每个人都要懂的图片压缩,有效解决 Android 程序 OOM

SaxtonNoel 发布于1月前
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每个人都要懂的图片压缩,有效解决 Android 程序 OOM

# 由来

在我们编写 Android 程序的时候,几乎永远逃避不了图片压缩的难题。除了应用图标之外,我们所要显示的图片基本上只有两个来源:

  • 来自网络下载
  • 本地相册中加载

不管是网上下载下来的也好,还是从系统图片库中读取的图片,都有一个相同的特点:像素一帮较高。同时我们都知道, Android 系统分配给我们每个应用的内存是有限的,由于解析、加载一张图片,需要占用的内存大小,是远大于图片自身大小的。所以,这时程序就可能因为占用了过多的内存,从而出现 OOM 现象。那么什么是 OOM 呢?

Exception java.lang.OutOfMemoryError: Failed to allocate a 916 byte allocation with 8388608 free bytes and 369MB until OOM; failed due to fragmentation (required continguous free 65536 bytes for a new buffer where largest contiguous free 32768 bytes)
java.nio.CharBuffer.allocate (CharBuffer.java:54)
java.nio.charset.CharsetDecoder.allocateMore (CharsetDecoder.java:226)
java.nio.charset.CharsetDecoder.decode (CharsetDecoder.java:188)
org.java_websocket.util.Charsetfunctions.stringUtf8 (Charsetfunctions.java:77)
org.java_websocket.WebSocketImpl.decodeFrames (WebSocketImpl.java:375)
org.java_websocket.WebSocketImpl.decode (WebSocketImpl.java:158)
org.java_websocket.client.WebSocketClient.run (WebSocketClient.java:185)
java.lang.Thread.run (Thread.java:818)

OOM 即 OutOfMemory 异常,也就是我们所说的 内存溢出 ,其一般表现为应用闪退等现象。那么我们该如何下手去解决呢?

# 解决方案

首先我们发现,我们所加载的这些图片的分辨率,要比我们手机屏幕高得多,更有甚者,我们在一个拇指大的控件上,去加载一个 4k 大图是完全没有必要的,也就是说,如果我们能让每个控件上都去显示相应大小的图片,那么这个问题也就迎刃而解了

那么,要怎样才能达到图片与控件的对号入座?这时我们就引进了图片压缩的方案:

  • 首先,获得原图片大小
  • 其次,获取控件大小
  • 接着,获取我们图片和控件的比例
  • 最后,根据这一比例,将图片压缩为适合显示的大小

那么就让我们开始吧:

# 获取原图大小

我们都知道, Android 向我们提供了 BitmapFactory 这个类,在这个类中有着诸如: decodeResource() decodeFile() decodeStream() 等:

public static Bitmap decodeResource(Resources res, int id)

public static Bitmap decodeFile(String pathName)

public static Bitmap decodeStream(InputStream is)

其中:

  • decodeResource() : 用于解析资源文件,即 res 文件夹下的图片
  • decodeFile() : 用于解析系统相册中的图片
  • decodeStream() : 用于解析输入输出流中图片通常,是采用 HttpClient 从下载的图片

其他的方法这里就不多说了,因为在源码中我们可有i看到,几乎所有的方法,最后都会将图片解析为流的形式,最后调用 decodeStream() 方法,实例化出我们的 Bitmap 对象。

虽然这些方法对我们是再熟悉不过的了,但对于某些初学者而言,却经常忽略了一个重要的内部类 : BitmapFactory.Options ,然而他确实我们图片压缩必不可少的,为什么需要这个参数呢? Options 的对象用于确定需要生成的 Bitmap 即目标图片的参数。

他的用法很简单,我们先 new 一个 BitmapFactory.Options 对象。再去调用含有 Options 参数的方法,如

public static Bitmap decodeResource(Resources res, int id, Options opts)
public static Bitmap decodeResourceStream(@Nullable Resources res,@Nullable TypedValue value,@Nullable InputStream is, @Nullable Rect pad, @Nullable Options opts)

调用完之后我们发现,除了方法放回给我们一个实例化出来的 Bitmap 图片之外,这个 Options 对象中长度、宽度、类型等等属性,也都被设置成了了我们图片的相应属性。所以,我们很容易想到:通过将 Options 对象传入,来获得图片的原始尺寸,为后期的压缩做准备,说干就干,我们将 Options 对象,和 Resources 中一张 4k 图片的 id 一块传入上诉方法中,来尝试获得它的尺寸,结果我们发现:程序 OOM 崩溃了!

为什么会发生这种情况?首先我们想想我们为什么要获得这个 Options 对象?时为了获得图片的尺寸大小;那我们为什么要获得原图尺寸大小?是为了按照原图尺寸和控件尺寸的比例,将其压缩为适合显示的大小?那我们又为什么要去压缩它为合适的大小呢?是因为如果按照原大小去调用相应的 decode...() 方法解析图片,会导致内存占有率过高触发 OOM 异常,进而导致程序崩溃啊!没想到的是:结果我们为了获得 Options 而调用了相应的 decode...() 方法,的确 Options 是复制了,但由于该方法适用于生成图片,也就是 Bitmap 对象的。所以程序也在解析这张超大图的过程中 OOM 崩溃了

那么难道就没方法了吗?

有的,我之前说过: Option 内部有着众多参数,其中有一个叫做: inJustDecodeBounds 。这个参数默认值为 false 。但如果我们先把这个参数设置为 true 时,该方法便不在会去生成相应的 Bitmap ,而仅仅是去测量图片的各种属性,如长度、宽度、类型等等,然后放回一个 null 。所以,我们很容易想到:可以先通过将 inJustDecodeBounds 的值设为 true ,再去调用相应的相应的 decode...() 方法,最后再将 inJustDecodeBounds 的值改回 false 。这种做法有两个好处:

OOM

但这恰恰是被很多人所忽略的一点。

好了,现在给出具体的实现:

public static void calculateOptionsById(@NonNull Resources res,@NonNull BitmapFactory.Options options, int imgId) {
        BitmapFactory.decodeResource(res, imgId, options);
    }

大家可能发现,这里只将 inJustDecodeBounds 设为 true 却没有改回 false ,这是因为获得 Options 只是图片压缩的第一步,我们在后续方法中将会进行修改

# 如何进行压缩

我们继续看 Options 的构成。我们发现,其中有个名为 inSampleSize 的数据成员,他就是关键所在,那么他有着什么意义呢?

这里我给大家举个例子,比如我这有张 4000*1000 像素的图片:

  • 当我们把 inSampleSize 的值设为 4 时,最后生成出来的图片大小将会是:1000 x 250 像素
  • 当我们把 inSampleSize 的值设为 5 时,最后生成出来的图片大小将会是:800 x 200 像素。这是个什么概念?

这不仅仅是长宽都变为原来四分之一或者五分之一这么简单,而是其图片大小,直接变为原图的 1/(n^2) !也就是说:

  • 如果原图 2MB ,那么当 inSampleSize 赋值为 4 加载时就只需要 0.125MB
  • 那 如果 inSampleSize 赋值为 5 呢?只需要 0.08 MB !连 100k 都不到的小图啊!

那么下面我就给出这个方法的具体实现:

public static int calculateInSamplesizeByOptions(@NonNull BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {
        int inSamplesize   = 1;
        int originalWidth  = options.outWidth;
        int originalHeight = options.outHeight;
        if (originalHeight > reqHeight || originalWidth > reqWidth) {
            int heightRatio = originalHeight / reqHeight;
            int widthRatio  = originalWidth  / reqWidth;
            inSamplesize = heightRatio > widthRatio ? heightRatio : widthRatio;
        }
        return inSamplesize;
    }

我们发现,这里我先计算出了,原图尺寸与目标大小大比例,在三目运算符中,将 inSamplesize 赋值为较大的一个。为什么不用小的那一个呢?这里我就卖个关子,大家可以在评论区中发表自己的想法

# 生成目标图片

经过前面的两个步骤,想必大家已经能勾勒处这最后一步的做法了,思路非常简单:

  1. 先生成一个 Options 对象
  2. 将 Options 的 inJustDecodeBounds 设置为 true
  3. 接着调用方法一 calculateOptionsById 获得原图尺寸到 Options 中
  4. 调用方法三 calculateInSamplesizeByOptions 获得相应的 inSampleSize 对象
  5. 将 Options 的 inJustDecodeBounds 改回 false
  6. 再次调用 decode...() 方法(这里是 decodeResource )获得压缩后的 Bitmap 对象

具体实现如下

public static Bitmap decodeBitmapById (@NonNull Resources res, int resId, int reqWidth, int reqHeight) {
        BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        calculateOptionsById(res, options, resId);
        options.inSampleSize = calculateInSamplesizeByOptions(options, reqWidth, reqHeight);
        options.inJustDecodeBounds = false;
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
        return bitmap;
    }

非常棒,我们赶紧看看效果:

每个人都要懂的图片压缩,有效解决 Android 程序 OOM

太棒了,几乎和原图效果一摸一样,但软件运行的流畅性确大大提高了!但是,这真的就完美了吗?

最求完美的我们可能会有个想法:如果调用我们方法的人,或者说特殊时候的我们。不想用这个已经写好的 decodeBitmapById 方法,而是像自己通过前两个方法: calculateOptionsById calculateInSamplesizeByOptions 来实现图片压缩功能,这是问题就出现了:

  • 调用 calculateOptionsById 前可能忘记,设置 inJustDecodeBound 为 true ,进而导致计算超大图时,直接发生 OOM
  • 调用完 calculateInSamplesizeByOptions 后可能忘记,设置 inJustDecodeBounds 为 false ,进而导致无法获得 Bitmap 对象,一脸懵逼
  • 啥都做了结果调用完 calculateInSamplesizeByOptions 没把没回的值赋给 options.inSampleSize ,白忙活一场

所以,我们需要在优化一下:

首先,在 calculateOptionsById 中,默认将 options.inJustDecodeBounds 设置为 true :

public static void calculateOptionsById(@NonNull Resources res,@NonNull BitmapFactory.Options options, int imgId) {
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeResource(res, imgId, options);
    }

其次,在 calculateInSamplesizeByOptions 最后,默认将 options.inJustDecodeBounds 设置为 false :

public static int calculateInSamplesizeByOptions(@NonNull BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {
        int inSamplesize   = 1;
        int originalWidth  = options.outWidth;
        int originalHeight = options.outHeight;
        if (originalHeight > reqHeight || originalWidth > reqWidth) {
            int heightRatio = originalHeight / reqHeight;
            int widthRatio  = originalWidth  / reqWidth;
            inSamplesize = heightRatio > widthRatio ? heightRatio : widthRatio;
        }
        options.inJustDecodeBounds = false;
        return inSamplesize;
    }

为什么不在该方法后面,对 options.inSampleSize 进行赋值呢?这主要是防止,有时我们可能只想得到计算相应比例来做其他操作,而不想改变原有属性,所以是否赋值,就交给用户去选择吧

# 总结

好了,到这里为止,历时有关图片压缩的所有坑坑洼洼都已经总结好了,我们从头理以边思路:

  1. 借助 options.inJustDecodeBounds 参数赋值 true 时,不生成图片的特性,将原图尺寸保存在 Options 中
  2. 通过 options 中原图尺寸与目标(控件)尺寸的比例,对 options.inSampleSize 进行设置
  3. 生成目标图片
  4. 压缩的问题解决了,但是每次打开图片都压缩也太麻烦了!下面我将针对这个问题进行更有效地解决 ,有兴趣可以继续关注 _yuanhao 的编程世界

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