Android 毫分缕析！说说图片加载的整个过程 前言

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前言

  • 最近我负责了一些相册相关的需求，在完成业务的同时，也希望对图片加载的过程有更深入的认识；
  • 在这篇文章里，我将从源码上探讨 图片加载 的过程，文章中引用的核心源码我已经进行了简化与梳理，相信能极大减低你的学习成本。如果能帮上忙，请务必点赞加关注，这真的对我非常重要。

相关文章

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  1. 图片解码选项

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arduino复制代码public static class Options {

public Bitmap inBitmap;
public boolean inMutable;
public boolean inJustDecodeBounds;
public boolean inPremultiplied;
public int inDensity;
public int inTargetDensity;
public int inScreenDensity; // 用不到
public boolean inScaled;
public int inSampleSize;
public int outWidth;
public int outHeight;
public Bitmap.Config outConfig;
public ColorSpace outColorSpace;
}
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ini复制代码public Options() {
    inScaled = true;
    inPremultiplied = true;
}

  1. 图片资源加载过程概述

现在，我们来看加载图片资源的入口方法：

BitmapFactory.java

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csharp复制代码入口方法 1
public static Bitmap decodeResource(Resources res, int id) {
    return decodeResource(res, id, null);
}

入口方法 2（已简化）
public static Bitmap decodeResource(Resources res, int id, Options opts) {
    1、匹配资源 id，打开 InputStream
    final TypedValue value = new TypedValue();
    InputStream is = res.openRawResource(id, value);

    2、解码资源，返回 Bitmap
    return decodeResourceStream(res, value, is, null, opts);
}

可以看到，两个入口方法的区别在于是否传入Options，在 第 5 节 我会讲到 通过配置Options来自定义解码，目前我们先当opts == null。

简化后的decodeResource(...)非常清晰，无非是分为两个步骤：

  • 1、匹配资源，打开 InputStream
  • 2、解码资源，返回 Bitmap

  1. 步骤一：匹配资源，打开 InputStream

这个步骤主要完成 从资源 id（一个 int 值）定位到具体某一个文件夹下的资源：

ResourcesImpl.java

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less复制代码-> 1、匹配资源 id，打开 InputStream

最终调用到（已简化）：
InputStream openRawResource(@RawRes int id, TypedValue value) {
    1.1 匹配资源
    getValue(id, value, true);
    
    1.2 打开输入流
    return mAssets.openNonAsset(value.assetCookie, value.string.toString(),
                    AssetManager.ACCESS_STREAMING);
}

-> 1.1 
void getValue(@AnyRes int id, TypedValue outValue, boolean resolveRefs) {
    1.1.1 查找资源 id，并将相关信息存储在 outValue
    boolean found = mAssets.getResourceValue(id, 0, outValue, resolveRefs);
    if (!found) {
        1.1.2 资源未找到，抛出异常
        throw new NotFoundException("Resource ID #0x" + Integer.toHexString(id));
    }
}

AssetManager.java

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java复制代码-> 1.1.1
boolean getResourceValue(@AnyRes int resId, int densityDpi, TypedValue outValue, boolean resolveRefs) {
    final int cookie = nativeGetResourceValue(mObject, resId, (short) densityDpi, outValue, resolveRefs);
    if (cookie <= 0) {
        return false;
    }
    return true;
}

AssetManager.cpp

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scss复制代码static jint NativeGetResourceValue(JNIEnv* env, jclass /*clazz*/, jlong ptr, jint resid,
                                   jshort density, jobject typed_value,
                                   jboolean resolve_references) {
    匹配过程略，见下图...
    return CopyValue(env, cookie, value, ref, flags, &selected_config, typed_value);
}

static jint CopyValue(JNIEnv* env, ...jobject out_typed_value) {
    ...
    if (config != nullptr) {
        关键信息：将文件夹对应的 density 保存在 TypeValue 中
        env->SetIntField(out_typed_value, gTypedValueOffsets.mDensity, config->density);
    }
    return static_cast<jint>(ApkAssetsCookieToJavaCookie(cookie));
}

以上代码已经非常简化了，主要关注以下几点：

  • 在 1.1.1 分支，查找资源 id，并将相关信息存储在 outValue，其中比较关键的信息是：将文件夹对应的 densityDpi 保存在 TypeValue 中（这个值在下一节会用到）；
  • 匹配过程比较冗长，直接看示意图：


引用自 blog.csdn.net/xuaho0907/a… —— 爱吃冰淇淋的羊驼

  1. 步骤二：解码资源，返回 Bitmap

在上一步匹配资源中，我们已经获得 InputStream & TypedValue（带有文件夹对应的 densityDpi），这一步我们将对图片资源进行解码，decodeResourceStream()代码如下：

BitmapFactory.java

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ini复制代码-> 2、解码资源，返回 Bitmap

public static Bitmap decodeResourceStream(Resources res, TypedValue value, 
InputStream is, Rect pad, Options opts) {

    if (opts == null) {
        opts = new Options();
    }
    
    2.1 如果未设置 inDensity，则设置为文件夹对应的 densityDpi
    if (opts.inDensity == 0 && value != null) {
        final int density = value.density;
        if (density == TypedValue.DENSITY_DEFAULT) {
            opts.inDensity = DisplayMetrics.DENSITY_DEFAULT;
        } else if (density != TypedValue.DENSITY_NONE) {
            关键点
            opts.inDensity = density;
        }
    }

    2.2 如果未设置 inTargetDensity，则设置为设备的 densityDpi
    if (opts.inTargetDensity == 0 && res != null) {
        opts.inTargetDensity = res.getDisplayMetrics().densityDpi;
    }
    
    2.3 执行解码
    return decodeStream(is, pad, opts);
}

-> 2.3 执行解码（已简化）
public static Bitmap decodeStream(InputStream is, Rect outPadding, Options opts) {
    2.3.1 AssetManager 输入流（例如：/asset、/raw、/drawable）
    if (is instanceof AssetManager.AssetInputStream) {
        final long asset = ((AssetManager.AssetInputStream) is).getNativeAsset();
        return nativeDecodeAsset(asset, outPadding, opts, Options.nativeInBitmap(opts), Options.nativeColorSpace(opts));
    } else {
        2.3.2 其他输入流（例如 FileInputStream）
        return decodeStreamInternal(is, outPadding, opts);
    }
}

-> 2.3.2
private static Bitmap decodeStreamInternal(InputStream is, Rect outPadding, Options opts) {
    一块可复用的中间内存
    byte [] tempStorage = null;
    if (opts != null) tempStorage = opts.inTempStorage;
    if (tempStorage == null) tempStorage = new byte[DECODE_BUFFER_SIZE];
    return nativeDecodeStream(is, tempStorage, outPadding, opts,
        Options.nativeInBitmap(opts), Options.nativeColorSpace(opts));
}

可以看到，在执行decodeStream()之前有两个比较重要的步骤：

  • 2.1 如果未设置 inDensity，则设置为 文件夹对应的 densityDpi
  • 2.2 如果未设置 inTargetDensity，则设置为 设备的 densityDpi

到了【2.3 执行解码】，根据是否为 AssetInputStream，调用不同的 native 方法：

  • 2.3.1 AssetManager 输入流（例如：/asset、/raw、/drawable），调用nativeDecodeAsset()
  • 2.3.2 其他输入流（例如 FileInputStream），调用nativeDecodeStream()

BitmapFactory.cpp

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scss复制代码-> 2.3.1 AssetManager 输入流
static jobject nativeDecodeAsset(JNIEnv* env, jobject clazz, jlong native_asset,
        jobject padding, jobject options) {

    Asset* asset = reinterpret_cast<Asset*>(native_asset);
    执行解码
    return doDecode(env, skstd::make_unique<AssetStreamAdaptor>(asset), padding, options);
}

-> 2.3.2 其他输入流
static jobject nativeDecodeStream(JNIEnv* env, jobject clazz, jobject is, jbyteArray storage, jobject padding, jobject options) {

    jobject bitmap = NULL;
    std::unique_ptr<SkStream> stream(CreateJavaInputStreamAdaptor(env, is, storage));

    if (stream.get()) {
        std::unique_ptr<SkStreamRewindable> bufferedStream(
                SkFrontBufferedStream::Make(std::move(stream), SkCodec::MinBufferedBytesNeeded()));
        执行解码
        bitmap = doDecode(env, std::move(bufferedStream), padding, options);
    }
    return bitmap;
}

最终都走到doDecode()，这段代码是图片解码的核心逻辑：

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ini复制代码已简化
static jobject doDecode(JNIEnv* env, std::unique_ptr<SkStreamRewindable> stream, jobject padding, jobject options) {

    1、获取 java 层 Options 对象 In 字段值
    int sampleSize;      对应于 Options#inSampleSize（默认 1）
    if (sampleSize <= 0) {
        sampleSize = 1;
    }
    bool onlyDecodeSize; 对应于 Options#inJustDecodeBounds（默认 false）
    bool isHardware;     对应于 Options#inPreferredConfig（默认 ARGB_8888）
    bool isMutable;      对应于 Options#inMutable（默认 false）
    jobject javaBitmap;  对应于 Options#inBitmap（默认 null）
    boolean inScale;     对应于 Options#inScaled（默认 true）
    int density;         对应于 Options#inDensity
    int targetDensity;   对应于 Options#inTargetDensity

    2、设置 java 层 Options 对象 out 字段初始值
    Options#outWidth = -1
    Options#outHeight = -1
    Options#outMimeType = 0
    Options#outConfig = 0
    Options#outColorSpace = 0

    3、获得 inDensity / inTargetDensity
    float scale = 1.0f;
    if (density != 0 && targetDensity != 0 && density != screenDensity) {
        scale = (float) targetDensity / density;
    }

    mutable 和 hardware 是冲突的
    if (isMutable && isHardware) {
        doThrowIAE(env, "Bitmaps with Config.HARWARE are always immutable");
        return nullObjectReturn("Cannot create mutable hardware bitmap");
    }

    4、根据 sampleSize 确定采样后的尺寸（size）
    SkISize size = codec->getSampledDimensions(sampleSize);
    int scaledWidth = size.width();
    int scaledHeight = size.height();

    5、确定 java 层 Options 对象 out 字段最终值
    Options#outWidth = scaledWidth 
    Options#outHeight = scaledHeight 
    Options#outMimeType = （例如 "image/png"）
    Options#outConfig = （例如 ARGB_8888）
    Options#outColorSpace =（例如 RGB）

    6、返回点一：inJustDecodeBounds = true，只获取采样后的尺寸（无缩放）
    if (onlyDecodeSize) {
        return nullptr;
    }

    7、确定最终缩放到的目标尺寸（先采样，再缩放）
    bool willScale = false;
    if (scale != 1.0f) {
        willScale = true;
        scaledWidth = static_cast<int>(scaledWidth * scale + 0.5f);
        scaledHeight = static_cast<int>(scaledHeight * scale + 0.5f);
    }

    8、存在 java 层的 Options#inBitmap，做一些准备工作
    android::Bitmap* reuseBitmap = nullptr;
    if (javaBitmap != NULL) {
        reuseBitmap = &bitmap::toBitmap(env, javaBitmap);
    }
    RecyclingPixelAllocator recyclingAllocator(reuseBitmap, existingBufferSize);

    9、采样解码得到 SkBitmap（注意：只使用了采用后尺寸）
    const SkImageInfo decodeInfo = SkImageInfo::Make(size.width(), size.height(), decodeColorType, alphaType, decodeColorSpace);
    SkBitmap decodingBitmap;
    decodingBitmap.setInfo(bitmapInfo);
    decodingBitmap.tryAllocPixels(decodeAllocator)

    10、执行缩放
    SkBitmap outputBitmap;
    if (willScale) {
        
        10.1 根据是否有可回收的 inBitmap，确定不同的分配器
        SkBitmap::Allocator* outputAllocator;
        if (javaBitmap != nullptr) {
            outputAllocator = &recyclingAllocator;
        } else {
            outputAllocator = &defaultAllocator;
        }
        
        10.2 复制（注意：使用了缩放后尺寸）
        SkColorType scaledColorType = decodingBitmap.colorType();
        outputBitmap.setInfo(bitmapInfo.makeWH(scaledWidth, scaledHeight).makeColorType(scaledColorType));
        outputBitmap.tryAllocPixels(outputAllocator)

        10.3 利用 Canvas 进行缩放
        const float scaleX = scaledWidth / float(decodingBitmap.width());
        const float scaleY = scaledHeight / float(decodingBitmap.height());

        SkCanvas canvas(outputBitmap, SkCanvas::ColorBehavior::kLegacy);
        canvas.scale(scaleX, scaleY);
        canvas.drawBitmap(decodingBitmap, 0.0f, 0.0f, &paint);
    } else {
        outputBitmap.swap(decodingBitmap);
    }

    11、返回点二：返回 java 层的 Options#inBitmap
    if (javaBitmap != nullptr) {
        return javaBitmap 
    }
    
    12、返回点三：硬件位图（from Android 8）
    if (isHardware) {
        sk_sp<Bitmap> hardwareBitmap = Bitmap::allocateHardwareBitmap(outputBitmap);
        return bitmap::createBitmap(env, hardwareBitmap.release(), bitmapCreateFlags,
                ninePatchChunk, ninePatchInsets, -1);
    }
    
    13、返回点四：一般方式
    return bitmap::createBitmap(env, defaultAllocator.getStorageObjAndReset(),
            bitmapCreateFlags, ninePatchChunk, ninePatchInsets, -1);
}

提示： 整段源码非常长，阅读的过程是比较痛苦。好处是最终通过源码也发现了不少错误 / 片面的认识，也是收获颇丰。贴心的我当然都帮你整理好了，如果能帮上忙，请务必点赞加关注 ，这真的对我非常重要。

参考资料

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本文转载自: 掘金

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