简介

内容包括三部分：

如何有效加载Bitmap
- 由于Bitmap的特殊性以及Android对单个应用所施加的内存限制，比如16MB，这导致Bitmap加载时很容易出现OOM
- java.lang.OutOfMemoryError: bitmap size exceeds VM budget
- 因此高效的加载Bitmap时非常重要的
Android中常用的缓存策略
- 缓存策略是一个通用的思想，可以用在很多场景中。实际开发中经常需要用到Bitmap做缓存。
- 通过缓存不需每次从网上请求图片或者从设备中加载图片，可以极大地提高图片的加载效率以及产品的用户体验。
- 较常用的缓存策略是LruCache和DiskLruCache
  - LruCache和DiskLruCache是采用了LRU(Least Recently Used)近期最少使用算法的两种缓存。
  - LruCache内存缓存，DiskLruCache存储设备缓存
如何优化列表卡顿现象
- ListView和GridView由于要加载大量的自视图，用户快速滑动时就容易出现卡顿现

一、 Bitmap的高效加载

如何加载一个图片

BitmapFactory提供了很多方法支持从文件系统，资源，输入流以及字节数组中加载Bitmap多些。
如何高效的加载Bitmap
核心思想：用BitmapFactory.Options来加载所需尺寸的图片
- inSampleSize参数设定为整数N，图片大小是原图大小的1/N
- inSampleSize的取值应该总是2的指数

核心Code:

    public Bitmap decodeSampledBitmapFromResource(Resources res,
                                                  int resId, int reqWidth, int reqHeight) {
        // First decode with inJustDecodeBounds=true to check dimensions
        final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);

        // Calculate inSampleSize
        options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth,
                reqHeight);

        // Decode bitmap with inSampleSize set
        options.inJustDecodeBounds = false;
        return BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
    }

    public int calculateInSampleSize(BitmapFactory.Options options,
                                 int reqWidth, int reqHeight) {
    if (reqWidth == 0 || reqHeight == 0) {
        return 1;
    }

    // Raw height and width of image
    final int height = options.outHeight;
    final int width = options.outWidth;
    Log.d(TAG, "origin, w= " + width + " h=" + height);
    int inSampleSize = 1;

    if (height > reqHeight || width > reqWidth) {
        final int halfHeight = height / 2;
        final int halfWidth = width / 2;

        // Calculate the largest inSampleSize value that is a power of 2 and
        // keeps both height and width larger than the requested height and width.
        while ((halfHeight / inSampleSize) >= reqHeight
                && (halfWidth / inSampleSize) >= reqWidth) {
            inSampleSize *= 2;
        }
    }

    Log.d(TAG, "sampleSize:" + inSampleSize);
    return inSampleSize;
}

二、 Android中的缓存策略

缓存策略在Android中有着广泛的使用场景，尤其是在图片加载这个场景下，缓存策略就变得更为重要。

经典的使用

解决网络下载时，流量消耗问题。缓存可以避免过多的流量消耗。
很多时候为了提高应用的用户体验，往往还会把图片在内存中在缓存一份。
当应用打算从网络请求一张图片时，先从内存中取，没有就从存储设备中获取。如果没有就从网络下载。

缓存策略

主要包含：缓存的添加、获取和删除三类操作。
目前常用的一种算法是LRU（Least Recently Used),是近期最少使用算法。
- 核心思想是：当缓存满时，会优先淘汰那些近期最少使用的缓存对象
- 采用LRU算法的缓存有：LruCache 和 DiskLruCache
- LruCache用于实现内存缓存
- DiskLruCache则用于存储设备缓存

LruCache

Android 3.1提供的一个缓存类。是一个泛型类，内部采用一个LinkedHashMap以强引用的方式存储外界的缓存对象。

public class LruCache<K, V> {

强引用：直接的对象引用
软引用：当对象只有软引用时，系统内存不足时此对象会被gc回收
弱引用：当对象只有弱引用时，对象会随时被gc回收

核心Code:

int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
int cacheSize = maxMemory / 8;
mMemoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
    @Override
    protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
        return bitmap.getRowBytes() * bitmap.getHeight() / 1024;
    }
};
    
private void addBitmapToMemoryCache(String key, Bitmap bitmap) {
    if (getBitmapFromMemCache(key) == null) {
        mMemoryCache.put(key, bitmap);
    }
}


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

DiskLruCache

用于实现存储设备缓存，即磁盘缓存。
通过将缓存对象写入文件系统从而实现缓存的效果。
Android官方文档的推荐，但它不属于Android的一部分，下载地址

1. 创建核心Code

    private static final long DISK_CACHE_SIZE = 1024 * 1024 * 50;
    
    File diskCacheDir = getDiskCacheDir(mContext, "bitmap");
    if (!diskCacheDir.exists()) {
        diskCacheDir.mkdirs();
    }
    
    if (getUsableSpace(diskCacheDir) > DISK_CACHE_SIZE) {
        try {
            mDiskLruCache = DiskLruCache.open(diskCacheDir, 1, 1,
                    DISK_CACHE_SIZE);
            mIsDiskLruCacheCreated = true;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

open的第一参数代表存储路径。
- 如果希望应用卸载后目录一起删除，可以放在SD缓存目录（sdcard/Android/data/package_name/cache）
- 如果希望卸载后保留缓存数据，选择SD卡上的其他特定目录
第二个参数是应用的版号，一般设为1即可。
第三个参数表示单个节点所对应的数据的个数，一般设为1
第四个参数表述缓存的总大小，例如50M

2. DiskLruCache的缓存添加

缓存添加时通过Editor完成的，Editor表示一个缓存对象的编辑对象。
以图片缓存举例
- key一般采用url的md5值，因为图片的url中通常可能有特殊字符

核心Code:

private String hashKeyFormUrl(String url) {
    String cacheKey;
    try {
        final MessageDigest mDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
        mDigest.update(url.getBytes());
        cacheKey = bytesToHexString(mDigest.digest());
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        cacheKey = String.valueOf(url.hashCode());
    }
    return cacheKey;
}

private String bytesToHexString(byte[] bytes) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
        String hex = Integer.toHexString(0xFF & bytes[i]);
        if (hex.length() == 1) {
            sb.append('0');
        }
        sb.append(hex);
    }
    return sb.toString();
}

写入磁盘核心Code:

    String key = hashKeyFormUrl(url);
    DiskLruCache.Editor editor = mDiskLruCache.edit(key);
    if (editor != null) {
        OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(DISK_CACHE_INDEX);
        if (downloadUrlToStream(url, outputStream)) {
            editor.commit();
        } else {
            editor.abort();
        }
        mDiskLruCache.flush();
    }

3. DiskLruCache的缓存查找

先从url获取key
通过get方法得到Snapshot对象，接着可以得到缓存的文件输入流
最后获取Bitmap对象

查找核心Code:

    Bitmap bitmap = null;
    String key = hashKeyFormUrl(url);
    DiskLruCache.Snapshot snapShot = mDiskLruCache.get(key);
    if (snapShot != null) {
        FileInputStream fileInputStream = (FileInputStream)snapShot.getInputStream(DISK_CACHE_INDEX);
        FileDescriptor fileDescriptor = fileInputStream.getFD();
        bitmap = mImageResizer.decodeSampledBitmapFromFileDescriptor(fileDescriptor,
                reqWidth, reqHeight);
        ......
    }

三、 ImageLoader实践

一个优秀的ImageLoader应该具备：

图片的同步加载
图片的异步加载
图片的压缩
内存缓存
磁盘缓存
网络拉取

内存缓存和磁盘缓存是ImageLoader的核心，也是ImageLoader的意义所在。

除此之外ImageLoader还需要处理一些特殊情况，比如ListView或GridView中View复用时图片显示问题。

比如itemA的图片还在下载，user滑动后itemB复用了itemA。待itemA的图片下载完毕后，itemB中显示了itemA的图片。

ImageLoader需要正确的处理这些特殊情况。

(1) 图片压缩ImageResizer：ImageResizer.java

(2) 内存缓存和磁盘缓存实现

核心Code:

private LruCache<String, Bitmap> mMemoryCache;
private DiskLruCache mDiskLruCache;

private ImageLoader(Context context) {
    mContext = context.getApplicationContext();
    int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
    int cacheSize = maxMemory / 8;
    mMemoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
        @Override
        protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
            return bitmap.getRowBytes() * bitmap.getHeight() / 1024;
        }
    };
    File diskCacheDir = getDiskCacheDir(mContext, "bitmap");
    if (!diskCacheDir.exists()) {
        diskCacheDir.mkdirs();
    }
    if (getUsableSpace(diskCacheDir) > DISK_CACHE_SIZE) {
        try {
            mDiskLruCache = DiskLruCache.open(diskCacheDir, 1, 1,
                    DISK_CACHE_SIZE);
            mIsDiskLruCacheCreated = true;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

(3) 同步加载和异步加载

同步接口： public Bitmap loadBitmap(String uri, int reqWidth, int reqHeight) {

异步接口： public void bindBitmap(final String uri, final ImageView imageView, final int reqWidth, final int reqHeight) {

异步加载时用线程池 + Handler更新ImageView
设定ImageView的Tag来区分，避免发生列表错位问题

避免发生列表核错位心Code

  private Handler mMainHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
  @Override
  public void handleMessage(Message msg) {
      LoaderResult result = (LoaderResult) msg.obj;
      ImageView imageView = result.imageView;
      String uri = (String) imageView.getTag(TAG_KEY_URI);
      if (uri.equals(result.uri)) {
          imageView.setImageBitmap(result.bitmap);
      } else {
          Log.w(TAG, "set image bitmap,but url has changed, ignored!");
      }
  }   };

四、 ImageLoader的使用

照片墙

从网络加载图片并在GridView中显示.覆盖了：图片加载，缓存策略，列表的滑动流畅性

非WIFI环境下，流量提示

提示核心Code

  if (!mIsWifi) {
      AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(this);
      builder.setMessage("初次使用会从网络下载大概5MB的图片，确认要下载吗？");
      builder.setTitle("注意");
      builder.setPositiveButton("是", new DialogInterface.OnClickListener() {
          @Override
          public void onClick(DialogInterface dialog, int which) {
              Utils.sCanGetBitmapFromNetWork = true;
              mImageAdapter.notifyDataSetChanged();
          }
      });
      builder.setNegativeButton("否", null);
      builder.show();
  }

优化列表的卡顿现象
- 主线程中不做太耗时的操作：getView中通过ImageLoader的bindBitmap来异步加载图片
- 用户频繁滑动，瞬间可能产生上百个异步任务，会造成线程池拥堵和大量的UI更新。
  - 列表滑动时停止加载图片
  - getView仅列表静止时才能加载图片
  - 开启硬件加速。绝大多数情况下，硬件加速都可以解决莫名的卡顿问题。

解决列表卡顿核心Code

// MainActivity
mImageGridView.setOnScrollListener(this);

@Override
public void onScrollStateChanged(AbsListView view, int scrollState) {
    if (scrollState == AbsListView.OnScrollListener.SCROLL_STATE_IDLE) {
        Utils.sIsGridViewIdle = true;
        mImageAdapter.notifyDataSetChanged();
    } else {
        Utils.sIsGridViewIdle = false;
    }
}

//ImageAdapter
if (Utils.sIsGridViewIdle && Utils.sCanGetBitmapFromNetWork) {
    imageView.setTag(uri);
    mImageLoader.bindBitmap(uri, imageView, Utils.sImageWidth, Utils.sImageWidth);
}

Github Code

五、开源库

图片缓存已经有很多的开源库：(详情介绍点击这里，搜索ImageLoader）

Android-Universal-Image-Loader
picasso
Cube ImageLoader
fresco
Glide

Android 开源项目分类汇总

Android 学习资料收集

目录

简介

一、 Bitmap的高效加载

二、 Android中的缓存策略

LruCache

DiskLruCache

1. 创建核心Code

2. DiskLruCache的缓存添加

3. DiskLruCache的缓存查找

三、 ImageLoader实践

四、 ImageLoader的使用

五、 开源库

五、开源库