浅析IM即时通讯开发中Bitmap到底占用多大内存?

本文涉及到屏幕密度的讨论,这里先要搞清楚 DisplayMetrics 的两个变量,简单来说,可以理解为 density 的数值是 1dp=density px;densityDpi 是屏幕每英寸对应多少个点(不是像素点),在 DisplayMetrics 当中,这两个的关系是线性的:为了不引起混淆,本文所有提到的密度除非特别说明,都指的是 densityDpi,当然如果你愿意,也可以用 density 来说明问题。另外,本文的依据主要来自 android 5.0 的源码,其他版本可能略有出入。

系统已提供Bitmap内存占用计算方法

做移动客户端开发的朋友们肯定都因为图头疼过,说起来曾经还有过 leader 因为组里面一哥们在工程里面加了一张 jpg 的图发脾气的事儿,哈哈。为什么头疼呢?吃内存呗,时不时还给你来个 OOM 冲冲喜,让你的每一天过得有滋有味(真是没救了)。那每次工程里面增加一张图片的时候,我们都需要关心这货究竟要占多大的坑,占多大呢?

Android API 有个方便的计算方法:
    
public final int getByteCount() {
    // int result permits bitmaps up to 46,340 x 46,340
    return getRowBytes() * getHeight();
}

通过这个方法,我们就可以获取到一张 Bitmap 在运行时到底占用多大内存了。

举个例子:
一张522x686 的 PNG 图片,我把它放到 drawable-xxhdpi 目录下,在三星s6上加载,占用内存2547360B,就可以用这个方法获取到。

Bitmap内存占用是按什么策略计算出来的?

每次都问 Bitmap 你到底多大啦。。感觉怪怪的,毕竟我们不能总是去问,而不去搞清楚它为嘛介么大吧。能不能给它算个命,算算它究竟多大呢?当然是可以的,很简单嘛,我们直接顺藤摸瓜,找出真凶,哦不,找出答案。

1getByteCount

getByteCount 的源码我们刚刚已经认识了,当我们问 Bitmap 大小的时候,这孩子也是先拿到出生年月日,然后算出来的,那么问题来了,getHeight 就是图片的高度(单位:px),getRowBytes 是什么?
    
public final int getrowBytes() {
   if (mRecycled) {
          Log.w(TAG, "Called getRowBytes() on a recycle()'d bitmap! This is undefined behavior!");
   }
   return nativeRowBytes(mFinalizer.mNativeBitmap);
}

额,感觉太对了啊,要 JNI 了。由于在下 C++ 实在用得少,每次想起 JNI 都请想象脑门磕墙的场景,不过呢,毛爷爷说过,一切反动派都是纸老虎~与nativeRowBytes 对应的函数如下。

Bitmap.cpp:

static jint Bitmap_rowBytes(JNIEnv* env, jobject, jlong bitmapHandle) {
     SkBitmap* bitmap = reinterpret_cast<SkBitmap*>(bitmapHandle)
     return static_cast<jint>(bitmap->rowBytes());
}

等等,我们好像发现了什么,原来 Bitmap 本质上就是一个 SkBitmap。。而这个 SkBitmap 也是大有来头,不信你瞧:Skia。啥也别说了,赶紧瞅瞅 SkBitmap。

SkBitmap.h:

/** Return the number of bytes between subsequent rows of the bitmap. */
size_t rowBytes() const { return fRowBytes; }

好,跟踪到这里,我们发现 ARGB_8888(也就是我们最常用的 Bitmap 的格式)的一个像素占用 4byte,那么 rowBytes 实际上就是 4*width bytes。

那么结论出来了,一张 ARGB_8888 的 Bitmap 占用内存的计算公式:bitmapInRam = bitmapWidth*bitmapHeight *4 bytes。说到这儿你以为故事就结束了么?有本事你拿去试,算出来的和你获取到的总是会差个倍数,为啥呢?还记得我们最开始给出的那个例子么?

一张522*686的 PNG 图片,我把它放到 drawable-xxhdpi 目录下,在三星s6上加载,占用内存2547360B,就可以用这个方法获取到。即时通讯聊天软件app开发可以加蔚可云的v:weikeyun24咨询


然而公式计算出来的可是1432368B。。。

Density


知道我为什么在举例的时候那么费劲的说放到xxx目录下,还要说用xxx手机么?你以为 Bitmap 加载只跟宽高有关么?Naive。还是先看代码,我们读取的是 drawable 目录下面的图片,用的是 decodeResource 方法,该方法本质上就两步:
 

  • 读取原始资源,这个调用了 Resource.openRawResource 方法,这个方法调用完成之后会对 TypedValue 进行赋值,其中包含了原始资源的 density 等信息;
  • 调用 decodeResourceStream 对原始资源进行解码和适配。这个过程实际上就是原始资源的 density 到屏幕 density 的一个映射。


原始资源的 density 其实取决于资源存放的目录(比如 xxhdpi 对应的是480),而屏幕 density 的赋值,请看下面这段代码。

所以我们就很容易的看到,Option.inScreenDensity 这个值没有被初始化,而实际上后面我们也会看到这个值根本不会用到;我们最应该关心的是什么呢?是 inDensity 和 inTargetDensity,这两个值与下面 cpp 文件里面的 density 和 targetDensity 相对应——重复一下,inDensity 就是原始资源的 density,inTargetDensity 就是屏幕的 density。

紧接着,用到了 nativeDecodeStream 方法,不重要的代码直接略过,直接给出最关键的 doDecode 函数的代码。

注意到其中有个 density 和 targetDensity,前者是 decodingBitmap 的 density,这个值跟这张图片的放置的目录有关(比如 hdpi 是240,xxhdpi 是480),这部分代码我跟了一下,太长了,就不列出来了。

targetDensity 实际上是我们加载图片的目标 density,这个值的来源我们已经在前面给出了,就是 DisplayMetrics 的 densityDpi,如果是三星s6那么这个数值就是640。sx 和sy 实际上是约等于 scale 的,因为 scaledWidth 和 scaledHeight 是由 width 和 height 乘以 scale 得到的。我们看到 Canvas放大了 scale 倍,然后又把读到内存的这张 bitmap 画上去,相当于把这张 bitmap 放大了 scale 倍。

再来看我们的例子:

一张522*686的PNG 图片,我把它放到 drawable-xxhdpi 目录下,在三星s6上加载,占用内存2547360B,其中 density 对应 xxhdpi 为480,targetDensity 对应三星s6的密度为640: 522/480 * 640 * 686/480 *640 * 4 = 2546432B

精度

越来越有趣了是不是,你肯定会发现我们这么细致的计算还是跟获取到的数值不一样!为什么呢?由于结果已经非常接近,我们很自然地想到精度问题。来,再把上面这段代码中的一句拿出来看看:

outputBitmap->setInfo(SkImageInfo::Make(scaledWidth, scaledHeight,
            colorType, decodingBitmap.alphaType()));

我们看到最终输出的 outputBitmap 的大小是scaledWidth*scaledHeight,我们把这两个变量计算的片段拿出来给大家一看就明白了:
    
if (willScale && decodeMode != SkImageDecoder::kDecodeBounds_Mode) {
    scaledWidth = int(scaledWidth * scale + 0.5f);
    scaledHeight = int(scaledHeight * scale + 0.5f);
}

在我们的例子中:

scaledWidth = int( 522 * 640 / 480f + 0.5) = int(696.5) = 696
scaledHeight = int( 686 * 640 / 480f + 0.5) = int(915.16666…) = 915

下面就是见证奇迹的时刻:

915 * 696 * 4 = 2547360

有木有很兴奋!有木有很激动!!写到这里,突然想起《STL源码剖析》一书的扉页,侯捷先生只写了一句话:“源码之前,了无秘密”。

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