FaceBook推出的Android圖片載入庫-Fresco

時間 2019-11-16

標籤推出 android 圖片入庫 fresco 欄目硅谷简体版

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原文連接:Introducing Fresco: A new image library for Android

譯者 : ZhaoKaiQiang

校對者: Chaossss

校對者: bboyfeiyu

校對者: BillionWang

狀態 : 完畢

在Android設備上面，高速高效的顯示圖片是極爲重要的。java

過去的幾年裏，咱們在怎樣高效的存儲圖像這方面遇到了不少問題。react

圖片太大，但是手機的內存卻很小。每一個像素的R、G、B和alpha通道總共要佔用4byte的空間。android

假設手機的屏幕是480*800,那麼一張屏幕大小的圖片就要佔用1.5M的內存。手機的內存一般很小，特別是Android設備還要給各個應用分配內存。在某些設備上。分給Facebook App的內存僅僅有16MB。c++

一張圖片就要佔領其內存的十分之中的一個。git

當你的App內存溢出會發生什麼呢？它固然會崩潰！github

咱們開發了一個庫來解決問題，咱們叫它Fresco。緩存

它可以管理使用到的圖片和內存，今後App再也不崩潰。安全

內存區

爲了理解Facebook究竟作了什麼工做。在此以前咱們需要了解在Android可以使用的堆內存之間的差異。Android中每一個App的Java堆內存大小都是被嚴格的限制的。markdown

每一個對象都是使用Java的new在堆內存實例化，這是內存中相對安全的一塊區域。

內存有垃圾回收機制，因此當App不在使用內存的時候。系統就會本身主動把這塊內存回收。

不幸的是。內存進行垃圾回收的過程正是問題所在。當內存進行垃圾回收時，內存不只僅進行了垃圾回收。還把 Android 應用全然終止了。這也是用戶在使用 App 時最多見的卡頓或短暫假死的緣由之中的一個。

這會讓正在使用 App 的用戶很鬱悶，而後他們可能會焦躁地滑動屏幕或者點擊button，但 App 惟一的響應就是：在 App 恢復正常以前。請求用戶耐心等待

相比之下。Native堆是由C++程序的new進行分配的。

在Native堆裏面有不少其它可用內存，App僅僅被設備的物理可用內存限制，並且沒有垃圾回收機制或其它東西拖後腿。

但是c++程序猿必須本身回收所分配的每一塊內存，不然就會形成內存泄露，終於致使程序崩潰。

Android有第二種內存區域，叫作Ashmem。

它操做起來更像Native堆。但是也有額外的系統調用。Android 在操做 Ashmem 堆時，會把該堆中存有數據的內存區域從 Ashmem 堆中抽取出來，而不是把它釋放掉，這是一種弱內存釋放模式；被抽取出來的這部份內存僅僅有當系統真正需要不少其它的內存時（系統內存不夠用）纔會被釋放。當 Android 把被抽取出來的這部份內存放回 Ashmem 堆，僅僅要被抽取的內存空間沒有被釋放。以前的數據就會恢復到相應的位置。

可消除的Bitmap

Ashmem不能被Java應用直接處理。但是也有一些例外。圖片就是當中之中的一個。當你建立一張沒有通過壓縮的Bitmap的時候。Android的API贊成你指定是不是可清除的。

BitmapFactory.Options = new BitmapFactory.Options();
options.inPurgeable = true;
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(jpeg, 0, jpeg.length, options);

通過上面的代碼處理後，可清除的Bitmap會駐留在 Ashmem 堆中。不管發生什麼，垃圾回收器都不會本身主動回收這些 Bitmap。當 Android 繪製系統在渲染這些圖片，Android 的系統庫就會把這些 Bitmap 從 Ashmem 堆中抽取出來。而當渲染結束後，這些 Bitmap 又會被放回到原來的位置。

假設一個被抽取的圖片需要再繪製一次，系統僅僅需要把它再解碼一次，這個操做很迅速。

這聽起來像一個完美的解決方式。但是問題是Bitmap解碼的操做是運行在UI線程的。Bitmap解碼是很消耗CPU資源的，當消耗過大時會引發UI堵塞。因爲這個緣由，因此Google不推薦使用這個特性。現在它們推薦使用另一個特性——inBitmap。但是這個特性直到Android3.0以後才被支持。即便是這樣，這個特性也不是很實用，除非 App 裏的所有圖片大小都一樣。這對Fackbook來講顯然是不適用的。

一直到4.4版本號。這個限制才被移除了。但咱們需要的是可以運行在 Android 2.3 - 最新版本號中的通用解決方式。

自力更生

對於上面提到的「解碼操做導致 UI 假死」的問題，咱們找到了一種同一時候使 UI 顯示和內存管理都表現良好的解決方法。假設咱們在 UI 線程進行渲染以前把被抽取的內存區域放回到原來的位置，並確保它不再會被抽取，那咱們就可以把這些圖片放在 Ashmem 裏。同一時候不會出現 UI 假死的問題。幸運的是，Android 的 NDK 中有一個函數可以完美地實現這個需求。名字叫作 AndroidBitmap_lockPixels。這個函數最初的目的就是：在調用 unlockPixels 再次抽取內存區域後被運行。

當咱們意識到咱們沒有必要這樣作的時候，咱們取得了突破。假設咱們僅僅調用lockPixels而不調用相應的unlockPixels，那麼咱們就可以在Java的堆內存裏面建立一個內存安全的圖像。並且不會致使UI線程載入緩慢。僅僅需要幾行c++代碼，咱們就完美的攻克了這個問題。

用C++的思想寫Java代碼

就像《蜘蛛俠》裏面說的：「能力越強。責任越大。」可清除的 Bitmap 既不會被垃圾回收器回收，也不會被 Ashmem 內置的清除機制處理，這使得使用它們可能會形成內存泄露。

因此咱們僅僅能靠本身啦。

在c++中,一般的解決方式是創建智能指針類,實現引用計數。這些需要利用到c++的語言特性——拷貝構造函數、賦值操做符和肯定的析構函數。

這樣的語法在Java之中不存在。因爲垃圾回收器可以處理這一切。因此咱們必須以某種方式在Java中實現C++的這些保證機制。

咱們建立了兩個類去完畢這件事。當中一個叫作「SharedReference」，它有addReference和deleteReference兩個方法，調用者調用時必須採取基類對象或讓它在範圍以外。一旦引用計數器歸零，資源處理(Bitmap.recycle)就會發生。

然而。很顯然，讓Java開發人員去調用這些方法是很easy出錯的。Java語言就是爲了不作這樣的事情的！

因此SharedReference之上,咱們構建了CloseableReference類。它不只實現了Java的Closeable接口,並且也實現了Cloneable接口。它的構造器和clone()方法會調用addReference()，而close()方法會調用deleteReference()。因此Java開發人員需要遵照如下兩條簡單的的規則：

在分配CloseableReference新對象的時候,調用.clone()。
在超出做用域範圍的時候，調用.close()，這通常是在finally代碼塊中。

這些規則可以有效地防止內存泄漏,並讓咱們在像Fackbook的Androidclient這樣的大型的Java程序中享受Native內存管理和通訊。

不只僅是載入程序，它是一個管道

在移動設備上顯示圖片需要不少的步驟：

幾個優秀的開源庫都是依照這個順序運行的，比方 Picasso,Universal Image Loader,Glide和 Volley等等。上面這些開源庫爲Android的發展作出了很重要的貢獻。咱們相信Fresco在幾個重要方面會表現的更好。

咱們的不一樣之處在於把上面的這些步驟看做是管道，而不只僅是載入器。每一個步驟和其它方面應該是儘量獨立的，把數據和參數傳遞進去，而後產生一個輸出，就這麼簡單。它應該可以作一些操做。不管是並行仍是串行。

一些操做僅僅能在特性條件下才幹運行。一些有特殊要求的在線程上運行。

除此以外，當咱們考慮改進圖像的時候。所有的圖片就會變得很複雜。不少人在低網速狀況下使用Facebook，咱們想要這些人可以儘快的看到圖片。甚至經常是在圖片沒有全然下載完以前。

不要煩惱，擁抱stream

在Java中。異步代碼從來都是經過Future機制來運行的。在另外的線程裏面代碼被提交運行，而後一個相似Future的對象可以檢查運行的結果是否是已經完畢了。但是。這僅僅在假設僅僅有一種結果的狀況下行得通。在處理漸進的圖像的時候，咱們但願可以完整並且連續的顯示結果。

咱們的解決方式是定義一個更廣義的Future版本號。叫作DataSource。它提供了一個訂閱方法。調用者必須傳入一個DataSubscriber和Executor。

DataSubscriber可以從DataSource獲取處處理中和處理完畢的結果，並且提供了很簡單的方法來區分。

因爲咱們需要很頻繁的處理這些對象。因此必須有一個明白的close調用，幸運的是。DataSource自己就是Closeable。

在後臺。每一個箱子上面都實現了一個叫作「生產者/消費者」的新框架。在這個問題是，咱們是從ReactiveX獲取的靈感。

咱們的系統擁有和RxJava相似的接口。但是更加適合移動設備，並且有內置的對Closeables的支持。

保持簡單的接口。Producer僅僅有一個叫作produceResults的方法。這種方法需要一個Consumer對象。反過來，Consumer有一個onNewResult方法。

咱們使用像這樣的系統把Producer聯繫起來。

假設咱們有一個producer的工做是把類型I轉化爲類型O，那麼它看起來應該是這個樣子：

public class OutputProducer<I, O> implements Producer<O> {

  private final Producer<I> mInputProducer;

  public OutputProducer(Producer<I> inputProducer) {
    this.mInputProducer = inputProducer;
  }

  public void produceResults(Consumer<O> outputConsumer, ProducerContext context) {
    Consumer<I> inputConsumer = new InputConsumer(outputConsumer);
    mInputProducer.produceResults(inputConsumer, context);
  }

  private static class InputConsumer implements Consumer<I> {
    private final Consumer<O> mOutputConsumer;

    public InputConsumer(Consumer<O> outputConsumer) {
      mOutputConsumer = outputConsumer;
    }

    public void onNewResult(I newResult, boolean isLast) {
      O output = doActualWork(newResult);
      mOutputConsumer.onNewResult(output, isLast);      
    }
  }
}

這可以使咱們把很複雜的步驟串起來。同一時候也可以保持他們邏輯的獨立性。

動畫全覆蓋

使用Facebook的人都很喜歡Stickers。因爲它可以以動畫形式存儲GIF和Web格式。假設支持這些格式，就需要面臨新的挑戰。因爲每一個動畫都是由不止一張圖片組成的，你需要解碼每一張圖片，存儲在內存裏，而後顯示出來。對於大一點的動畫。把每一幀圖片放在內存是不可行的。

咱們創建了AnimatedDrawable,一個強大的可以呈現動畫的Drawable,同一時候支持GIF和WebP格式。AnimatedDrawable實現標準的Android Animatable接口,因此調用者可以任意的啓動或者中止動畫。爲了優化內存使用。假設圖片足夠小的時候。咱們就在內存裏面緩存這些圖片，但是假設太大。咱們可以迅速的解碼這些圖片。這些行爲調用者是全然可控的。

所有的後臺都用c++代碼實現。

咱們保持一份解碼數據和元數據解析,如寬度和高度。咱們引用技術數據，它贊成多個Java端的Drawables同一時候訪問一個WebP圖像。