我们可以调用recycle()方法来对Native Memory中的像素数据进行释放，前提是你可以清楚的确定Bitmap已不再使用了，如果你调用了Bitmap对象recycle()之后再将Bitmap绘制出来，就会出现"Canvas: trying to use a recycled bitmap"错误，而在Android3.0(API 11)之后，Bitmap的像素数据和Bitmap对象一起存储在Dalvik heap中，所以我们不用手动调用recycle()来释放Bitmap对象，内存的释放都交给垃圾回收器来做，也许你会问，为什么我在显示Bitmap对象的时候还是会出现OutOfMemoryError呢？

在说这个问题之前我顺便提一下，在Android2.2(API 8)之前，使用的是Serial垃圾收集器，从名字可以看出这是一个单线程的收集器，这里的”单线程"的意思并不仅仅是使用一个CPU或者一条收集线程去收集垃圾，更重要的是在它进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，Android2.3之后，这种收集器就被代替了，使用的是并发的垃圾收集器，这意味着我们的垃圾收集线程和我们的工作线程互不影响。

简单的了解垃圾收集器之后，我们对上面的问题举一个简单的例子，假如系统启动了垃圾回收线程去收集垃圾，而此时我们一下子产生大量的Bitmap对象，此时是有可能会产生OutOfMemoryError，因为垃圾回收器首先要判断某个对象是否还存活(JAVA语言判断对象是否存活使用的是根搜索算法 GC Root Tracing)，然后利用垃圾回收算法来对垃圾进行回收，不同的垃圾回收器具有不同的回收算法，这些都是需要时间的， 发生OutOfMemoryError的时候，我们要明确到底是因为内存泄露(Memory Leak)引发的还是内存溢出(Memory overflow)引发的，如果是内存泄露我们需要利用工具(比如MAT)查明内存泄露的代码并进行改正，如果不存在泄露，换句话来说就是内存中的对象确实还必须活着，那我们可以看看是否可以通过某种途径，减少对象对内存的消耗，比如我们在使用Bitmap的时候，应该根据View的大小利用BitmapFactory.Options计算合适的inSimpleSize来对Bitmap进行相对应的裁剪，以减少Bitmap对内存的使用，如果上面都做好了还是存在OutOfMemoryError(一般这种情况很少发生)的话，那我们只能调大Dalvik heap的大小了，在Android 3.1以及更高的版本中，我们可以在AndroidManifest.xml的application标签中增加一个值等于“true”的android:largeHeap属性来通知Dalvik虚拟机应用程序需要使用较大的Java Heap，但是我们也不鼓励这么做。

在Android 2.3及以下管理Bitmap

从上面我们知道，在Android2.3及以下我们推荐使用recycle()方法来释放内存，我们在使用ListView或者GridView的时候，该在什么时候去调用recycle()呢？这里我们用到引用计数，使用一个变量(dispalyRefCount)来记录Bitmap显示情况，如果Bitmap绘制在View上面displayRefCount加一, 否则就减一, 只有在displayResCount为0且Bitmap不为空且Bitmap没有调用过recycle()的时候，我们才需求对该Bitmap对象进行recycle()，所以我们需要用一个类来包装下Bitmap对象，代码如下

[java]  view plain copy

1. package com.example.bitmap;  
2.   
3. import android.content.res.Resources;  
4. import android.graphics.Bitmap;  
5. import android.graphics.drawable.BitmapDrawable;  
6.   
7. public class RecycleBitmapDrawable extends BitmapDrawable {  
8.     private int displayResCount = 0;  
9.     private boolean mHasBeenDisplayed;  
10.   
11.     public RecycleBitmapDrawable(Resources res, Bitmap bitmap) {  
12.         super(res, bitmap);  
13.     }  
14.       
15.       
16.     /** 
17.      * @param isDisplay 
18.      */  
19.     public void setIsDisplayed(boolean isDisplay){  
20.         synchronized (this) {  
21.             if(isDisplay){  
22.                 mHasBeenDisplayed = true;  
23.                 displayResCount ++;  
24.             }else{  
25.                 displayResCount --;  
26.             }  
27.         }  
28.           
29.         checkState();  
30.           
31.     }  
32.       
33.     /** 
34.      * 检查图片的一些状态，判断是否需要调用recycle 
35.      */  
36.     private synchronized void checkState() {  
37.         if (displayResCount <= 0 && mHasBeenDisplayed  
38.                 && hasValidBitmap()) {  
39.             getBitmap().recycle();  
40.         }  
41.     }  
42.       
43.       
44.     /** 
45.      * 判断Bitmap是否为空且是否调用过recycle() 
46.      * @return 
47.      */  
48.     private synchronized boolean hasValidBitmap() {  
49.         Bitmap bitmap = getBitmap();  
50.         return bitmap != null && !bitmap.isRecycled();  
51.     }  
52.   
53. }  

除了上面这个RecycleBitmapDrawable之外呢，我们还需要一个自定义的ImageView来控制什么时候显示Bitmap以及什么时候隐藏Bitmap对象

[java]  view plain copy

1. package com.example.bitmap;  
2.   
3. import android.content.Context;  
4. import android.graphics.drawable.Drawable;  
5. import android.graphics.drawable.LayerDrawable;  
6. import android.util.AttributeSet;  
7. import android.widget.ImageView;  
8.   
9. public class RecycleImageView extends ImageView {  
10.     public RecycleImageView(Context context) {  
11.         super(context);  
12.     }  
13.   
14.     public RecycleImageView(Context context, AttributeSet attrs) {  
15.         super(context, attrs);  
16.     }  
17.   
18.     public RecycleImageView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyle) {  
19.         super(context, attrs, defStyle);  
20.     }  
21.   
22.     @Override  
23.     public void setImageDrawable(Drawable drawable) {  
24.         Drawable previousDrawable = getDrawable();  
25.         super.setImageDrawable(drawable);  
26.           
27.         //显示新的drawable  
28.         notifyDrawable(drawable, true);  
29.   
30.         //回收之前的图片  
31.         notifyDrawable(previousDrawable, false);  
32.     }  
33.   
34.     @Override  
35.     protected void onDetachedFromWindow() {  
36.         //当View从窗口脱离的时候,清除drawable  
37.         setImageDrawable(null);  
38.   
39.         super.onDetachedFromWindow();  
40.     }  
41.   
42.     /** 
43.      * 通知该drawable显示或者隐藏 
44.      *  
45.      * @param drawable 
46.      * @param isDisplayed 
47.      */  
48.     public static void notifyDrawable(Drawable drawable, boolean isDisplayed) {  
49.         if (drawable instanceof RecycleBitmapDrawable) {  
50.             ((RecycleBitmapDrawable) drawable).setIsDisplayed(isDisplayed);  
51.         } else if (drawable instanceof LayerDrawable) {  
52.             LayerDrawable layerDrawable = (LayerDrawable) drawable;  
53.             for (int i = 0, z = layerDrawable.getNumberOfLayers(); i < z; i++) {  
54.                 notifyDrawable(layerDrawable.getDrawable(i), isDisplayed);  
55.             }  
56.         }  
57.     }  
58.   
59. }  

这个自定类也比较简单，重写了setImageDrawable()方法，在这个方法中我们先获取ImageView上面的图片，然后通知之前显示在ImageView的Drawable不在显示了，Drawable会判断是否需要调用recycle()，当View从Window脱离的时候会回调onDetachedFromWindow()，我们在这个方法中回收显示在ImageView的图片，具体的使用方法

[java]  view plain copy

1. ImageView imageView = new ImageView(context);  
2.         imageView.setImageDrawable(new RecycleBitmapDrawable(context.getResource(), bitmap));  

只需要用RecycleBitmapDrawable包装Bitmap对象，然后设置到ImageView上面就可以啦，具体的内存释放我们不需要管，是不是很方便呢？这是在Android2.3以及以下的版本管理Bitmap的内存。

在Android 3.0及以上管理Bitmap

由于在Android3.0及以上的版本中，Bitmap的像素数据也存储在Dalvik heap中，所以内存的管理就直接交给垃圾回收器了，我们并不需要手动的去释放内存，而今天讲的主要是BitmapFactory.Options.inBitmap的这个字段，假如这个字段被设置了，我们在解码Bitmap的时候，他会去重用inBitmap设置的Bitmap，减少内存的分配和释放，提高了应用的性能，然而在Android 4.4之前，BitmapFactory.Options.inBitmap设置的Bitmap必须和我们需要解码的Bitmap的大小一致才行，在Android4.4以后，BitmapFactory.Options.inBitmap设置的Bitmap大于或者等于我们需要解码的Bitmap的大小就OK了，我们先假设一个场景，还是在使用ListView，GridView去加载大量的图片，为了提高应用的效率，我们通常会做相对应的内存缓存和硬盘缓存，这里我们只说内存缓存，而内存缓存官方推荐使用LruCache, 注意LruCache只是起到缓存数据作用，并没有回收内存。一般我们的代码会这么写

[java]  view plain copy

1. package com.example.bitmap;  
2.   
3. import java.lang.ref.SoftReference;  
4. import java.util.Collections;  
5. import java.util.HashSet;  
6. import java.util.Iterator;  
7. import java.util.Set;  
8.   
9. import android.annotation.TargetApi;  
10. import android.graphics.Bitmap;  
11. import android.graphics.Bitmap.Config;  
12. import android.graphics.BitmapFactory;  
13. import android.graphics.drawable.BitmapDrawable;  
14. import android.os.Build;  
15. import android.os.Build.VERSION_CODES;  
16. import android.support.v4.util.LruCache;  
17.   
18. public class ImageCache {  
19.     private final static int MAX_MEMORY = 4 * 102 * 1024;  
20.     private LruCache<String, BitmapDrawable> mMemoryCache;  
21.   
22.     private Set<SoftReference<Bitmap>> mReusableBitmaps;  
23.   
24.     private void init() {  
25.         if (hasHoneycomb()) {  
26.             mReusableBitmaps = Collections  
27.                     .synchronizedSet(new HashSet<SoftReference<Bitmap>>());  
28.         }  
29.   
30.         mMemoryCache = new LruCache<String, BitmapDrawable>(MAX_MEMORY) {  
31.   
32.             /** 
33.              * 当保存的BitmapDrawable对象从LruCache中移除出来的时候回调的方法 
34.              */  
35.             @Override  
36.             protected void entryRemoved(boolean evicted, String key,  
37.                     BitmapDrawable oldValue, BitmapDrawable newValue) {  
38.   
39.                 if (hasHoneycomb()) {  
40.                     mReusableBitmaps.add(new SoftReference<Bitmap>(oldValue  
41.                             .getBitmap()));  
42.                 }  
43.             }  
44.   
45.         };  
46.     }  
47.   
48.       
49.     /** 
50.      * 从mReusableBitmaps中获取满足 能设置到BitmapFactory.Options.inBitmap上面的Bitmap对象 
51.      * @param options 
52.      * @return 
53.      */  
54.     protected Bitmap getBitmapFromReusableSet(BitmapFactory.Options options) {  
55.         Bitmap bitmap = null;  
56.   
57.         if (mReusableBitmaps != null && !mReusableBitmaps.isEmpty()) {  
58.             synchronized (mReusableBitmaps) {  
59.                 final Iterator<SoftReference<Bitmap>> iterator = mReusableBitmaps  
60.                         .iterator();  
61.                 Bitmap item;  
62.   
63.                 while (iterator.hasNext()) {  
64.                     item = iterator.next().get();  
65.   
66.                     if (null != item && item.isMutable()) {  
67.                         if (canUseForInBitmap(item, options)) {  
68.                             bitmap = item;  
69.                             iterator.remove();  
70.                             break;  
71.                         }  
72.                     } else {  
73.                         iterator.remove();  
74.                     }  
75.                 }  
76.             }  
77.         }  
78.         return bitmap;  
79.     }  
80.   
81.     /** 
82.      * 判断该Bitmap是否可以设置到BitmapFactory.Options.inBitmap上 
83.      *  
84.      * @param candidate 
85.      * @param targetOptions 
86.      * @return 
87.      */  
88.     @TargetApi(VERSION_CODES.KITKAT)  
89.     public static boolean canUseForInBitmap(Bitmap candidate,  
90.             BitmapFactory.Options targetOptions) {  
91.   
92.         // 在Anroid4.4以后，如果要使用inBitmap的话，只需要解码的Bitmap比inBitmap设置的小就行了，对inSampleSize  
93.         // 没有限制  
94.         if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT) {  
95.             int width = targetOptions.outWidth / targetOptions.inSampleSize;  
96.             int height = targetOptions.outHeight / targetOptions.inSampleSize;  
97.             int byteCount = width * height  
98.                     * getBytesPerPixel(candidate.getConfig());  
99.             return byteCount <= candidate.getAllocationByteCount();  
100.         }  
101.   
102.         // 在Android  
103.         // 4.4之前，如果想使用inBitmap的话，解码的Bitmap必须和inBitmap设置的宽高相等，且inSampleSize为1  
104.         return candidate.getWidth() == targetOptions.outWidth  
105.                 && candidate.getHeight() == targetOptions.outHeight  
106.                 && targetOptions.inSampleSize == 1;  
107.     }  
108.   
109.     /** 
110.      * 获取每个像素所占用的Byte数 
111.      *  
112.      * @param config 
113.      * @return 
114.      */  
115.     public static int getBytesPerPixel(Config config) {  
116.         if (config == Config.ARGB_8888) {  
117.             return 4;  
118.         } else if (config == Config.RGB_565) {  
119.             return 2;  
120.         } else if (config == Config.ARGB_4444) {  
121.             return 2;  
122.         } else if (config == Config.ALPHA_8) {  
123.             return 1;  
124.         }  
125.         return 1;  
126.     }  
127.   
128.     @TargetApi(VERSION_CODES.HONEYCOMB)  
129.     public static boolean hasHoneycomb() {  
130.         return Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB;  
131.     }  
132.   
133. }  

上面只是一些事例性的代码，将从LruCache中移除的BitmapDrawable对象的弱引用保存在一个set中，然后从set中获取满足BitmapFactory.Options.inBitmap条件的Bitmap对象用来提高解码Bitmap性能，使用如下

[java]  view plain copy

1. public static Bitmap decodeSampledBitmapFromFile(String filename,  
2.             int reqWidth, int reqHeight) {  
3.   
4.         final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();  
5.         ...  
6.         BitmapFactory.decodeFile(filename, options);  
7.         ...  
8.   
9.         // If we're running on Honeycomb or newer, try to use inBitmap.  
10.         if (ImageCache.hasHoneycomb()) {  
11.              options.inMutable = true;  
12.   
13.                 if (cache != null) {  
14.                     Bitmap inBitmap = cache.getBitmapFromReusableSet(options);  
15.   
16.                     if (inBitmap != null) {  
17.                         options.inBitmap = inBitmap;  
18.                     }  
19.                 }  
20.         }  
21.         ...  
22.         return BitmapFactory.decodeFile(filename, options);  
23.     }  

通过这篇文章你是不是对Bitmap对象有了更进一步的了解，在应用加载大量的Bitmap对象的时候，如果你做到上面几点，我相信应用发生OutOfMemoryError的概率会很小，并且性能会得到一定的提升，我经常会看到一些同学在评价一个图片加载框架好不好的时候，比较片面的以自己使用过程中是否发生OutOfMemoryError来定论，当然经常性的发生OutOfMemoryError你应该先检查你的代码是否存在问题，一般一些比较成熟的框架是不存在很严重的问题，毕竟它也经过很多的考验才被人熟知的，今天的讲解就到这里了，有疑问的同学可以在下面留言！