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解碼

在SDWebImageDownloaderOperation的didCompleteWithError中圖片下載完成，開始解析圖片：

      ......
      dispatch_async(self.coderQueue, ^{
        @autoreleasepool {
            UIImage *image = SDImageLoaderDecodeImageData(imageData, self.request.URL, [[self class] imageOptionsFromDownloaderOptions:self.options], self.context);
            CGSize imageSize = image.size;
            if (imageSize.width == 0 || imageSize.height == 0) {
                [self callCompletionBlocksWithError:[NSError errorWithDomain:SDWebImageErrorDomain code:SDWebImageErrorBadImageData userInfo:@{NSLocalizedDescriptionKey : @"Downloaded image has 0 pixels"}]];
            } else {
                [self callCompletionBlocksWithImage:image imageData:imageData error:nil finished:YES];
            }
            [self done];
        }
    });
      ......

coderQueue是個串行隊列：

_coderQueue = dispatch_queue_create("com.hackemist.SDWebImageDownloaderOperationCoderQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

接下來調用圖片解碼的方法SDImageLoaderDecodeImageData。

先不考慮動圖的解碼，這里首先獲取圖片的scale。scale可以在請求圖片的context中通過SDWebImageContextImageScaleFactor設置。如果沒有特別指定，則通過SDImageScaleFactorForKey(cacheKey)方法獲取。cacheKey默認就是圖片的地址，SDImageScaleFactorForKey根據圖片地址中是否含有@2x、@3x、%402x、%403x來決定圖片的scale，默認是1。

之后調用SDImageCodersManager來解析圖片，將NSData轉為UIImage：

image = [[SDImageCodersManager sharedManager] decodedImageWithData:imageData options:coderOptions];

SDImageCodersManager中有一個數組來保存Decoder：_imageCoders。_imageCoders的初始化：

_imageCoders = [NSMutableArray arrayWithArray:@[[SDImageIOCoder sharedCoder], [SDImageGIFCoder sharedCoder], [SDImageAPNGCoder sharedCoder]]];

默認定義了三個ImageCoder。SDImageCodersManager在解析圖片時會先詢問ImageCoder是否能解碼該格式的圖片：

if ([coder canDecodeFromData:data]) {
  ......

SDImageIOCoder除了WebP之外基本都能解析。

看看SDImageIOCoder解析圖片的方法：

- (UIImage *)decodedImageWithData:(NSData *)data options:(nullable SDImageCoderOptions *)options {
    if (!data) {
        return nil;
    }
    CGFloat scale = 1;
    NSNumber *scaleFactor = options[SDImageCoderDecodeScaleFactor];
    if (scaleFactor != nil) {
        scale = MAX([scaleFactor doubleValue], 1) ;
    }
    
    UIImage *image = [[UIImage alloc] initWithData:data scale:scale];
    image.sd_imageFormat = [NSData sd_imageFormatForImageData:data];
    return image;
}

基本上就是調用了系統利用NSData創建UIImage的方法。

解壓縮

到這里圖片解碼已經完成，得到了UIImage，但這時UIImage還不是位圖，如果要顯示到UIImageView上面，還要經過一次解壓縮。如果我們直接把這個UIImage傳給UIImageView，那UIImageView會幫我們做這個解壓縮的操作，但有可能會卡主線程。如果我們解壓縮完成之后再傳給UIImageView，那圖片顯示的效率會高很多。所以接下來SDWebImage開始對圖片進行解壓縮。我們也可以設置context中的SDWebImageAvoidDecodeImage來禁止自動解壓縮。另外如果是動圖也不會進行解壓縮：

        BOOL shouldDecode = (options & SDWebImageAvoidDecodeImage) == 0;
        if ([image conformsToProtocol:@protocol(SDAnimatedImage)]) {
            // `SDAnimatedImage` do not decode
            shouldDecode = NO;
        } else if (image.sd_isAnimated) {
            // animated image do not decode
            shouldDecode = NO;
        }
              ......

解壓縮在SDImageCoderHelper中的decodedImageWithImage方法進行。首先判斷是否需要進行解壓縮。解壓縮過的或者動圖都不需要解壓。SDWebImage用sd_isDecoded來標記解壓縮過的圖片。

接下來來到下面這個方法，進行解壓縮的操作：

+ (CGImageRef)CGImageCreateDecoded:(CGImageRef)cgImage orientation:(CGImagePropertyOrientation)orientation {
  ......

這個方法不是很長，核心的函數就是CGBitmapContextCreate，這個函數用于創建一個位圖上下文，用來繪制一張寬 width 像素，高 height 像素的位圖：

CGContextRef CGBitmapContextCreate(void *data, size_t width, size_t height, size_t bitsPerComponent, size_t bytesPerRow, CGColorSpaceRef space, uint32_t bitmapInfo);

我們在這個context上繪制的UIImage會被渲染成位圖。

位圖

位圖就是像素數組，每個像素有固定的格式，稱為像素格式，它由以下三個參數決定：

顏色空間
一個像素中每個獨立的顏色分量使用的 bit 數(Bits per component)
透明值（CGBitmapInfo）

顏色空間
顏色空間是對色彩的一種描述方式，主要有6種：RGB、CMY/CMYK、HSV/HSB、HSI/HSL、Lab、YUV/YCbCr。

比如RGB是通過紅綠藍三原色來描述顏色的顏色空間，R=Red、G=Green、B=Blue。RGB顏色空間下，一個像素由R、G、B三個顏色分量表示，每個分量使用的bit 數就是bpc。若每個分量用8位，那么一個像素共用24位表示，24就是像素的深度。

最常用的就是RGB和CMYK。同一個色值在不同的顏色空間下表現出來是不同的顏色。

比如我們拿一個RGB格式的圖片去打印，會發現打印出來的顏色和我們在電腦上面看到的有色差，這就是因為顏色空間不同導致的，因為打印機的顏色空間是CMYK。

PBC
然后這個的PBC就是一個像素中每個獨立的顏色分量使用的 bit 數。

顏色分量是什么？比如RGB是通過紅綠藍三原色來描述顏色的顏色空間，R=Red、G=Green、B=Blue，也就是紅綠藍。RGB顏色空間下，一個像素就由R、G、B三個顏色分量表示，這個就是顏色分量。每個分量使用的bit 數就是bpc。

如果每個分量用8位，那么一個像素共用24位表示，24就是像素的深度。再加上如果有透明度信息，那就是8888，一共有32位也就是4個字節，就是我們前面說的iOS中每個像素所占的字節數。

BitmapInfo
然后還有BitmapInfo。BitmapInfo就是用來說明每個像素中的bits包含了哪些信息。有以下三個方面：

是否包含Alpha通道，如果包含 alpha ，那么 alpha 信息所處的位置，在像素的最低有效位，比如 RGBA ，還是最高有效位，比如 ARGB ；
如果包含 alpha ，那么每個顏色分量是否已經乘以 alpha 的值，這種做法可以加速圖片的渲染時間，因為它避免了渲染時的額外乘法運算。比如，對于 RGB 顏色空間，用已經乘以 alpha 的數據來渲染圖片，每個像素都可以避免 3 次乘法運算，紅色乘以 alpha ，綠色乘以 alpha 和藍色乘以 alpha
顏色分量是否為浮點數

iOS中，alpha通道的布局信息是一個枚舉值 CGImageAlphaInfo ，有以下幾種情況：

typedef CF_ENUM(uint32_t, CGImageAlphaInfo) {
    kCGImageAlphaNone,               /* For example, RGB. */
    kCGImageAlphaPremultipliedLast,  /* For example, premultiplied RGBA */
    kCGImageAlphaPremultipliedFirst, /* For example, premultiplied ARGB */
    kCGImageAlphaLast,               /* For example, non-premultiplied RGBA */
    kCGImageAlphaFirst,              /* For example, non-premultiplied ARGB */
    kCGImageAlphaNoneSkipLast,       /* For example, RBGX. */
    kCGImageAlphaNoneSkipFirst,      /* For example, XRGB. */
    kCGImageAlphaOnly                /* No color data, alpha data only */
};

kCGImageAlphaNone ：無alpha通道
kCGImageAlphaOnly：無顏色數據，只有alpha通道
kCGImageAlphaNoneSkipLast、kCGImageAlphaNoneSkipFirst ：有alpha通道，但是忽略了alpha值，即透明度不起作用。兩者的區別是alpha通道所在的位置
kCGImageAlphaLast、kCGImageAlphaFirst：有alpha通道，且alpha通道起作用，兩者的區別是alpha通道所在的位置不同
kCGImageAlphaPremultipliedLast、kCGImageAlphaPremultipliedFirst ：有alpha通道，且alpha通道起作用。這兩個值的區別是alpha通道坐在的位置不同。和kCGImageAlphaLast、kCGImageAlphaFirst的區別是：帶有Premultiplied，在解壓縮的時候就將透明度乘到每個顏色分量上，這樣渲染的時候就不用再處理alpha通道，提高了渲染的效率。

對于位圖來說，像素格式并不是隨意組合的，目前只支持以下有限的 17 種特定組合：

iOS支持的只有8種，除去無顏色空間的和灰色的之外，只剩下RGB的5種，所有iOS 并不支持 CMYK 的顏色空間。

根據蘋果官方文檔的介紹，如果圖片無alpha通道，則應該使用kCGImageAlphaNoneSkipFirst，如果圖片含alpha通道，則應該使用kCGImageAlphaPremultipliedFirst。

如果我們拿不在列表里面的像素格式去創建位圖上下文會創建失敗，比如下面這中，bpc為8，但bpp為16：

CGBitmapInfo bitmapInfo = kCGBitmapByteOrder16Host;
    bitmapInfo |= hasAlpha ? kCGImageAlphaPremultipliedFirst : kCGImageAlphaNoneSkipFirst;
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL, newWidth, newHeight, 8, 0, [self colorSpaceGetDeviceRGB], bitmapInfo);

這是就會得到以下提示：

CGBitmapContextCreate: unsupported parameter combination: set CGBITMAP_CONTEXT_LOG_ERRORS environmental variable to see the details

看看不同的像素格式下，一個像素是被如何表示的：

image

CGBitmapContextCreate

現在回到系統的CGBitmapContextCreate函數，看看它的參數分別有什么含義：

CGContextRef CGBitmapContextCreate(void *data, size_t width, size_t height, size_t bitsPerComponent, size_t bytesPerRow, CGColorSpaceRef space, uint32_t bitmapInfo);

data：一個指針，它應該指向一塊大小至少為 bytesPerRow * height 字節的內存。如果為 NULL ，那么系統就會為我們自動分配和釋放所需的內存，所以一般指定 NULL 即可。

**bytesPerRow **：位圖的每一行使用的字節數，大小至少為 width * bytes per pixel 字節。
這里為什么需要指定每行所占的字節數呢？因為大家可能覺得直接就是寬度乘以每個像素所占的直接數就行了。但是這里涉及到一個CPU緩存行對齊的問題。

緩存行對齊。每次內存和CPU緩存之間交換數據都是固定大小，cache line就表示這個固定的長度，一般為64個字節。如果我們的數據是它的倍速，那數據的讀取效率就會快很多。

當我們指定 0 時，系統不僅會為我們自動計算，而且還會進行Cache Line Alignment 的優化。

比如我們看一個解壓縮完成的圖片:

這里的row bytes不是540 * 4 = 2160，而是2176，而且2176剛好能被64整除。

space就是顏色空間，前面提到過了，這里就是RGB，因為iOS只支持RGB。

然后就是bitmapInfo。這個參數除了要指定alpha的信息外，就是前面提到的ARGB還是RGBA，另外還需要指定字節順序。

字節順序分為兩種：小端模式和大端模式。它是由枚舉值 CGImageByteOrderInfo 來表示的：

typedef CF_ENUM(uint32_t, CGImageByteOrderInfo) {
    kCGImageByteOrderMask     = 0x7000,
    kCGImageByteOrderDefault  = (0 << 12),
    kCGImageByteOrder16Little = (1 << 12),
    kCGImageByteOrder32Little = (2 << 12),
    kCGImageByteOrder16Big    = (3 << 12),
    kCGImageByteOrder32Big    = (4 << 12)
} CG_AVAILABLE_STARTING(10.0, 2.0);

在iOS中使用的是小端模式，在macOS中使用的是大端模式，為了兼容，使用kCGBitmapByteOrder32Host，32位字節順序，該宏在不同的平臺上面會自動組裝換成不同的模式。32是指數據以32bit為單位(字節順序)。字節順序也以32bit為單位排序。

#ifdef __BIG_ENDIAN__
# define kCGBitmapByteOrder16Host kCGBitmapByteOrder16Big
# define kCGBitmapByteOrder32Host kCGBitmapByteOrder32Big
#else    /* Little endian. */
# define kCGBitmapByteOrder16Host kCGBitmapByteOrder16Little
# define kCGBitmapByteOrder32Host kCGBitmapByteOrder32Little
#endif

下面是SD解壓縮圖片的源碼，拿到位圖的上下文CGContextRef之后，調用CGContextDrawImage進行繪制，然后就可以通過CGBitmapContextCreateImage拿到位圖。

CGBitmapInfo bitmapInfo = kCGBitmapByteOrder32Host;
bitmapInfo |= hasAlpha ? kCGImageAlphaPremultipliedFirst : kCGImageAlphaNoneSkipFirst;
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL, newWidth, newHeight, 8, 0, [self colorSpaceGetDeviceRGB], bitmapInfo);
if (!context) {
    return NULL;
}

// Apply transform
CGAffineTransform transform = SDCGContextTransformFromOrientation(orientation, CGSizeMake(newWidth, newHeight));
CGContextConcatCTM(context, transform);
CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), cgImage); // The rect is bounding box of CGImage, don't swap width & height
CGImageRef newImageRef = CGBitmapContextCreateImage(context);
CGContextRelease(context);

到這里圖片的解壓縮就結束了。

再回到SDWebImage，這里圖片解壓縮結束。

如果再在context中設置了SDWebImageScaleDownLargeImages，那在解壓縮的時候就要做進一步縮放處理。一般來說SDWebImage會保持圖片的原始尺寸，但如果圖片過大且設置了SDWebImageScaleDownLargeImages，則會對圖片進行縮小。這時候會邊解壓縮邊縮小。具體的實現在下面這個方法：

?```objectivec

(UIImage *)decodedAndScaledDownImageWithImage:(UIImage *)image limitBytes:(NSUInteger)bytes {
......


`limitBytes`可以限制圖片的大小，如果傳入0則使用默認值，就是解壓縮后不超過60MB。這里傳入的就是0。

先看看下面這段代碼：

```objectivec
  ......
      CGFloat destTotalPixels;
    CGFloat tileTotalPixels;
    if (bytes > 0) {
      destTotalPixels = bytes / kBytesPerPixel;
        tileTotalPixels = destTotalPixels / 3;
  } else {
        destTotalPixels = kDestTotalPixels;
      tileTotalPixels = kTileTotalPixels;
    }
  ......

這里圖片最大限制為60MB，每個像素占4個字節，1MB就有1024 * 1024個字節，那1MB有1024 * 1024 / 4個像素，所以kDestTotalPixels為1024 * 1024 / 4 * 60，即輸出圖片的像素。

接著根據目標總像素和原圖像素計算目標圖片的尺寸：

    CGSize sourceResolution = CGSizeZero;
    sourceResolution.width = CGImageGetWidth(sourceImageRef);
    sourceResolution.height = CGImageGetHeight(sourceImageRef);
    CGFloat sourceTotalPixels = sourceResolution.width * sourceResolution.height;
  // Determine the scale ratio to apply to the input image
    // that results in an output image of the defined size.
  // see kDestImageSizeMB, and how it relates to destTotalPixels.
    CGFloat imageScale = sqrt(destTotalPixels / sourceTotalPixels);
  CGSize destResolution = CGSizeZero;
    destResolution.width = (int)(sourceResolution.width * imageScale);
  destResolution.height = (int)(sourceResolution.height * imageScale);

然后調用前面提到的CGBitmapContextCreate創建位圖上下文。

CGContextSetInterpolationQuality(destContext, kCGInterpolationHigh);設置圖像插值的質量為高。

接下來開始圖片縮小，算法的基本流程如下：

基本的思想就是每次壓縮一小部分，然后繪制到輸出的上下文中。

每次讀取的大小定義在kSourceImageTileSizeMB中：

/*
 * Defines the maximum size in MB of a tile used to decode image when the flag `SDWebImageScaleDownLargeImages` is set
* Suggested value for iPad1 and iPhone 3GS: 20.
 * Suggested value for iPad2 and iPhone 4: 40.
 * Suggested value for iPhone 3G and iPod 2 and earlier devices: 10.
 */
static const CGFloat kSourceImageTileSizeMB = 20.f;

知道每次讀取的大小，就可以計算每次讀取的像素，接著就可以得到讀取的矩形區域：

        // Now define the size of the rectangle to be used for the
        // incremental blits from the input image to the output image.
        // we use a source tile width equal to the width of the source
        // image due to the way that iOS retrieves image data from disk.
        // iOS must decode an image from disk in full width 'bands', even
        // if current graphics context is clipped to a subrect within that
        // band. Therefore we fully utilize all of the pixel data that results
        // from a decoding opertion by achnoring our tile size to the full
        // width of the input image.
        CGRect sourceTile = CGRectZero;
        sourceTile.size.width = sourceResolution.width;
        // The source tile height is dynamic. Since we specified the size
        // of the source tile in MB, see how many rows of pixels high it
        // can be given the input image width.
        sourceTile.size.height = (int)(tileTotalPixels / sourceTile.size.width );
      sourceTile.origin.x = 0.0f;
        // The output tile is the same proportions as the input tile, but
      // scaled to image scale.
        CGRect destTile;
        destTile.size.width = destResolution.width;
        destTile.size.height = sourceTile.size.height * imageScale;
        destTile.origin.x = 0.0f;

這里為了防止有空隙，每次會重疊兩個像素：

static const CGFloat kDestSeemOverlap = 2.0f;   // the numbers of pixels to overlap the seems where tiles meet.

......
// The source seem overlap is proportionate to the destination seem overlap.
// this is the amount of pixels to overlap each tile as we assemble the ouput image.
float sourceSeemOverlap = (int)((kDestSeemOverlap/destResolution.height)*sourceResolution.height);
......
        
// Add seem overlaps to the tiles, but save the original tile height for y coordinate calculations.
float sourceTileHeightMinusOverlap = sourceTile.size.height;
sourceTile.size.height += sourceSeemOverlap;
destTile.size.height += kDestSeemOverlap;

接下來進入縮小循環：

        for( int y = 0; y < iterations; ++y ) {
            @autoreleasepool {
                sourceTile.origin.y = y * sourceTileHeightMinusOverlap + sourceSeemOverlap;
                destTile.origin.y = destResolution.height - (( y + 1 ) * sourceTileHeightMinusOverlap * imageScale + kDestSeemOverlap);
                sourceTileImageRef = CGImageCreateWithImageInRect( sourceImageRef, sourceTile );
                if( y == iterations - 1 && remainder ) {
                    float dify = destTile.size.height;
                    destTile.size.height = CGImageGetHeight( sourceTileImageRef ) * imageScale;
                  dify -= destTile.size.height;
                    destTile.origin.y += dify;
              }
                CGContextDrawImage( destContext, destTile, sourceTileImageRef );
              CGImageRelease( sourceTileImageRef );
            }
      }

主要是兩個關鍵函數：CGImageCreateWithImageInRect( sourceImageRef, sourceTile )、CGContextDrawImage( destContext, destTile, sourceTileImageRef )。這里因為坐標系的原因，destTile和sourceTile起始點是相反的。

之后就是調用CGBitmapContextCreateImage(destContext)來得到位圖，再創建UIImage即可。

到這里SDWebImageDownloaderOperation中的圖片解壓縮和縮小就結束了。這時結果被返回到SDWebImageManager。

SDWebImageManager在寫入緩存之前，會對圖片做進一步變換處理。我們可以通過context的SDWebImageContextImageTransformer來指定圖片的變換，包括修改圖片大小、圓角剪裁、模糊處理等等。SDWebImage提供了一些默認的變換：

SDImageRoundCornerTransformer
SDImageResizingTransformer
SDImageCroppingTransformer
SDImageFlippingTransformer
SDImageRotationTransformer
SDImageTintTransformer
SDImageBlurTransformer
SDImageFilterTransformer`

還可以用`SDImagePipelineTransformer`組合多個變換。

變換完成后，SDWebImage要把轉換后的UIImage轉為NSData并寫入緩存，此時需要SDImageCodersManager對圖片進行編碼。先看看SDImageIOCoder如何對圖片進行編碼。

在SDImageCoder的encodedDataWithImage方法中：

首先調用以下方法的得到imageDestination:

CGImageDestinationRef CGImageDestinationCreateWithData(CFMutableDataRef data, CFStringRef type, size_t count, CFDictionaryRef options);

參數注釋：

data：The data object to write to. For more information on data objects, see CFData and Data Objects.
type：The uniform type identifier (UTI) of the resulting image file. See Uniform Type Identifiers Overview for a list of system-declared and third-party UTIs.
count：The number of images (not including thumbnail images) that the image file will contain.
options：Reserved for future use. Pass NULL.

接著設置圖片的方向和壓縮質量，

    NSMutableDictionary *properties = [NSMutableDictionary dictionary];
#if SD_UIKIT || SD_WATCH
    CGImagePropertyOrientation exifOrientation = [SDImageCoderHelper exifOrientationFromImageOrientation:image.imageOrientation];
#else
    CGImagePropertyOrientation exifOrientation = kCGImagePropertyOrientationUp;
#endif
    properties[(__bridge NSString *)kCGImagePropertyOrientation] = @(exifOrientation);
  double compressionQuality = 1;
    if (options[SDImageCoderEncodeCompressionQuality]) {
      compressionQuality = [options[SDImageCoderEncodeCompressionQuality] doubleValue];
    }
    properties[(__bridge NSString *)kCGImageDestinationLossyCompressionQuality] = @(compressionQuality);

最后調用CGImageDestinationAddImage壓縮圖片：

CGImageDestinationAddImage(imageDestination, image.CGImage, (__bridge CFDictionaryRef)properties);

到這里圖片轉為NSData就結束了。

接下來看看動圖的解析

這次是SDImageGIFCoder

數字圖像處理之6大顏色空間
像素深度
CGBitmapContextCreate
小端字節序與大端字節序
“字節序”是個什么鬼？
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SDWebImage源碼閱讀-圖片處理(圖片解壓縮)

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解碼

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位圖

CGBitmapContextCreate

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解碼

解壓縮

位圖

CGBitmapContextCreate

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