圖片基礎知識梳理(3) Bitmap&BitmapFactory 解析

1、概述

今天這篇文章咱們來了解一下兩個類：

• Bitmap
• BitmapFactory

2、Bitmap

2.1 建立Bitmap

經過Bitmap的源碼，咱們能夠看到它內部提供了不少.createBitmap(xxx)的靜態方法，咱們能夠經過這些方法來得到一個Bitmap：

上述的方法最終能夠分爲如下三類：

• 經過一個已有的Bitmap建立
• 建立一個空的Bitmap
• 建立一個新的Bitmap，該Bitmap每一個像素點的顏色經過一個colors[]數組指定。

下面，咱們來看一下這三類方法對於Bitmap的生產過程：

第一類

public static Bitmap createBitmap(Bitmap source, int x, int y, int width, int height,
            Matrix m, boolean filter) {

        checkXYSign(x, y);
        checkWidthHeight(width, height);
        //新的bitmap範圍不能大於原始的bitmap
        if (x + width > source.getWidth()) {
            throw new IllegalArgumentException("x + width must be <= bitmap.width()");
        }
        if (y + height > source.getHeight()) {
            throw new IllegalArgumentException("y + height must be <= bitmap.height()");
        }

        //若是知足下面這些條件，那麼直接返回原始的bitmap
        if (!source.isMutable() && x == 0 && y == 0 && width == source.getWidth() &&
                height == source.getHeight() && (m == null || m.isIdentity())) {
            return source;
        }

        int neww = width;
        int newh = height;
        Canvas canvas = new Canvas();
        Bitmap bitmap;
        Paint paint;
        //生成bitmap對應區域
        Rect srcR = new Rect(x, y, x + width, y + height);
        //原始bitmap對應區域
        RectF dstR = new RectF(0, 0, width, height);

        Config newConfig = Config.ARGB_8888;
        //得到原始bitmap的config
        final Config config = source.getConfig();
        // GIF files generate null configs, assume ARGB_8888
        if (config != null) {
            switch (config) {
                case RGB_565:
                    newConfig = Config.RGB_565;
                    break;
                case ALPHA_8:
                    newConfig = Config.ALPHA_8;
                    break;
                //noinspection deprecation
                case ARGB_4444:
                case ARGB_8888:
                default:
                    newConfig = Config.ARGB_8888;
                    break;
            }
        }
        //若是不須要變換，那麼建立一個空的bitmap.
        if (m == null || m.isIdentity()) {
            bitmap = createBitmap(neww, newh, newConfig, source.hasAlpha());
            paint = null;   // not needed
        } else {
            //根據Matrix，對原始的bitmap進行一些變換操做.
            final boolean transformed = !m.rectStaysRect();

            RectF deviceR = new RectF();
            m.mapRect(deviceR, dstR);

            neww = Math.round(deviceR.width());
            newh = Math.round(deviceR.height());

            bitmap = createBitmap(neww, newh, transformed ? Config.ARGB_8888 : newConfig,
                    transformed || source.hasAlpha());

            canvas.translate(-deviceR.left, -deviceR.top);
            canvas.concat(m);

            paint = new Paint();
            paint.setFilterBitmap(filter);
            if (transformed) {
                paint.setAntiAlias(true);
            }
        }
        //返回bitmap的這些屬性和原始bitmap相同
        bitmap.mDensity = source.mDensity;
        bitmap.setHasAlpha(source.hasAlpha());
        bitmap.setPremultiplied(source.mRequestPremultiplied);

        //設置canvas對應的bitmap爲返回的bitmap
        canvas.setBitmap(bitmap);

        //經過canvas把原始的bitmap繪製上去.
        canvas.drawBitmap(source, srcR, dstR, paint);

        //從新置爲空.
        canvas.setBitmap(null);
        return bitmap;
    }
複製代碼

• 方法做用：返回原始的Bitmap中一個不可改變的子集，返回的Bitmap有多是原始的Bitmap（原始的Bitmap不可改變，而且大小和請求的新的Bitmap大小和原來同樣），也有多是複製出來的，它和原始的Bitmap的density相同。
• 參數說明：
• source：原始的Bitmap
• x, y：在原始的Bitmap中的起始座標。
• width, height：返回的Bitmap的寬高，若是超過了原始Bitmap的範圍，那麼會拋出異常。
• m：Matrix類型，表示須要的變換
• filter：是否須要優化，只有當m不僅有平移操做時纔去進行。

第二類

private static Bitmap createBitmap(DisplayMetrics display, int width, int height, Config config, boolean hasAlpha) {
        if (width <= 0 || height <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("width and height must be > 0");
        }
        Bitmap bm = nativeCreate(null, 0, width, width, height, config.nativeInt, true);
        if (display != null) {
            bm.mDensity = display.densityDpi;
        }
        bm.setHasAlpha(hasAlpha);
        if (config == Config.ARGB_8888 && !hasAlpha) {
            nativeErase(bm.mNativePtr, 0xff000000);
        }
        return bm;
    }
複製代碼

• 方法做用：返回一個可變的bitmap，它的density由傳入的DisplayMetrics指定。
• 參數說明：
• display：Bitmap將要被繪製的Display metrics
• width, height：bitmap的寬高
• config：配置信息，對應ARGB_8888那些。
• hasAlpha：若是bitmap的屬性是ARGB_8888，那麼這個標誌爲能夠用來把bitmap標誌爲透明，它會把bitmap中的黑色像素轉換爲透明。

第三類

public static Bitmap createBitmap(DisplayMetrics display, int colors[],
            int offset, int stride, int width, int height, Config config) {

        checkWidthHeight(width, height);
        if (Math.abs(stride) < width) {
            throw new IllegalArgumentException("abs(stride) must be >= width");
        }
        int lastScanline = offset + (height - 1) * stride;
        int length = colors.length;
        if (offset < 0 || (offset + width > length) || lastScanline < 0 ||
                (lastScanline + width > length)) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }
        if (width <= 0 || height <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("width and height must be > 0");
        }
        Bitmap bm = nativeCreate(colors, offset, stride, width, height,
                            config.nativeInt, false);
        if (display != null) {
            bm.mDensity = display.densityDpi;
        }
        return bm;
    }
複製代碼

• 方法做用：返回一個不可變的bitmap對象，它的長寬由width/height指定，每一個像素點的顏色經過colos[]數組獲得，初始的density來自於DisplayMetrics。
• 方法參數：
• display：Bitmap將要被繪製的Display metrics
• colors：用來初始化像素點的顏色
• offset：第一個像素點的顏色在數組當中跳過的個數。
• stride：兩行之間須要跳過的顏色個數。
• width/height：寬高。
• config：對應ARGB_8888那些。

2.2 壓縮bitmap

public boolean compress(CompressFormat format, int quality, OutputStream stream) {
        checkRecycled("Can't compress a recycled bitmap");
        // do explicit check before calling the native method
        if (stream == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        if (quality < 0 || quality > 100) {
            throw new IllegalArgumentException("quality must be 0..100");
        }
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_RESOURCES, "Bitmap.compress");
        boolean result = nativeCompress(mNativePtr, format.nativeInt,
                quality, stream, new byte[WORKING_COMPRESS_STORAGE]);
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_RESOURCES);
        return result;
    }
複製代碼

• 方法做用：把當前這個bitmap的壓縮版本寫入到某個輸出流當中，若是返回true，那麼這個bitmap能夠被BitmapFactory.decodeStream()恢復。須要注意的是，並非全部的bitmap都支持全部的格式，所以，經過BitmapFactory恢復回來的bitmap有可能和原來不一樣。
• 方法參數：
• CompressFormat是一個枚舉類型，它的值有JPEG/PNG/WEBP
• quality對應0-100
• stream則是壓縮後結果的輸出流。

2.3 回收bitmap

public void recycle() {
        if (!mRecycled && mNativePtr != 0) {
            if (nativeRecycle(mNativePtr)) {
                // return value indicates whether native pixel object was actually recycled.
                // false indicates that it is still in use at the native level and these
                // objects should not be collected now. They will be collected later when the
                // Bitmap itself is collected.
                mBuffer = null;
                mNinePatchChunk = null;
            }
            mRecycled = true;
        }
    }
複製代碼

recycle方法主要作幾件事：

• 釋放和這個bitmap關聯的native對象
• 清除像素數據mBuffer的引用，可是這一過程不是同步的，它只是將引用置爲空，等待垃圾回收器將它回收。
• 在調用這個方法以後，mRecycled標誌位就爲true，以後若是再調用bitmap的方法，那麼頗有可能發生異常。
• 通常狀況下，咱們不須要手動調用這個方法，由於當這個bitmap不被引用時，垃圾回收器就會自動回收它所佔用的內存。

2.4 獲取Bitmap所佔內存

• getAllocationByteCount() 返回存儲這個bitmap對象所須要的內存，當咱們對bitmap所佔內存區域進行復用的時候，這個函數的返回結果可能要大於getByteCount的值，不然，它和getByteCount的值是相同的。 這個值，在bitmap整個生命週期以內都不會改變。

public final int getAllocationByteCount() {
        if (mBuffer == null) {
            return getByteCount();
        }
        return mBuffer.length;
    }
複製代碼

• getByteCount 表示存儲bitmap像素所須要的最小字節，自從4.4以後，這個就不能用來肯定bitmap佔用的內存了，須要用getAllocationByteCount。

public final int getByteCount() {
        // int result permits bitmaps up to 46,340 x 46,340
        return getRowBytes() * getHeight();
    }
複製代碼

2.5 獲取縮放後大小

咱們能夠經過上面這六個方法得到縮放後的寬高，它們的原理就是傳入一個目標的 density，而後和當前 bitmap的 density進行比較，而後算出一個縮放的倍數，在和原來的大小相乘。目標 density的來源有如下三個：

• 直接傳入
• Canvas的density
• DisplayMetrics的density

計算的規則爲：

static public int scaleFromDensity(int size, int sdensity, int tdensity) {
        if (sdensity == DENSITY_NONE || tdensity == DENSITY_NONE || sdensity == tdensity) {
            return size;
        }

        // Scale by tdensity / sdensity, rounding up.
        return ((size * tdensity) + (sdensity >> 1)) / sdensity;
    }
複製代碼

3、BitmapFactory

BitmapFactory用來從多種不一樣的來源得到Bitmap：

• 文件、文件描述符
• 資源文件Resource
• byte[]數組
• 輸入流InputStream

3.1 BitmapFactory.Options類

• Bitmap inBitmap 若是給Options設置了這個Bitmap，那麼在經過這個Options解碼的時候，解碼方法返回的bitmap會嘗試複用這個Options中的bitmap，若是不能複用，那麼解碼方法會返回null，並拋出異常，它要求複用的bitmap是可變的。 在4.4之後，只要求新申請的bitmap的getByteCount()小於等於Options中的bitmap的getAllocationByteCount()就能夠。 在4.4之前，格式必須是jpeg/png，而且要求兩個bitmap相同而且inSampleSize爲1。
• boolean inJustDecodeBounds 若是設爲true，那麼解碼方法的返回值null，可是它會設置outXXX的值，這樣調用者就能夠在不用解碼整張圖片的前提下查詢到這個bitmap的長寬。
• int inSampleSize 對原來的圖片進行採樣，若是inSampleSize爲4，那麼圖片的長寬會縮短爲原來的1/4，這樣就能夠減小bitmap佔用的內存。
• Bitmap.Config inPreferredConfig 圖片解碼的格式要求。
• 縮放相關的標誌：inScaled、inDensity、inTargetDensity、inScreenDensity 首先，只有在inScaled爲true的時候，縮放的機制纔會生效，這個值默認是true的。
• inDensity 咱們先討論一下inDensity，當咱們沒有給density賦值的時候，系統會給咱們初始化它：

//若是沒有設置density
        if (opts.inDensity == 0 && value != null) {
            final int density = value.density; //這裏的TypeValue會根據存放文件夾的不一樣而不一樣.
            if (density == TypedValue.DENSITY_DEFAULT) {
                opts.inDensity = DisplayMetrics.DENSITY_DEFAULT; //若是density爲0，那麼把density設置爲160.
            } else if (density != TypedValue.DENSITY_NONE) {
                opts.inDensity = density; //不然，設置爲value中的density.
            }
        }
複製代碼

• inTargetDensity 再來看一下inTargetDensity，它獲得的就是屏幕的density.

if (opts.inTargetDensity == 0 && res != null) {
            opts.inTargetDensity = res.getDisplayMetrics().densityDpi;
        }
複製代碼

• inScreenDensity 最後inScreenDensity沒有被賦予默認值，也就是說它爲0，若是咱們指望圖片不要被縮放，那麼就要給它設置爲手機的density。

這三者的關係是：當inDensity不爲0而且inTargetDensity不爲0，inDensity和inScreenDensity不相等時，會對圖片進行縮放，縮放倍數爲inTargetDensity/inDensity。

這樣說可能比較抽象，咱們舉一個實際的例子，假如咱們的手機的density是320dpi的，那麼inTargetDensity就等於320，這時候咱們把某張圖片資源放在了drawable-xxxhpi下，那麼inDensity的值就爲640，咱們沒有設置inScreenDensity，那麼它的默認值是0，這時候知足：

inDensity != 0 && inTargetDensity != 0 && inDensity != inScreenDensity
複製代碼

圖片就會進行縮放，縮放的倍數就爲320/640，也就是說最終獲得的bitmap的長寬是原來的一半。

• outXXX 這個返回的結果和inJustDecodeBounds有關，若是inJustDecodeBounds爲true，那麼返回的是沒有通過縮放的大小，若是爲false，那麼就是縮放後的大小。

3.2 獲取bitmap方法

下面是BitmapFactory提供的方法：

全部的獲取 bitmap最終都是調用了一下四個方法 Native方法其中之一，能夠看到它能夠從這些來源讀取：

• file
• byte[]
• InputStream

其中有個須要注意的是Rect，這是一個傳入的值，在讀取資源完畢後，它會寫入讀取資源的padding，若是沒有那麼爲[-1, -1, -1,- 1]，而若是返回的bitmap爲空，那麼傳入的值不會改變。

4、Bitmap的轉換方法

public class BitmapConvertUtils {

    public static Bitmap fromResourceIdAutoScale(Resources resources, int resourceId, BitmapFactory.Options options) {
        return BitmapFactory.decodeResource(resources, resourceId, options);
    }

    public static Bitmap fromResourceIdNotScale(Resources resources, int resourceId, Rect rect, BitmapFactory.Options options) {
        InputStream resourceStream = null;
        Bitmap bitmap = null;
        try {
            resourceStream = resources.openRawResource(resourceId);
            bitmap = BitmapFactory.decodeStream(resourceStream, rect, options);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (resourceStream != null) {
                    resourceStream.close();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return bitmap;
    }

    public static Bitmap fromAssert(Context context, String assertFilePath, Rect rect, BitmapFactory.Options options) {
        Bitmap bitmap = null;
        InputStream assertStream = null;
        AssetManager assetManager = context.getAssets();
        try {
            assertStream = assetManager.open(assertFilePath);
            bitmap = BitmapFactory.decodeStream(assertStream, rect, options);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (assertStream != null) {
                    assertStream.close();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
        return bitmap;
    }

    public static Bitmap fromByteArray(byte[] byteArray, int offset, int length, BitmapFactory.Options options) {
        return BitmapFactory.decodeByteArray(byteArray, offset, length, options);
    }

    public static Bitmap fromFile(String filePath, BitmapFactory.Options options) {
        return BitmapFactory.decodeFile(filePath, options);
    }

    public static Bitmap fromDrawable(Drawable drawable) {
        int width = drawable.getIntrinsicWidth();
        int height = drawable.getIntrinsicHeight();
        Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(width, height, drawable.getOpacity() != PixelFormat.OPAQUE ? Bitmap.Config.ARGB_8888 : Bitmap.Config.RGB_565);
        if (bitmap != null) {
            Canvas canvas = new Canvas(bitmap);
            drawable.setBounds(0, 0, width, height);
            drawable.draw(canvas);
            return bitmap;
        }
        return null;
    }

    public static Bitmap fromView(View view) {
        view.clearFocus();
        view.setPressed(false);
        boolean willNotCache = view.willNotCacheDrawing();
        view.setWillNotCacheDrawing(false);
        int color = view.getDrawingCacheBackgroundColor();
        view.setDrawingCacheBackgroundColor(color);
        if (color != 0) {
            view.destroyDrawingCache();
        }
        view.buildDrawingCache();
        Bitmap cacheBitmap = view.getDrawingCache();
        if (cacheBitmap == null) {
            return null;
        }
        Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(cacheBitmap);
        view.destroyDrawingCache();
        view.setWillNotCacheDrawing(willNotCache);
        view.setDrawingCacheBackgroundColor(color);
        return bitmap;
    }

    public static Bitmap fromInputStream(InputStream inputStream) {
        return BitmapFactory.decodeStream(inputStream);
    }

    public static byte[] toByteArray(Bitmap bitmap, Bitmap.CompressFormat format, int quality) {
        byte[] bytes = null;
        ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
        bitmap.compress(format, quality, outputStream);
        bytes = outputStream.toByteArray();
        try {
            outputStream.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return bytes;
    }

    public static Drawable toDrawable(Resources resources, Bitmap bitmap) {
        return new BitmapDrawable(resources, bitmap);
    }

    public static void toFile(Bitmap bitmap, Bitmap.CompressFormat format, int quality, String path) {
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        try {
            fileOutputStream = new FileOutputStream(path);
            bitmap.compress(format, quality, fileOutputStream);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (fileOutputStream != null) {
                    fileOutputStream.close();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
}
複製代碼