Android中使用libjpeg-turbo進行圖片質量壓縮過程記錄

項目開發過程當中發現Android的質量壓縮算法在圖片過大，色彩豐富的前提下，壓縮的性能不是特別好，通過調查發現Android底層實現使用Skia引擎，封裝了了libjpeg圖像庫。爲了適配低版本的Android手機，其內部的壓縮算法並無採用廣泛的哈夫曼算法，由於哈夫曼算法比較佔CPU，從而選擇了其餘的算法B，而算法B的效果並無達到項目預期，因此這裏研究一下經過自編譯libjpeg來使用哈夫曼算法進行圖片壓縮的操做。

libjpeg-turbo是針對libjpeg庫的一個優化版本，具體的介紹能夠移步官方網站。接下來記錄如何編譯出對應的so包文件，這裏採用Cmake的方式進行。

首先下載libjpeg-turbo源碼，將源碼中的全部文件拷貝到cpp文件夾目錄下：

這裏須要注意的是須要把項目的CmakeList文件改變成libjpeg-turbo文件夾下面的CmakeList文件，而後進行編譯，就能夠在以下目錄中產生so文件了：

第二步是要複製對應的頭文件到新項目當中，主要的頭文件包括以下幾個，固然若是調用時候須要用到其餘的頭文件，那麼在複製進去便可：

而後在CmakeList中增長so庫連接，鏈接到咱們項目中的so包中去：

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
set(distribution_DIR ../../../../libs)
#添加lib，SHARED類型，是IMPORTED 引入的庫
add_library(libjpeg
        SHARED
        IMPORTED)

#設置 庫的屬性   裏面是名稱 ，屬性：引入地址把咱們的真實地址填寫進去
set_target_properties(libjpeg
        PROPERTIES IMPORTED_LOCATION
        ${distribution_DIR}/arm64-v8a/libjpeg.so)

#添加lib，SHARED類型，是IMPORTED 引入的庫
add_library(libturbojpeg
        SHARED
        IMPORTED)

#設置 庫的屬性   裏面是名稱 ，屬性：引入地址把咱們的真實地址填寫進去
set_target_properties(libturbojpeg
        PROPERTIES IMPORTED_LOCATION
        ${distribution_DIR}/arm64-v8a/libturbojpeg.so)

add_library( # Sets the name of the library.
        native-lib

        # Sets the library as a shared library.
        SHARED

        # Provides a relative path to your source file(s).
        native-lib.cpp)


find_library( # Sets the name of the path variable.
        log-lib

        # Specifies the name of the NDK library that
        # you want CMake to locate.
        log)


target_link_libraries( # Specifies the target library.
        native-lib
        libjpeg
        -ljnigraphics
        libturbojpeg
        # Links the target library to the log library
        # included in the NDK.
        ${log-lib})

進行來編譯便可，編譯經過說明導入成功。而後進行JNI編碼：

//java
public native int nativeCompressBitmap(Bitmap bitmap, int quality, String destFile);

//jni

#include <jni.h>
#include <string>
#include "turbojpeg.h"
#include "jpeglib.h"
#include <android/bitmap.h>
#include <android/log.h>
#include <csetjmp>

#define LOG_TAG  "C_TAG"
#define LOGD(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
typedef u_int8_t BYTE;
struct my_error_mgr {
    struct jpeg_error_mgr pub;
    jmp_buf setjmp_buffer;
};

typedef struct my_error_mgr *my_error_ptr;


extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_lin_libjpeg_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv *env,
        jobject /* this */, jstring name) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    const char *destFile = env->GetStringUTFChars(name, 0);
    env->ReleaseStringUTFChars(name, destFile);
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

int generateJPEG(BYTE *data, int w, int h, jint quality, const char *location, jint quality1) {
    int nComponent = 3;
    struct jpeg_compress_struct jcs;
    //自定義的error
    struct my_error_mgr jem;

    jcs.err = jpeg_std_error(&jem.pub);

    if (setjmp(jem.setjmp_buffer)) {
        return 0;
    }
    //爲JPEG對象分配空間並初始化
    jpeg_create_compress(&jcs);
    //獲取文件信息
    FILE *f = fopen(location, "wb");
    if (f == NULL) {
        return 0;
    }

    //指定壓縮數據源
    jpeg_stdio_dest(&jcs, f);
    jcs.image_width = w;
    jcs.image_height = h;

    jcs.arith_code = false;
    jcs.input_components = nComponent;
    jcs.in_color_space = JCS_RGB;

    jpeg_set_defaults(&jcs);
    jcs.optimize_coding = quality;

    //爲壓縮設定參數，包括圖像大小，顏色空間
    jpeg_set_quality(&jcs, quality, true);
    //開始壓縮
    jpeg_start_compress(&jcs, true);
    JSAMPROW row_point[1];
    int row_stride;
    row_stride = jcs.image_width * nComponent;
    while (jcs.next_scanline < jcs.image_height) {
        row_point[0] = &data[jcs.next_scanline * row_stride];
        jpeg_write_scanlines(&jcs, row_point, 1);
    }

    if (jcs.optimize_coding) {
        LOGD("使用了哈夫曼算法完成壓縮");
    } else {
        LOGD("未使用哈夫曼算法");
    }
    //壓縮完畢
    jpeg_finish_compress(&jcs);
    //釋放資源
    jpeg_destroy_compress(&jcs);
    fclose(f);
    return 1;
}

const char *jstringToString(JNIEnv *env, jstring jstr) {
    char *ret;
    const char *tempStr = env->GetStringUTFChars(jstr, NULL);
    jsize len = env->GetStringUTFLength(jstr);
    if (len > 0) {
        ret = (char *) malloc(len + 1);
        memcpy(ret, tempStr, len);
        ret[len] = 0;
    }
    env->ReleaseStringUTFChars(jstr, tempStr);
    return ret;
}

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_lin_libjpeg_MainActivity_nativeCompressBitmap(JNIEnv *env, jobject,
                                                       jobject bitmap, jint optimize,
                                                       jstring destFile_) {
    AndroidBitmapInfo androidBitmapInfo;
    BYTE *pixelsColor;
    int ret;
    BYTE *data;
    BYTE *tmpData;
    const char *dstFileName = jstringToString(env, destFile_);
    //解碼Android Bitmap信息
    if ((ret = AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &androidBitmapInfo)) < 0) {
        LOGD("AndroidBitmap_getInfo() failed error=%d", ret);
        return ret;
    }
    if ((ret = AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, reinterpret_cast<void **>(&pixelsColor))) < 0) {
        LOGD("AndroidBitmap_lockPixels() failed error=%d", ret);
        return ret;
    }

    LOGD("bitmap: width=%d,height=%d,size=%d , format=%d ",
         androidBitmapInfo.width, androidBitmapInfo.height,
         androidBitmapInfo.height * androidBitmapInfo.width,
         androidBitmapInfo.format);

    BYTE r, g, b;
    int color;

    int w, h, format;
    w = androidBitmapInfo.width;
    h = androidBitmapInfo.height;
    format = androidBitmapInfo.format;

    data = (BYTE *) malloc(androidBitmapInfo.width * androidBitmapInfo.height * 3);
    tmpData = data;
    // 將bitmap轉換爲rgb數據
    for (int i = 0; i < h; ++i) {
        for (int j = 0; j < w; ++j) {
            //只處理 RGBA_8888
            if (format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888) {
                color = (*(int *) (pixelsColor));
                // 這裏取到的顏色對應的 A B G R  各佔8位
                b = (color >> 16) & 0xFF;
                g = (color >> 8) & 0xFF;
                r = (color >> 0) & 0xFF;
                *data = r;
                *(data + 1) = g;
                *(data + 2) = b;

                data += 3;
                pixelsColor += 4;

            } else {
                return -2;
            }
        }
    }
    AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
    //進行壓縮
    ret = generateJPEG(tmpData, w, h, optimize, dstFileName, optimize);
    free((void *) dstFileName);
    free((void *) tmpData);
    return ret;
}

接下來編寫Java代碼測試效果：

@Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // Example of a call to a native method
        TextView tv = findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(stringFromJNI("da"));
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.timg);
        String result = getSaveLocation() + "/compress1.png";
        long time = System.currentTimeMillis();
        int qu = 40;
        nativeCompressBitmap(bitmap, qu, result);
        Log.e("C_TAG", "NAtive" + (System.currentTimeMillis() - time));
        time = System.currentTimeMillis();
        compressByDefault(bitmap,qu);
        Log.e("C_TAG", "Java" + (System.currentTimeMillis() - time));

    }

    private void compressByDefault(Bitmap bitmap,int quality) {
        File file = new File(getSaveLocation() + "/compress2.png");
        if (file.exists()) {
            try {
                file.delete();
                file.createNewFile();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        try {
            OutputStream stream = new FileOutputStream(file);
            bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, quality, stream);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

上面分別測試了使用源生以及libjpeg-turbo的效率以及壓縮圖片大小問題，針對效率而言，確實速度是慢了很多：

03-15 12:59:11.544 6427-6427/com.lin.libjpeg D/C_TAG: bitmap: width=2048,height=1536,size=3145728 , format=1 
03-15 12:59:13.053 6427-6427/com.lin.libjpeg D/C_TAG: 使用了哈夫曼算法完成壓縮
03-15 12:59:13.142 6427-6427/com.lin.libjpeg E/C_TAG: NAtive1598
03-15 12:59:13.362 6427-6427/com.lin.libjpeg E/C_TAG: Java215

圖片在內存中佔用的大小爲3m，同等壓縮質量下, 源生花了215毫秒，而libjpeg-turbo花了1.6秒。

接下來看圖片效果以及大小：

使用libjpeg-turbo壓縮出來的圖片大小明顯小於源生的大小，大小約爲源生的80%左右。

Demo代碼地址：Github