Android Bitmap 研究与思考（上篇）

转载请标明出处：http://blog.csdn.net/zhaoyanjun6/article/details/107951273
本文出自【赵彦军的博客】

做Android 6年来，一直都没有对 Bitmap 做过深入研究。最近的工作需要，我认真的研究了一下Bitmap , 了却了多年的心愿。

本次研究的东西比较多，建议先收藏，再看。

补充：关于 bitmap 压缩问题，可以看看 Android Bitmap 研究与思考（中篇）

文章目录

一：Bitmap 是什么？
二：bitmap 到底占用多少内存？
- 内存计算
三：Bitmap 尺寸怎么算？
- 实验1：
- 实验2
- 实验3
- 实验4
四：什么是 DPI ？
五：什么是 PPI ？
六：Android 系统 DPI 分级
七：不同密度下的图片内存占用怎么计算
- 实验1：把图片放在 xxhdpi
- 实验2：把图片放在 xhdpi
- 实验3：把图片放在 hdpi
- 实验4：把图片放在 xxxhdpi

一：Bitmap 是什么？

从字面的意思上可以理解为 位图 。

在Android中是一种存储像素的数据结构，通过这个对象可以得到一系列的图像属性。还可以对图像进行旋转，切割，放大，缩小等操作。

我画了一张像素图，大家理解一下。

我们一般说说的手机分辨率 1080 * 1920 ，就代表手机屏幕横向是 1080 个像素点，竖向是 1920 个像素点，整个手机的像素点是两者相乘为 2073600 个像素点。

从代码上来讲 ，Bitmap 是一个 final 类，实现了 Parcelable 接口，因此不能被继承。Bitmap只有一个构造方法，且该构造方法是私有的，所以无法通过 new 的方式来建一个 Bitmap。

在 Android 中，bitmap 只是一个存储像素信息的对象，是内存虚构出来的。

二：bitmap 到底占用多少内存？

首先我们先来看看怎么创建一个 bitmap ，上面我们已经提到过，无法通过 new 的方式创建Bitmap 对象。幸运的是 Bitmap 提供了多个静态方法。

可以看到除了createBitmap(Bitmap src) 和 createBitmap( Picture source) 这两个方法外，其他的方法都是需要一个 Config 参数。

Bitmap.Config google官方描述为：

Possible bitmap configurations. A bitmap configuration describes how pixels are stored. This affects the quality (color depth) as well as the ability to display transparent/translucent colors.

Bitmap.Config 描述了像素的存储方式，这会影响质量（颜色深度）以及显示透明/半透明颜色的能力。在Bitmap.Config文档中我们看到四个枚举变量。

 public enum Config {ALPHA_8     (1),/*** Each pixel is stored on 2 bytes and only the RGB channels are* encoded: red is stored with 5 bits of precision (32 possible* values), green is stored with 6 bits of precision (64 possible* values) and blue is stored with 5 bits of precision.** This configuration can produce slight visual artifacts depending* on the configuration of the source. For instance, without* dithering, the result might show a greenish tint. To get better* results dithering should be applied.** This configuration may be useful when using opaque bitmaps* that do not require high color fidelity.** <p>Use this formula to pack into 16 bits:</p>* <pre class="prettyprint">* short color = (R & 0x1f) << 11 | (G & 0x3f) << 5 | (B & 0x1f);* </pre>*/RGB_565     (3),/*** Each pixel is stored on 2 bytes. The three RGB color channels* and the alpha channel (translucency) are stored with a 4 bits* precision (16 possible values.)** This configuration is mostly useful if the application needs* to store translucency information but also needs to save* memory.** It is recommended to use {@link #ARGB_8888} instead of this* configuration.** Note: as of {@link android.os.Build.VERSION_CODES#KITKAT},* any bitmap created with this configuration will be created* using {@link #ARGB_8888} instead.** @deprecated Because of the poor quality of this configuration,*             it is advised to use {@link #ARGB_8888} instead.*/@DeprecatedARGB_4444   (4),/*** Each pixel is stored on 4 bytes. Each channel (RGB and alpha* for translucency) is stored with 8 bits of precision (256* possible values.)** This configuration is very flexible and offers the best* quality. It should be used whenever possible.** <p>Use this formula to pack into 32 bits:</p>* <pre class="prettyprint">* int color = (A & 0xff) << 24 | (B & 0xff) << 16 | (G & 0xff) << 8 | (R & 0xff);* </pre>*/ARGB_8888   (5),/*** Each pixels is stored on 8 bytes. Each channel (RGB and alpha* for translucency) is stored as a* {@link android.util.Half half-precision floating point value}.** This configuration is particularly suited for wide-gamut and* HDR content.** <p>Use this formula to pack into 64 bits:</p>* <pre class="prettyprint">* long color = (A & 0xffff) << 48 | (B & 0xffff) << 32 | (G & 0xffff) << 16 | (R & 0xffff);* </pre>*/RGBA_F16    (6),/*** Special configuration, when bitmap is stored only in graphic memory.* Bitmaps in this configuration are always immutable.** It is optimal for cases, when the only operation with the bitmap is to draw it on a* screen.*/HARDWARE    (7);final int nativeInt;private static Config sConfigs[] = {null, ALPHA_8, null, RGB_565, ARGB_4444, ARGB_8888, RGBA_F16, HARDWARE};Config(int ni) {this.nativeInt = ni;}static Config nativeToConfig(int ni) {return sConfigs[ni];}}

ALPHA_8 ：

每个像素都存储为单个半透明（alpha）通道。
这对于例如有效存储蒙版非常有用。
不存储颜色信息。
使用此配置，每个像素需要1个字节的内存。

说白了就是：这种模式每个像素只存储一个透明度值，不会存储其他颜色信息。所以我们在创建蒙版的时候，推荐使用这种模式。每个像素占 8 位，也就是 1 个字节。

ARGB_4444 ：

即A=4，R=4，G=4，B=4，那么一个像素点占4+4+4+4=16位 , 也就是每个像素占 2 个字节。

ARGB_8888 ：

即A=8，R=8，G=8，B=8，那么一个像素点占8+8+8+8=32位, 也就是一个像素占 4 个字节。

RGB_565 ：

即R=5，G=6，B=5，没有透明度，那么一个像素点占5+6+5=16位, 也就是一个像素占 2 个字节。

内存计算

我们知道了，每种模式下，每个像素所占用的内存，就能很清楚的算清楚，每个bitmap 所占用的内存。比如:

Bitmap bitmap =  Bitmap.createBitmap(1024,1024, Bitmap.Config.ARGB_8888);

我们创建了一个 bitmap ，宽 1024 个像素，高 1024 个像素，模式 ARGB_8888 。所以我们很容易算出：

这个bitmap 总共像素总量为：1024 x 1024
每个像素占用的内存为 4 个 byte
整个bitmap 占用内存为：1024 x 1024 x 4 , 单位字节 byte 。换算为（1024 x 4 ) kb = 4 M

最后算出这个bigmap 占用内存为 4 M 。

总结：

在 bitmap 存储模式相同的情况下，尺寸越大，占用内存越大。因为尺寸越大，bigmap 总像素点越多。
在 bitmap 尺寸相同的情况下，ARGB_8888 占用内存 > ARGB_4444 占用内存 = RGB_565 占用内存 > ARGB_4444 占用内存。

三：Bitmap 尺寸怎么算？

在第二部分，我们知道了 bitmap 占用的内存 = bitmap 总像素个数 x 单个像素占用的内存。

其中，单个像素占用的内存由存储模式决定，比如 Config.ARGB_8888 。
而 bitmap 的总像素 = bitmap 宽度 x bitmap 高度 。

现在我们要弄清楚 bitmap 尺寸怎么计算?

首先上一段代码，计算ImageView中加载图片的具体尺寸和内存占用大小。

import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.drawable.BitmapDrawable;
import android.graphics.drawable.Drawable;
import android.util.Log;
import android.widget.ImageView;/*** @author yanjun.zhao* @time 2020/8/13 7:51 PM* @desc*/
class Util {/**** 计算ImageView中加载图片的具体尺寸和内存占用大小* @param imageView*/public static void calculateBitmapInfo(ImageView imageView) {Drawable drawable = imageView.getDrawable();if (drawable != null) {BitmapDrawable bitmapDrawable = (BitmapDrawable) drawable;Bitmap bitmap = bitmapDrawable.getBitmap();Log.d("bitmap--", " bitmap width = " + bitmap.getWidth() + " bitmap height = " + bitmap.getHeight());Log.d("bitmap--", " memory usage = " + bitmap.getAllocationByteCount());/**bitmap.getByteCount()方法不再使用*/} else {Log.d("bitmap--", "drawable is null!");}}
}

实验1：

我们做个试验，现在布局中定义个 ImageView , 尺寸是 100 dp x 100 dp

 <ImageViewandroid:id="@+id/image"android:layout_width="100dp"android:layout_height="100dp" />

给 imageView 设置一个图片，名字是 image.png , 尺寸是 300 x 300 。

 <ImageViewandroid:id="@+id/image"android:src="@drawable/image"android:layout_width="100dp"android:layout_height="100dp" />

然后输出 bitmap 宽高和占用内存。

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import com.example.myview.util.Utils
import kotlinx.android.synthetic.main.activity_main.*class MainActivity : AppCompatActivity() {override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)setContentView(R.layout.activity_main)//计算bitmap 宽高和占用内存Util.calculateBitmapInfo(image)}
}

在红米4 手机上输出：

bitmap--:  bitmap width = 1200 bitmap height = 1200
bitmap--:  memory usage = 5760000

在我的杂牌手机上输出：

bitmap--:  bitmap width = 600 bitmap height = 600
bitmap--:  memory usage = 1440000

至此，我们可以得出结论：

使用相同尺寸的图片放在 drawable 目录下，用 ImageView 加载出来。在不同的手机上，获取的 bitmap 宽高是不一样的，bitmap 所占用的内存也是不一样的。

查阅 ImageView 源码，发现 ImageView中图片是以 Bitmap 形式保存在内存中；查阅 Bitmap 源码，发现图像在内存中的实际 bitmap 尺寸和图像的原始尺寸(withPixel * heightPixel)，资源文件像素密度(sourcedensity)以及目标手机的像素密度(targetDensity)有密不可分的关系。

其中 sourceDensity>>1 部分是为了对 targetDensity/sourceDensity 进行四舍五入

综上，

结论1： ImageView中显示图像对内存的占用与原始图像尺寸，资源文件的dpi，以及实际设备的dpi有密切的关系，与图像在UI上实际显示的尺寸无关。只放置单 dpi 资源文件，对不同设备加载过程中的内存占用无影响。

实验2

测试方案：将尺寸为图片A(尺寸60*60 大小2.02K)放入drawable和drawable-xxhdpi文件夹，图片显示尺寸采用wrap_content，分别用mate 9手机进行测试；

测试结果：内存占用分别为129600Byte和14400Byte，图片在ImageView中的bitmap尺寸为180 * 180和 60 * 60；

结果分析：相同的图片放在不同的 drawable 目录下，bitmap 宽高不一样，bitmap 占用的内存也不一样。内存占用与图片的原始尺寸没有关系，与 bitmap尺寸有密切的关系。

实验3

测试方案：将尺寸为图片A(尺寸60 x 60 ，大小2.02K)放入drawable-xxhdpi文件夹，图片显示尺寸设置为30dp * 30dp和 60dp * 60dp，分别用mate 9手机进行测试；

测试结果：内存占用均为14400Byte，bitmap尺寸均为60*60；

结果分析：说明内存占用与图片的实际显示尺寸没有关系。

实验4

测试方案：将尺寸为图片A(尺寸 60 x 60 大小 2.02K )，图片B(尺寸 60 x 60 ，大小1.63K)，将图片均放入drawable-xxhdpi文件夹，图片显示尺寸采用wrap_content，用华为mate 9(xxhdpi)手机进行测试；

测试结果：二者内存占用均为14400Byte，bitmap尺寸为 60 x 60；

结果分析：说明内存占用单独与图片原始大小没有关系。

四：什么是 DPI ？

先放一个维基百科链接 DPI

DPI（英语：Dots Per Inch，每英寸点数）是一个量度单位，用于点阵数字图像，意思是指每一英寸长度中，取样或可显示或输出点的数目。如：打印机输出可达600DPI的分辨率，表示打印机可以在每一平方英寸的面积中可以输出600X600＝360000个输出点。

打印机所设置之分辨率的DPI值越高，印出的图像会越精细。打印机通常可以调校分辨率。例如撞针打印机，分辨率通常是60至90 DPI。喷墨打印机则可达1200 DPI，甚至9600 DPI。激光打印机则有600至1200 DPI。

一般显示器为96 DPI，印刷所需位图的DPI数则视印刷网线数而定。一般150线印刷质量需要350 DPI的位图。而这里的D（dot）就是像素（pixel）。

五：什么是 PPI ？

每英寸像素（英语：Pixels Per Inch，缩写：PPI），又被称为像素密度，是一个表示打印图像或显示器单位面积上像素数量的指数。一般用来计量电脑显示器，电视机和手持电子设备屏幕的精细程度。通常情况下，每英寸像素值越高，屏幕能显示的图像也越精细。

电脑与手机屏幕的每英寸像素值取决于尺寸和分辨率，通常指的就是每英寸上的像素点数。同样的一台显示器，如果分辨率设置的不同，像素点数也不同。分辨率越高，每英寸像素值也越高。

六：Android 系统 DPI 分级

根据屏幕每英寸像素值的不同，Android系统的开发者将平板电脑和手机的屏幕分成五类：

随着屏幕技术的发展，出现了比 xxhdpi 更高密度的屏幕 xxxhdpi

名称	显示等级	每英寸像素
XXXHDPI	超超高像素密度	每英寸大约640像素（192 x 192 px ）

七：不同密度下的图片内存占用怎么计算

往下阅读前，可以首先阅读郭霖的博客：
Android drawable微技巧，你所不知道的drawable的那些细节

在郭神的文章中，讨论了图片放在不同的 dpi 目录下，ImageView 会被缩放，ImageView 的宽高会改变。但是文章中没有谈论的是 ImageView 宽高改变了，ImageView 中的 bitmap 宽高会不会改变，因为 bitmap 的宽高会直接影响到所占用内存的大小。

我们先来做个实验，首先计算出当前手机屏幕密度，计算方法是：

var phoneDpi = resources.displayMetrics.densityDpi

计算的结果是 480 ，可以看出来，我的手机屏幕密是 超高像素密度 , 对应的是 xxhdpi

我现在有一张图片 image.png，尺寸是300 x 300 。

条件：ImageView 的宽高是 wrap_content

 <ImageViewandroid:id="@+id/image"android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content"android:src="@drawable/image" />

实验1：把图片放在 xxhdpi

获取 bitmap 的宽高和占用内存

bitmap_width = 300 bitmap_height = 300
memory_usage = 360000

图片放在 xxhdpi , 屏幕上显示的是原图的大小，原来的尺寸是多少，在屏幕上就会显示多少。获取的 bitmap 宽高也是原图的宽高，尺寸没有发生变化，所占内存也没有变化

实验2：把图片放在 xhdpi

获取 bitmap 的宽高和占用内存

bitmap_width = 300 bitmap_height = 300
memory_usage = 360000

图片放在 xhdpi 获取的 bitmap 宽高和 xxhdpi 一样，内存占用也一样。

实验3：把图片放在 hdpi

获取 bitmap 的宽高和占用内存

bitmap_width = 300 bitmap_height = 300
memory_usage = 360000

图片放在 hdpi 获取的 bitmap 宽高和 xxhdpi 、 xhdpi 一样，内存占用也一样。

实验4：把图片放在 xxxhdpi

获取 bitmap 的宽高和占用内存

bitmap_width = 225 bitmap_height = 225
memory_usage = 202500

图片放在 xxxhdpi 获取的 bitmap 宽高都比原图要小，占用内存也小了。小了多少是怎么计算的。

bitmap宽度 = （手机屏幕密度 / 图片所在目录像素密度） * 原图宽度

结合到本例就是：

手机屏幕密度 = 480
图片放在 xxxhdpi , 像素密度 =  640
原图宽度 = 300 带入公式就是： bitmap 宽度 = （480 / 640 ） * 300  = 225 bitmap的模式是：Config.ARGB_888，每个像素占用 4 个bit
bitmap占用内存：225 x 225 x 4 = 202500

同理，bitmap 的高度也是这样计算的。

那么问题来了，为什么放在 xxxhdpi 目录下，bitmap 的尺寸发生了变化，而放在 hdpi 、xhdpi bitmap 的尺寸却没有发生变化？？？