談談 iOS 中圖片的解壓縮

圖片加載的工作流

概括來說,從磁盤中加載一張圖片,并將它顯示到屏幕上,中間的主要工作流如下:

  1. 假設我們使用 +imageWithContentsOfFile: 方法從磁盤中加載一張圖片,這個時候的圖片并沒有解壓縮;
  2. 然后將生成的 UIImage 賦值給 UIImageView ;
  3. 接著一個隱式的 CATransaction 捕獲到了 UIImageView 圖層樹的變化;
  4. 在主線程的下一個 run loop 到來時,Core Animation 提交了這個隱式的 transaction ,這個過程可能會對圖片進行 copy 操作,而受圖片是否字節對齊等因素的影響,這個 copy 操作可能會涉及以下部分或全部步驟:
    a. 分配內存緩沖區用于管理文件 IO 和解壓縮操作;
    b. 將文件數據從磁盤讀到內存中;
    c. 將壓縮的圖片數據解碼成未壓縮的位圖形式,這是一個非常耗時的 CPU 操作;
    d. 最后 Core Animation 使用未壓縮的位圖數據渲染 UIImageView 的圖層。

在上面的步驟中,我們提到了圖片的解壓縮是一個非常耗時的 CPU 操作,并且它默認是在主線程中執行的。那么當需要加載的圖片比較多時,就會對我們應用的響應性造成嚴重的影響,尤其是在快速滑動的列表上,這個問題會表現得更加突出。

為什么需要解壓縮

既然圖片的解壓縮需要消耗大量的 CPU 時間,那么我們為什么還要對圖片進行解壓縮呢?是否可以不經過解壓縮,而直接將圖片顯示到屏幕上呢?答案是否定的。要想弄明白這個問題,我們首先需要知道什么是位圖

A bitmap image (or sampled image) is an array of pixels (or samples). Each pixel represents a single point in the image. JPEG, TIFF, and PNG graphics files are examples of bitmap images.

其實,位圖就是一個像素數組,數組中的每個像素就代表著圖片中的一個點。我們在應用中經常用到的 JPEG 和 PNG 圖片就是位圖。下面,我們來看一個具體的例子,這是一張 PNG 圖片,像素為 30?×?30 ,文件大小為 843B :

我們使用下面的代碼

UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"check_green"];
CFDataRef rawData = CGDataProviderCopyData(CGImageGetDataProvider(image.CGImage));

就可以獲取到這個圖片的原始像素數據,大小為 3600B :

事實上,不管是 JPEG 還是 PNG 圖片,都是一種壓縮的位圖圖形格式。只不過 PNG 圖片是無損壓縮,并且支持 alpha 通道,而 JPEG 圖片則是有損壓縮,可以指定 0-100% 的壓縮比。值得一提的是,在蘋果的 SDK 中專門提供了兩個函數用來生成 PNG 和 JPEG 圖片:

// return image as PNG. May return nil if image has no CGImageRef or invalid bitmap format
UIKIT_EXTERN NSData * __nullable UIImagePNGRepresentation(UIImage * __nonnull image);

// return image as JPEG. May return nil if image has no CGImageRef or invalid bitmap format. compression is 0(most)..1(least)                           
UIKIT_EXTERN NSData * __nullable UIImageJPEGRepresentation(UIImage * __nonnull image, CGFloat compressionQuality);

因此,在將磁盤中的圖片渲染到屏幕之前,必須先要得到圖片的原始像素數據,才能執行后續的繪制操作,這就是為什么需要對圖片解壓縮的原因。

強制解壓縮的原理

既然圖片的解壓縮不可避免,而我們也不想讓它在主線程執行,影響我們應用的響應性,那么是否有比較好的解決方案呢?答案是肯定的。

我們前面已經提到了,當未解壓縮的圖片將要渲染到屏幕時,系統會在主線程對圖片進行解壓縮,而如果圖片已經解壓縮了,系統就不會再對圖片進行解壓縮。因此,也就有了業內的解決方案,在子線程提前對圖片進行強制解壓縮。

而強制解壓縮的原理就是對圖片進行重新繪制,得到一張新的解壓縮后的位圖。其中,用到的最核心的函數是 CGBitmapContextCreate :

轉載:http://blog.leichunfeng.com/blog/2017/02/20/talking-about-the-decompression-of-the-image-in-ios/

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