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【Google官方教程】第三课:缓存Bitmap

RyanHoo
 RyanHoo
发布于 2012/11/11 13:14
字数 2599
阅读 16070
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声明:Ryan的博客文章欢迎您的转载,但在转载的同时,请注明文章的来源出处,不胜感激! :-) 

http://my.oschina.net/ryanhoo/blog/88443

译者:Ryan Hoo

来源:https://developer.android.com/develop/index.html

译者按: 在Google最新的文档中,提供了一系列含金量相当高的教程。因为种种原因而鲜为人知,真是可惜!Ryan将会细心整理,将之翻译成中文,希望对开发者有所帮助。

        本系列是Google关于展示大Bitmap(位图)的官方演示,可以有效的解决内存限制,更加有效的加载并显示图片,同时避免让人头疼的OOM(Out Of Memory)。

-------------------------------------------------------------------------------------

译文:

        加载一个Bitmap(位图)到你的UI界面是非常简单的,但是如果你要一次加载一大批,事情就变得复杂多了。在大多数的情况下(如ListView、GridView或者ViewPager这样的组件),屏幕上的图片以及马上要在滚动到屏幕上显示的图片的总量,在本质上是不受限制的。

        像这样的组件在子视图移出屏幕后会进行视图回收,内存使用仍被保留。但假设你不保留任何长期存活的引用,垃圾回收器也会释放你所加载的Bitmap。这自然再好不过了,但是为了保持流畅且快速加载的UI,你要避免继续在图片回到屏幕上的时候重新处理。使用内存和硬盘缓存通常能解决这个问题,使用缓存允许组件快速加载并处理图片。

        这节课将带你使用内存和硬盘缓存Bitmap,以在加载多个Bitmap的时候提升UI的响应性和流畅性。

使用内存缓存

        以牺牲宝贵的应用内存为代价,内存缓存提供了快速的Bitmap访问方式。LruCache类(可以在Support Library中获取并支持到API  Level 4以上,即1.6版本以上)是非常适合用作缓存Bitmap任务的,它将最近被引用到的对象存储在一个强引用的LinkedHashMap中,并且在缓存超过了指定大小之后将最近不常使用的对象释放掉。

        注意:以前有一个非常流行的内存缓存实现是SoftReference(软引用)或者WeakReference(弱引用)的Bitmap缓存方案,然而现在已经不推荐使用了。自Android2.3版本(API Level 9)开始,垃圾回收器更着重于对软/弱引用的回收,这使得上述的方案相当无效。此外,Android 3.0(API Level 11)之前的版本中,Bitmap的备份数据直接存储在本地内存中并以一种不可预测的方式从内存中释放,很可能短暂性的引起程序超出内存限制而崩溃。

        为了给LruCache选择一个合适的大小,要考虑到很多原因,例如:

  • 其他的Activity(活动)和(或)程序都是很耗费内存的吗?
  • 屏幕上一次会显示多少图片?有多少图片将在屏幕上显示?
  • 设备的屏幕大小和密度是多少?一个超高清屏幕(xhdpi)的设备如Galaxy Nexus,相比Nexus S(hdpi)来说,缓存同样数量的图片需要更大的缓存空间。
  • Bitmap的尺寸、配置以及每张图片需要占用多少内存?
  • 图片的访问是否频繁?有些会比其他的更加被频繁的访问到吗?如果是这样,也许你需要将某些图片一直保留在内存中,甚至需要多个LruCache对象分配给不同组的Bitmap。
  • 你能平衡图片的质量和数量么?有的时候存储大量低质量的图片更加有用,然后可以在后台任务中加载另一个高质量版本的图片。

        对于设置缓存大小,并没有适用于所有应用的规范,它取决于你在内存使用分析后给出的合适的解决方案。缓存空间太小并无益处,反而会引起额外的开销,而太大了又可能再次引起java.lang.OutOfMemory异常或只留下很小的空间给应用的其他程序运行。   

        这里有一个设置Bitmap的LruCache示例:

private LruCache<String, Bitmap> mMemoryCache;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...
    // Get memory class of this device, exceeding this amount will throw an
    // OutOfMemory exception.
    final int memClass = ((ActivityManager) context.getSystemService(
            Context.ACTIVITY_SERVICE)).getMemoryClass();

    // Use 1/8th of the available memory for this memory cache.
    final int cacheSize = 1024 * 1024 * memClass / 8;

    mMemoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
        @Override
        protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
            // The cache size will be measured in bytes rather than number of items.
            return bitmap.getByteCount();
        }
    };
    ...
}

public void addBitmapToMemoryCache(String key, Bitmap bitmap) {
    if (getBitmapFromMemCache(key) == null) {
        mMemoryCache.put(key, bitmap);
    }
}

public Bitmap getBitmapFromMemCache(String key) {
    return mMemoryCache.get(key);
}

        注意:在这个例子中,1/8的应用内存被分配给缓存。在一个普通的/hdpi设备上最低也在4M左右(32/8)。一个分辨率为800*480的设备上,全屏的填满图片的GridView占用的内存约1.5M(800*480*4字节),因此这个大小的内存可以缓存2.5页左右的图片。

        当加载一个Bitmap到ImageView中,先要检查LruCache。如果有相应的数据,则立即用来更新ImageView,否则将启动后台线程来处理这个图片。

public void loadBitmap(int resId, ImageView imageView) {
    final String imageKey = String.valueOf(resId);

    final Bitmap bitmap = getBitmapFromMemCache(imageKey);
    if (bitmap != null) {
        mImageView.setImageBitmap(bitmap);
    } else {
        mImageView.setImageResource(R.drawable.image_placeholder);
        BitmapWorkerTask task = new BitmapWorkerTask(mImageView);
        task.execute(resId);
    }
}

        BitmapWorkerTask也需要更新内存中的数据:

class BitmapWorkerTask extends AsyncTask<Integer, Void, Bitmap> {
    ...
    // Decode image in background.
    @Override
    protected Bitmap doInBackground(Integer... params) {
        final Bitmap bitmap = decodeSampledBitmapFromResource(
                getResources(), params[0], 100, 100));
        addBitmapToMemoryCache(String.valueOf(params[0]), bitmap);
        return bitmap;
    }
    ...
}

使用硬盘缓存

        一个内存缓存对加速访问最近浏览过的Bitmap非常有帮助,但是你不能局限于内存中的可用图片。GridView这样有着更大的数据集的组件可以很轻易消耗掉内存缓存。你的应用有可能在执行其他任务(如打电话)的时候被打断,并且在后台的任务有可能被杀死或者缓存被释放。一旦用户重新聚焦(resume)到你的应用,你得再次处理每一张图片。

        在这种情况下,硬盘缓存可以用来存储Bitmap并在图片被内存缓存释放后减小图片加载的时间(次数)。当然,从硬盘加载图片比内存要慢,并且应该在后台线程进行,因为硬盘读取的时间是不可预知的。

        注意:如果访问图片的次数非常频繁,那么ContentProvider可能更适合用来存储缓存图片,例如Image Gallery这样的应用程序。

        这个类中的示例代码使用DiskLruCache(来自Android源码)实现。在示例代码中,除了已有的内存缓存,还添加了硬盘缓存。

private DiskLruCache mDiskLruCache;
private final Object mDiskCacheLock = new Object();
private boolean mDiskCacheStarting = true;
private static final int DISK_CACHE_SIZE = 1024 * 1024 * 10; // 10MB
private static final String DISK_CACHE_SUBDIR = "thumbnails";

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...
    // Initialize memory cache
    ...
    // Initialize disk cache on background thread
    File cacheDir = getDiskCacheDir(this, DISK_CACHE_SUBDIR);
    new InitDiskCacheTask().execute(cacheDir);
    ...
}

class InitDiskCacheTask extends AsyncTask<File, Void, Void> {
    @Override
    protected Void doInBackground(File... params) {
        synchronized (mDiskCacheLock) {
            File cacheDir = params[0];
            mDiskLruCache = DiskLruCache.open(cacheDir, DISK_CACHE_SIZE);
            mDiskCacheStarting = false; // Finished initialization
            mDiskCacheLock.notifyAll(); // Wake any waiting threads
        }
        return null;
    }
}

class BitmapWorkerTask extends AsyncTask<Integer, Void, Bitmap> {
    ...
    // Decode image in background.
    @Override
    protected Bitmap doInBackground(Integer... params) {
        final String imageKey = String.valueOf(params[0]);

        // Check disk cache in background thread
        Bitmap bitmap = getBitmapFromDiskCache(imageKey);

        if (bitmap == null) { // Not found in disk cache
            // Process as normal
            final Bitmap bitmap = decodeSampledBitmapFromResource(
                    getResources(), params[0], 100, 100));
        }

        // Add final bitmap to caches
        addBitmapToCache(imageKey, bitmap);

        return bitmap;
    }
    ...
}

public void addBitmapToCache(String key, Bitmap bitmap) {
    // Add to memory cache as before
    if (getBitmapFromMemCache(key) == null) {
        mMemoryCache.put(key, bitmap);
    }

    // Also add to disk cache
    synchronized (mDiskCacheLock) {
        if (mDiskLruCache != null && mDiskLruCache.get(key) == null) {
            mDiskLruCache.put(key, bitmap);
        }
    }
}

public Bitmap getBitmapFromDiskCache(String key) {
    synchronized (mDiskCacheLock) {
        // Wait while disk cache is started from background thread
        while (mDiskCacheStarting) {
            try {
                mDiskCacheLock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {}
        }
        if (mDiskLruCache != null) {
            return mDiskLruCache.get(key);
        }
    }
    return null;
}

// Creates a unique subdirectory of the designated app cache directory. Tries to use external
// but if not mounted, falls back on internal storage.
public static File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) {
    // Check if media is mounted or storage is built-in, if so, try and use external cache dir
    // otherwise use internal cache dir
    final String cachePath =
            Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(Environment.getExternalStorageState()) ||
                    !isExternalStorageRemovable() ? getExternalCacheDir(context).getPath() :
                            context.getCacheDir().getPath();

    return new File(cachePath + File.separator + uniqueName);
}

        注意:即便是硬盘缓存初始化也需要硬盘操作,因此不应该在主线程执行。但是,这意味着硬盘缓存在初始化前就能被访问到。为了解决这个问题,在上面的实现中添加了一个锁对象(lock object),以确保在缓存被初始化之前应用无法访问硬盘缓存。

        在UI线程中检查内存缓存,相应的硬盘缓存检查应在后台线程中进行。硬盘操作永远不要在UI线程中发生。当图片处理完成后,最终的Bitmap要被添加到内存缓存和硬盘缓存中,以便后续的使用。

 处理配置更改

        运行时的配置会发生变化,例如屏幕方向的改变,会导致Android销毁并以新的配置重新启动Activity(关于此问题的更多信息,请参阅Handling Runtime Changes)。为了让用户有着流畅而快速的体验,你需要在配置发生改变的时候避免再次处理所有的图片。

        幸运的是,你在“使用内存缓存”一节中为Bitmap构造了很好的内存缓存。这些内存可以通过使用Fragment传递到信的Activity(活动)实例,这个Fragment可以调用setRetainInstance(true)方法保留下来。在Activity(活动)被重新创建后,你可以在上面的Fragment中访问到已经存在的缓存对象,使得图片能快加载并重新填充到ImageView对象中。

        下面是一个使用FragmentLruCache对象保留在配置更改中的示例:

private LruCache<String, Bitmap> mMemoryCache;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...
    RetainFragment mRetainFragment =
            RetainFragment.findOrCreateRetainFragment(getFragmentManager());
    mMemoryCache = RetainFragment.mRetainedCache;
    if (mMemoryCache == null) {
        mMemoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
            ... // Initialize cache here as usual
        }
        mRetainFragment.mRetainedCache = mMemoryCache;
    }
    ...
}

class RetainFragment extends Fragment {
    private static final String TAG = "RetainFragment";
    public LruCache<String, Bitmap> mRetainedCache;

    public RetainFragment() {}

    public static RetainFragment findOrCreateRetainFragment(FragmentManager fm) {
        RetainFragment fragment = (RetainFragment) fm.findFragmentByTag(TAG);
        if (fragment == null) {
            fragment = new RetainFragment();
        }
        return fragment;
    }

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setRetainInstance(true);
    }
}
        为了测试这个,可以在不适用Fragment的情况下旋转设备屏幕。在保留缓存的情况下,你应该能发现填充图片到Activity中几乎是瞬间从内存中取出而没有任何延迟的感觉。任何图片优先从内存缓存获取,没有的话再到硬盘缓存中找,如果都没有,那就以普通方式加载图片。

© 著作权归作者所有

RyanHoo
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评论(18)

繁华未至
繁华未至
写的很好。谢谢分享
okker
okker
顶啊,是好文呢
okker
okker
不错,不错
Xushao
Xushao
说到这个RetainFragment,有个问题想请教下:
类似微信这样的,
1、第一次打开朋友圈,会刷新信息,然后按下返回键,回到上个视图;
2、再打开朋友圈,这时候还是上次的状态,没有重新去加载。

如果朋友圈是一个单独的Activity的话,那么再次打开朋友圈的时候,是怎样获得已经保存的这个Activity的状态的?还是并没有finish掉这个Activity?
skyler1
skyler1
很受用 希望版主贴一些缓存原理的文章
天使之翼-正版
天使之翼-正版

引用来自“hellosnow”的评论

楼主能否讲解一下ListView的缓存机制?
比如:同样加载1000张图片,使用ScrollView比ListView(或GridView)更容易崩溃。

ListView 其实只有 屏幕可视的 Item 条数,这些Item在循环滚动
ScrollView 则是你加进去的全部 Item
RyanHoo
RyanHoo 博主

引用来自“hellosnow”的评论

楼主能否讲解一下ListView的缓存机制?
比如:同样加载1000张图片,使用ScrollView比ListView(或GridView)更容易崩溃。

你将这系列博客好好看看,更好的缓存方案是你来决定的。这种缓存方案,本来就是为ListView、GridView、ViewPager制定的。也可以类推到其他缓存方式里去。加载1000张图片:1. 是不应该放到ScrollView里去的,ScrollView只是个容器,并没有很好的回收机制,而ListView就大有文章可做了:(a. 避免每次getView都要重新创建View b. 使用ViewHolder c. 多图片可以使用教程里的缓存方案)2. 加载1000张图片到ScrollView里,我不知道你怎么做到的。。如果你加载到ListView里,永远也不过显示几张,你所以为的1000,只是它绑定的数据集,假设一张图片1kb,1000张多少?1W张呢?ListView是不会因为数据集大小而改变性能的,Android API Demos例子中的ListView有上万个item,一样跑的很轻松。关于此系列的话题,我后续会写出博客,不过你肯定等不及。记住一个原则:最小原则。比如你只需要调用数据库里的username列,结果你用了select *调出全部的数据,这就是不理性的做法。相应的,你一个手机屏幕本来只需要显示10张,你非得一次性写入1000张到内存,这也是错误的做法。为了流畅的用户体验,我可以缓存5张就行。你把缓存这篇多读几遍。
RyanHoo
RyanHoo 博主

引用来自“gaol”的评论

lz。请教:1.File mCurrentPhotoFile = new File(PHOTO_DIR, FileName);和2.intent.putExtra(MediaStore.EXTRA_OUTPUT, Uri.fromFile(mCurrentPhotoFile ));调用相机拍照这两句话的先后我弄晕了,为什么还没有调用相机就已经执行了1,意思已经生成了file的照片。

这个我倒是没试过,应该是Uri.fromFile这句话生成的,它要将文件与引用关联起来,以便相机将拍好的照片写入该uri。你可以理解为一个初始化的过程,那么它写入磁盘,生成对象并不奇快。具体操作以及更优的解决方案详见我的博客:http://my.oschina.net/ryanhoo/blog?catalog=151515
严腾飞fly
谢谢楼主分享,值得学习
L
Laughing.jia
很不错
【Google官方教程】前言:高效的Bitmap显示

转载声明:Ryan的博客文章欢迎您的转载,但在转载的同时,请注明文章的来源出处,不胜感激! :-) http://my.oschina.net/ryanhoo/blog/88153 译者:Ryan Hoo 来源:https://developer.andro...

RyanHoo
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转载声明:Ryan的博客文章欢迎您的转载,但在转载的同时,请注明文章的来源出处,不胜感激! :-) http://my.oschina.net/ryanhoo/blog/93285 摘要:在我翻译的Google官方系列教程中,Bitmap系...

RyanHoo
2012/12/01
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【Google官方教程】第四课:在UI中显示Bitmap

转载声明:Ryan的博客文章欢迎您的转载,但在转载的同时,请注明文章的来源出处,不胜感激! :-) http://my.oschina.net/ryanhoo/blog/88484 译者:Ryan Hoo 来源:https://developer.andro...

RyanHoo
2012/11/11
3.3K
3
【Google官方教程】第一课:高效地加载大Bitmap(位图)

转载声明:Ryan的博客文章欢迎您的转载,但在转载的同时,请注明文章的来源出处,不胜感激! :-) http://my.oschina.net/ryanhoo/blog/88242 译者:Ryan Hoo 来源:https://developer.andro...

RyanHoo
2012/11/09
9.9K
30
【构建Android缓存模块】(二)Memory Cache & File Cache

转载声明:Ryan的博客文章欢迎您的转载,但在转载的同时,请注明文章的来源出处,不胜感激! :-) http://my.oschina.net/ryanhoo/blog/93406 上节课我们讲到普通应用缓存Bitmap的实现分析,根...

RyanHoo
2012/12/02
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2

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