Bitmap 的加載和 Cache

緩存策略是一個通用的思想，實際開發(fā)中經(jīng)常需要用 Bitmap 做緩存。

12.1 Bitmap 的高效加載

BitmapFactory 類提供了四個加載圖片的方法：

  • decodeFile： 支持從文件系統(tǒng)中加載一個 Bitmap 對象，間接調(diào)用 decodeStream
  • decodeResource：支持從資源中加載一個 Bitmap 對象，間接調(diào)用 decodeStream
  • decodeStream：支持從輸入流中加載一個 Bitmap 對象
  • decodeByteArray：支持從字節(jié)數(shù)組中加載一個 Bitmap 對象

這四類方法最終是在 Android 的底層實現(xiàn)的，對應(yīng)這 BitmapFactory 類的幾個 native 方法。并且都支持使用 BitmapFactory.options 參數(shù)對一個圖片進行采樣縮放。主要是用到它的 inSampleSize 參數(shù)，及采樣率。

一張儲存格式為ARGB8888 的 1024*1024 像素圖片，那么它占有的內(nèi)存是 1024*1024*4 即 4MB。

  • inSampleSize 為1：占有的內(nèi)存是 1024*1024*4 即 4MB。
  • inSampleSize 為2：占有的內(nèi)存是 512*512*4 即 1MB。（1/4）
  • inSampleSize 為4：占有的內(nèi)存是 256*256*4 即 0.25MB。（1/16）

12.2 Android 中的緩存策略

目前常用的一種緩存算法是 LRU（Last Recently Used），LRU 是近期少用算法，它的核心思想是當緩存滿時，會優(yōu)先淘汰那些近期最少使用的緩存對象，采用 LRU 算法的緩存有兩種：

  • LruCache：內(nèi)存緩存

  • DiskLruCache：磁盤緩存

12.2.1 LruCache

LruCache 是一個泛型類，它的內(nèi)部采用 LinkedHashMap 以強引用的方法存儲外界的緩存對象，其提供了 get 和 put 方法。

public class LruCache<K, V> {
    private final LinkedHashMap<K, V> map;
...

  • 強引用：直接對對象引用；

  • 軟引用：當一個對象只有軟引用存在時，系統(tǒng)內(nèi)存不足時就會被 gc 回收；

  • 弱引用：當一個對象只有弱引用存在時，此對象會隨時被 gc 回收；

典型的 LruCache 初始化過程：

// 緩存總?cè)萘?/ 1024 轉(zhuǎn)化 KB 單位
int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
    int cacheSize = maxMemory / 8;
    mMemoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
        @Override
        protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
             // bitmap.getByteCount() / 1024 獲取 bitmap 的占用大小
            return bitmap.getByteCount() / 1024;
        }
    };

只需要提供緩存總?cè)萘看笮〔⒅貙?sizeOf 方法即可。

  • sizeOf：計算緩存對象的大小

12.2.2 DiskLruCache

DiskLruCache 通過將緩存對象寫入文件系統(tǒng)從而實現(xiàn)緩存的效果。DiskLruCache 不是 Android 的一部分，需要另外下載：DiskLruCache.java 源碼 （需要 科學上網(wǎng)），源碼并不能直接在 Android 中使用，還需要修改。修改后的 DiskLruCache.java

1. DiskLruCache 的創(chuàng)建

public static DiskLruCache open(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize)
            throws IOException {

  • directory：磁盤緩存的存儲路徑。

  • SD 上的緩存目錄：/sdcard/Android/data/package_name/cache 目錄，當應(yīng)用被卸載后會被刪除。

  • 其他目錄：應(yīng)用卸載后依然存在，包括 SD 卡上的指定目錄和應(yīng)用 data 中的其他目錄。

  • appVersion：應(yīng)用版本號，一般設(shè)為 1 即可。（作用不大）

  • valueCount：單個節(jié)點對用的版本號，一般設(shè)為 1 即可。

  • maxSize：緩存的總大小，超出這個設(shè)定值后，DiskLruCache 會清除一些緩存。

private static final long DISK_CACHE_SIZE = 1024 * 1024 * 50; // 50M
File diskCacheDir = getDiskCacheDir(mContext, "bitmap");
        if (!diskCacheDir.exists()) {
            diskCacheDir.mkdirs();
        }
 mDiskLruCache = DiskLruCache.open(diskCacheDir, 1, 1, DISK_CACHE_SIZE);

2. DiskLruCache 的緩存添加

DiskLruCache 的緩存添加的操作是通過 Editor 完成的，Editor 表示一個緩存對象的編輯對象，根據(jù) key 通過 edit() 來獲取 Editor 對象

  • edit()：DiskLruCache 不允許同時編輯一個緩存對象，如果這個緩存正在被編輯，那么 edit 會返回 null。

在 Android 中 url 不能直接作為 key，因為 url 中很有可能有特殊字符，一般采用 url 的 md5 值作為 key。
MD5 加密

由于 DiskLruCache.open 方法中設(shè)置一個節(jié)點（valueCount 為 1）只有一個數(shù)據(jù)，因此下面的 DISK_CACHE_INDEX 常量直接設(shè)置為 0 即可：

// hashKeyFormUrl 返回 MD5 算法結(jié)果
String key = hashKeyFormUrl(url);
        //獲取 editor 對象
        DiskLruCache.Editor editor = mDiskLruCache.edit(key);
        if (editor != null) {
            // 創(chuàng)建文件輸出流
            OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(DISK_CACHE_INDEX);
            if (downloadUrlToStream(url, outputStream)) {
             // 提交寫入操作
                editor.commit();
            } else {
             // 回退整個操作
                editor.abort();
            }
            mDiskLruCache.flush();
        }

/**
     * http 下載到磁盤緩存
     */
    public boolean downloadUrlToStream(String urlString,
                                       OutputStream outputStream) {
        HttpURLConnection urlConnection = null;
        BufferedOutputStream out = null;
        BufferedInputStream in = null;

        try {
            final URL url = new URL(urlString);
            urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            in = new BufferedInputStream(urlConnection.getInputStream(),
                    IO_BUFFER_SIZE);
            out = new BufferedOutputStream(outputStream, IO_BUFFER_SIZE);

            int b;
            while ((b = in.read()) != -1) {
                out.write(b);
            }
            return true;
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "downloadBitmap failed." + e);
        } finally {
            if (urlConnection != null) {
                urlConnection.disconnect();
            }
            //關(guān)閉流
            MyUtils.close(out);
            MyUtils.close(in);
        }
        return false;
    }

3. DiskLruCache 的緩存查找

通過 key 得到 snapShot 對象，通過 snapShot 可以獲得緩存的文件輸入流，再轉(zhuǎn)化 bitmap

String key = hashKeyFormUrl(url);
        DiskLruCache.Snapshot snapShot = mDiskLruCache.get(key);
        if (snapShot != null) {
            FileInputStream fileInputStream = (FileInputStream) snapShot.getInputStream(DISK_CACHE_INDEX);
            //該方法返回與此文件輸入流有關(guān)的文件描述符對象
            FileDescriptor fileDescriptor = fileInputStream.getFD();
            //decodeSampledBitmapFromFileDescriptor 封裝了 bitmap 縮放方法。
            bitmap = mImageResizer.decodeSampledBitmapFromFileDescriptor(fileDescriptor,
                    reqWidth, reqHeight);
            if (bitmap != null) {
                addBitmapToMemoryCache(key, bitmap);
            }
        }

FileInputStream 是一種有序的文件流，兩次 decodeStream 調(diào)用會影響了文件流的位置屬性，導(dǎo)致第二次 decodeStream 時得到 null。為了解決這個問題，可以通過文件流來得到它所對應(yīng)的文件描述符，然后通過 BitmapFactory.decodeFileDescriptor 方法來加載一張縮放后的圖片。

public Bitmap decodeSampledBitmapFromFileDescriptor(FileDescriptor fd, int reqWidth, int reqHeight) {
        // First decode with inJustDecodeBounds=true to check dimensions
        final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeFileDescriptor(fd, null, options);

        // Calculate inSampleSize
        options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth,
                reqHeight);

        // Decode bitmap with inSampleSize set
        options.inJustDecodeBounds = false;
        return BitmapFactory.decodeFileDescriptor(fd, null, options);
    }

12.2.3 ImageLoader 的實現(xiàn)

一般來說，一個優(yōu)秀的 ImageLoader 應(yīng)該具備如下功能：

  • 圖片的同步加載；

  • 圖片的異步加載；

  • 圖片的壓縮；

  • 內(nèi)存緩存；

  • 磁盤緩存；

  • 網(wǎng)絡(luò)拉??；

本章源碼 (https://github.com/singwhatiwanna/android-art-res/tree/master/Chapter_12)

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