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Android 開發中經常考慮的一個問題就是 OOM(Out Of Memory)，也就是記憶體溢位，一方面大量載入圖片時有可能出現 OOM， 通過取樣壓縮圖片可避免 OOM，另一方面，如一張 1024 x 768 畫素的影象被縮略顯示在 128 x 96 的 ImageView 中，這種做法顯然是不值得的，可通過取樣載入一個合適的縮小版本到記憶體中，以減小記憶體的消耗，Bitmap 的優化主要有兩個方面如下，一是有效的處理較大的點陣圖，二是點陣圖的快取，其中點陣圖快取對應文章如下：

• Bitmap之記憶體快取和磁碟快取詳解

這篇文章主要側重於如何有效的處理較大的點陣圖。

此外，在 Android 中按照點陣圖取樣的方法載入一個縮小版本到記憶體中應該考慮因素？

1. 估計載入完整影象所需要的記憶體
2. 載入這個圖片所需的空間帶給其程式的其他記憶體需求
3. 載入圖片的目標 ImageView 或 UI 元件的尺寸
4. 當前裝置的螢幕尺寸或密度

點陣圖取樣

影象有不同的形狀的和大小，讀取較大的圖片時會耗費記憶體。讀取一個位圖的尺寸和型別，為了從多種資源建立一個位圖，BitmapFactory 類提供了許多解碼的方法，根據影象資料資源選擇最合適的解碼方法，這些方法試圖請求分配記憶體來構造點陣圖，因此很容易導致 OOM 異常。每種型別的解碼方法都有額外的特徵可以讓你通過 BitMapFactory.Options 類指定解碼選項。當解碼時設定 inJustDecodeBounds 為true，可在不分配記憶體之前讀取影象的尺寸和型別，下面的程式碼實現了簡單的點陣圖取樣：

/**
  * 點陣圖取樣
  * @param res
  * @param resId
  * @return
  */
public Bitmap decodeSampleFromResource(Resources res, int resId){
    //BitmapFactory建立設定選項
    BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    //設定取樣比例
    options.inSampleSize = 200;
    Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(res,resId,options);
    return bitmap;
}
 

注意：其他 decode... 方法與 decodeResource 類似，這裡都以 decodeRedource 為例。

實際使用時，必須根據具體的寬高要求計算合適的 inSampleSize 來進行點陣圖的取樣，比如，將一個解析度為 2048 x 1536 的影象使用 inSampleSize 值為 4 去編碼產生一個 512 x 384 的影象，這裡假設點陣圖配置為 ARGB_8888，載入到記憶體中僅僅是 0.75M 而不是原來的 12M，關於影象所佔記憶體的計算將在下文中介紹，下面是根據所需寬高進行計算取樣比例的計算方法：

/**
 * 1.計算點陣圖取樣比例
 *
 * @param option
 * @param reqWidth
 * @param reqHeight
 * @return
 */
public int calculateSampleSize(BitmapFactory.Options option, int reqWidth, int reqHeight) {
    //獲得圖片的原寬高
    int width = option.outWidth;
    int height = option.outHeight;

    int inSampleSize = 1;
    if (width > reqWidth || height > reqHeight) {
        if (width > height) {
            inSampleSize = Math.round((float) height / (float) reqHeight);
        } else {
            inSampleSize = Math.round((float) width / (float) reqWidth);
        }
    }
    return inSampleSize;
}

/**
 * 2.計算點陣圖取樣比例
 * @param options
 * @param reqWidth
 * @param reqHeight
 * @return
 */
public int calculateSampleSize1(BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {

    //獲得圖片的原寬高
    int height = options.outHeight;
    int width = options.outWidth;

    int inSampleSize = 1;
    if (height > reqHeight || width > reqWidth) {
        // 計算出實際寬高和目標寬高的比率
        final int heightRatio = Math.round((float) height / (float) reqHeight);
        final int widthRatio = Math.round((float) width / (float) reqWidth);
        /**
         * 選擇寬和高中最小的比率作為inSampleSize的值，這樣可以保證最終圖片的寬和高
         * 一定都會大於等於目標的寬和高。
         */
        inSampleSize = heightRatio < widthRatio ? heightRatio : widthRatio;
    }
    return inSampleSize;
}

獲得取樣比例之後就可以根據所需寬高處理較大的圖片了，下面是根據所需寬高計算出來的 inSampleSize 對較大點陣圖進行取樣：

/**
 * 點陣圖取樣
 * @param resources
 * @param resId
 * @param reqWidth
 * @param reqHeight
 * @return
 */
public Bitmap decodeSampleFromBitmap(Resources resources, int resId, int reqWidth, int reqHeight) {
    //建立一個位圖工廠的設定選項
    BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    //設定該屬性為true,解碼時只能獲取width、height、mimeType
    options.inJustDecodeBounds = true;
    //解碼
    BitmapFactory.decodeResource(resources, resId, options);
    //計算取樣比例
    int inSampleSize = options.inSampleSize = calculateSampleSize(options, reqWidth, reqHeight);
    //設定該屬性為false，實現真正解碼
    options.inJustDecodeBounds = false;
    //解碼
    Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, resId, options);
    return bitmap;
}

在解碼過程中使用了 BitmapFactory.decodeResource() 方法，具體如下：

/**
 * 解碼指定id的資原始檔
 */
public static Bitmap decodeResource(Resources res, int id, BitmapFactory.Options opts) {
    ...
    /**
     * 根據指定的id開啟資料流讀取資源，同時為TypeValue進行復制獲取原始資源的density等資訊
     * 如果圖片在drawable-xxhdpi，那麼density為480dpi
     */
    is = res.openRawResource(id, value);
    //從輸入流解碼出一個Bitmap物件，以便根據opts縮放相應的點陣圖
    bm = decodeResourceStream(res, value, is, null, opts);
    ...
}

顯然真正解碼的方法應該是 decodeResourceStream() 方法，具體如下：

/**
 * 從輸入流中解碼出一個Bitmap，並對該Bitmap進行相應的縮放
 */
public static Bitmap decodeResourceStream(Resources res, TypedValue value,
                     InputStream is, Rect pad, BitmapFactory.Options opts) {

    if (opts == null) {
        //建立一個預設的Option物件
        opts = new BitmapFactory.Options();
    }

    /**
     * 如果設定了inDensity的值，則按照設定的inDensity來計算
     * 否則將資原始檔夾所表示的density設定inDensity
     */
    if (opts.inDensity == 0 && value != null) {
        final int density = value.density;
        if (density == TypedValue.DENSITY_DEFAULT) {
            opts.inDensity = DisplayMetrics.DENSITY_DEFAULT;
        } else if (density != TypedValue.DENSITY_NONE) {
            opts.inDensity = density;
        }
    }

    /**
     * 同理，也可以通過BitmapFactory.Option物件設定inTargetDensity
     * inTargetDensity 表示densityDpi，也就是手機的density
     * 使用DisplayMetrics物件.densityDpi獲得
     */
    if (opts.inTargetDensity == 0 && res != null) {
        opts.inTargetDensity = res.getDisplayMetrics().densityDpi;
    }
    //decodeStream()方法中呼叫了native方法
    return decodeStream(is, pad, opts);
}

設定完 inDensity 和 inTargetDensity 之後呼叫了 decodeStream() 方法，該方法返回完全解碼後的 Bitmap 物件，具體如下：

/**
 * 返回解碼後的Bitmap,
 */
public static Bitmap decodeStream(InputStream is, Rect outPadding, BitmapFactory.Options opts) {
    ...
    bm = nativeDecodeAsset(asset, outPadding, opts);
    //呼叫了native方法：nativeDecodeStream(is, tempStorage, outPadding, opts);
    bm = decodeStreamInternal(is, outPadding, opts);
    Set the newly decoded bitmap's density based on the Options
    //根據Options設定最新解碼的Bitmap
    setDensityFromOptions(bm, opts);
    ...
    return bm;
}

顯然，decodeStream() 方法主要呼叫了本地方法完成 Bitmap 的解碼，跟蹤原始碼發現 nativeDecodeAsset() 和 nativeDecodeStream() 方法都呼叫了 dodecode() 方法，doDecode 方法關鍵程式碼如下：

/**
 * BitmapFactory.cpp 原始碼
 */
static jobject doDecode(JNIEnv*env, SkStreamRewindable*stream, jobject padding, jobject options) {
    ...
    if (env -> GetBooleanField(options, gOptions_scaledFieldID)) {
        const int density = env -> GetIntField(options, gOptions_densityFieldID);
        const int targetDensity = env -> GetIntField(options, gOptions_targetDensityFieldID);
        const int screenDensity = env -> GetIntField(options, gOptions_screenDensityFieldID);
        if (density != 0 && targetDensity != 0 && density != screenDensity) {
            //計算縮放比例
            scale = (float) targetDensity / density;
        }
    }
    ...
    //原始Bitmap
    SkBitmap decodingBitmap;
    ...

    //原始點陣圖的寬高
    int scaledWidth = decodingBitmap.width();
    int scaledHeight = decodingBitmap.height();

    //綜合density和targetDensity計算最終寬高
    if (willScale && decodeMode != SkImageDecoder::kDecodeBounds_Mode) {
        scaledWidth = int(scaledWidth * scale + 0.5f);
        scaledHeight = int(scaledHeight * scale + 0.5f);
    }
    ...
    //x、y方向上的縮放比例，大概與scale相等
    const float sx = scaledWidth / float(decodingBitmap.width());
    const float sy = scaledHeight / float(decodingBitmap.height());
    ...
    //將canvas放大scale，然後繪製Bitmap
    SkCanvas canvas (outputBitmap);
    canvas.scale(sx, sy);
    canvas.drawARGB(0x00, 0x00, 0x00, 0x00);
    canvas.drawBitmap(decodingBitmap, 0.0f, 0.0f, & paint);
}

上面程式碼能看到縮放比例的計算，以及 density 與 targetDensity 對 Bitmap 寬高的影響，實際上間接影響了 Bitmap 在所佔記憶體的大小，這個問題會在下文中舉例說明，注意 density 與當前 Bitmap 所對應資原始檔（圖片）的目錄有關，如有一張圖片位於 drawable-xxhdpi 目錄中，其對應的 Bitmap 的 density 為 480dpi，而 targetDensity 就是 DisPlayMetric 的 densityDpi，也就是手機螢幕代表的 density。那麼怎麼檢視 Android 中本地的 native 方法的實現呢，連結如下：
BitmapFactory.cpp，直接搜尋 native 方法的方法名即可，可以試一下咯。

Bitmap 記憶體計算

首先貢獻一張大圖 6000 x 4000 ,圖片接近 12M，【可在公眾號零點小築索要】 當直接載入這張圖片到記憶體中肯定會發生 OOM，當然通過適當的點陣圖取樣縮小圖片可避免 OOM，那麼 Bitmap 所佔記憶體又如何計算呢，一般情況下這樣計算：

Bitmap Memory = widthPix * heightPix * 4

可使用 bitmap.getConfig() 獲取 Bitmap 的格式，這裡是 ARGB_8888 ，這種 Bitmap 格式下一個畫素點佔 4 個位元組，所以要 x 4，如果將圖片放置在 Android 的資原始檔夾中，計算方式如下：

scale = targetDensity / density
widthPix = originalWidth * scale
heightPix = orignalHeight * scale
Bitmap Memory = widthPix * scale * heightPix * scale * 4

上述簡單總結了一下 Bitmap 所佔記憶體的計算方式，驗證時可使用如下方法獲取 Bitmap 所佔記憶體大小：

BitmapMemory = bitmap.getByteCount()

由於選擇的這張圖片直接載入會導致 OOM，所以下文的事例中都是先採樣壓縮，然後在進行 Bitmap 所佔記憶體的計算。

直接取樣

這種方式就是直接指定取樣比例 inSampleSize 的值，然後先採樣然後計算取樣後的記憶體，這裡指定 inSampleSize 為200。

1. 將該圖片放在 drawable-xxhdpi 目錄中，此時 drawable-xxhdpi 所代表的 density 為 480(density)，我的手機螢幕所代表的 density 是 480(targetDensity)，顯然，此時 scale 為1，當然首先對圖片進行取樣，然後將圖片載入到記憶體中， 此時 Bitmap 所佔記憶體記憶體為：

inSampleSize = 200
scale = targetDensity / density} = 480 / 480 = 1
widthPix = orignalScale * scale = 6000 / 200 * 1 = 30 
heightPix = orignalHeight * scale = 4000 / 200 * 1 = 20
Bitmap Memory =  widthPix * heightPix * 4 = 30 * 20 * 4 = 2400(Byte)

2. 將圖片放在 drawable-xhdpi 目錄中，此時 drawable-xhdpi 所代表的 density 為 320，我的手機螢幕所代表的 density 是 480(targetDensity)，將圖片載入到記憶體中，此時 Bitmap 所代表的記憶體為：

inSampleSize = 200
scale = targetDensity / density = 480 / 320
widthPix = orignalWidth * scale = 6000 / 200 * scale = 45
heightPix = orignalHeight * scale = 4000 / 200 * 480 / 320 = 30
Bitmap Memory =  widthPix * scale * heightPix * scale * 4 = 45 * 30 * 4 = 5400(Byte) 

計算取樣

這種方式就是根據請求的寬高計算合適的 inSampleSize，而不是隨意指定 inSampleSize，實際開發中這種方式最常用，這裡請求寬高為100x100，具體 inSampleSize 計算在上文中已經說明。

1. 將圖片放在 drawable-xxhdpi 目錄中，此時 drawable-xxhdpi 所代表的 density 為 480，我的手機螢幕所代表的 density 是 480(targetDensity)，將圖片載入到記憶體中，此時 Bitmap 所代表的記憶體為：

inSampleSize = 4000 / 100 = 40
scale = targetDensity / density = 480 / 480 = 1
widthPix = orignalWidth * scale = 6000 / 40 * 1 = 150      
heightPix = orignalHeight * scale = 4000 / 40 * 1 = 100
BitmapMemory = widthPix * scale * heightPix * scale * 4 = 60000(Byte)

2. 將圖片放在 drawable-xhdpi 目錄中，此時 drawable-xhdpi 所代表的 density 為 320，我的手機螢幕所代表的 density 是 480(targetDensity)，將圖片載入到記憶體中，此時 Bitmap 所代表的記憶體為：

inSampleSize = 4000 / 100 = 40
scale = targetDensity / density = 480 / 320
widthPix = orignalWidth * scale = 6000 / 40 * scale = 225
heightPix = orignalHeight * scale = 4000 / 40 * scale = 150
BitmapMemory = widthPix * heightPix * 4 = 225 * 150 * 4 = 135000(Byte)

點陣圖取樣及 Bitmap 在不同情況下所佔記憶體的計算大概過程如上所述。

測試效果

測試效果圖參考如下：

drawable-xhdpi	drawable-xxhdpi

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