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面试官:简历上最好不要写Glide,不是问源码那么简单

这次来面试的是一个有着5年工作经验的小伙,截取了一段对话如下:

面试官:我看你写到Glide,为什么用Glide,而不选择其它图片加载框架?
小伙:Glide 使用简单,链式调用,很方便,一直用这个。
面试官:有看过它的源码吗?跟其它图片框架相比有哪些优势?
小伙:没有,只是在项目中使用而已~
面试官:假如现在不让你用开源库,需要你自己写一个图片加载框架,你会考虑哪些方面的问题,说说大概的思路。
小伙:额~,压缩吧。
面试官:还有吗?
小伙:额~,这个没写过。

说到图片加载框架,大家最熟悉的莫过于Glide了,但我却不推荐简历上写熟悉Glide,除非你熟读它的源码,或者参与Glide的开发和维护。

在一般面试中,遇到图片加载问题的频率一般不会太低,只是问法会有一些差异,例如:

  • 简历上写Glide,那么会问一下Glide的设计,以及跟其它同类框架的对比 ;
  • 假如让你写一个图片加载框架,说说思路;
  • 给一个图片加载的场景,比如网络加载一张或多张大图,你会怎么做;

带着问题进入正文~

一、谈谈Glide

1.1 Glide 使用有多简单?

Glide由于其口碑好,很多开发者直接在项目中使用,使用方法相当简单

github.com/bumptech/gl…

1、添加依赖:

implementation 'com.github.bumptech.glide:glide:4.10.0'
annotationProcessor 'com.github.bumptech.glide:compiler:4.10.0'
复制代码

2、添加网络权限

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
复制代码

3、一句代码加载图片到ImageView

Glide.with(this).load(imgUrl).into(mIv1);
复制代码

进阶一点的用法,参数设置

RequestOptions options = new RequestOptions()
            .placeholder(R.drawable.ic_launcher_background)
            .error(R.mipmap.ic_launcher)
            .diskCacheStrategy(DiskCacheStrategy.NONE)
    		.override(200, 100);
    
Glide.with(this)
            .load(imgUrl)
            .apply(options)
            .into(mIv2);
复制代码

使用Glide加载图片如此简单,这让很多开发者省下自己处理图片的时间,图片加载工作全部交给Glide来就完事,同时,很容易就把图片处理的相关知识点忘掉。

1.2 为什么用Glide?

从前段时间面试的情况,我发现了这个现象:简历上写熟悉Glide的,基本都是熟悉使用方法,很多3年-6年工作经验,除了说Glide使用方便,不清楚Glide跟其他图片框架如Fresco的对比有哪些优缺点。

首先,当下流行的图片加载框架有那么几个,可以拿 Glide 跟Fresco对比,例如这些:

Glide:

  • 多种图片格式的缓存,适用于更多的内容表现形式(如Gif、WebP、缩略图、Video)
  • 生命周期集成(根据Activity或者Fragment的生命周期管理图片加载请求)
  • 高效处理Bitmap(bitmap的复用和主动回收,减少系统回收压力)
  • 高效的缓存策略,灵活(Picasso只会缓存原始尺寸的图片,Glide缓存的是多种规格),加载速度快且内存开销小(默认Bitmap格式的不同,使得内存开销是Picasso的一半)

Fresco:

  • 最大的优势在于5.0以下(最低2.3)的bitmap加载。在5.0以下系统,Fresco将图片放到一个特别的内存区域(Ashmem区)
  • 大大减少OOM(在更底层的Native层对OOM进行处理,图片将不再占用App的内存)
  • 适用于需要高性能加载大量图片的场景

对于一般App来说,Glide完全够用,而对于图片需求比较大的App,为了防止加载大量图片导致OOM,Fresco 会更合适一些。并不是说用Glide会导致OOM,Glide默认用的内存缓存是LruCache,内存不会一直往上涨。

二、假如让你自己写个图片加载框架,你会考虑哪些问题?

首先,梳理一下必要的图片加载框架的需求:

  • 异步加载:线程池
  • 切换线程:Handler,没有争议吧
  • 缓存:LruCache、DiskLruCache
  • 防止OOM:软引用、LruCache、图片压缩、Bitmap像素存储位置
  • 内存泄露:注意ImageView的正确引用,生命周期管理
  • 列表滑动加载的问题:加载错乱、队满任务过多问题

当然,还有一些不是必要的需求,例如加载动画等。

2.1 异步加载:

线程池,多少个?

缓存一般有三级,内存缓存、硬盘、网络。

由于网络会阻塞,所以读内存和硬盘可以放在一个线程池,网络需要另外一个线程池,网络也可以采用Okhttp内置的线程池。

读硬盘和读网络需要放在不同的线程池中处理,所以用两个线程池比较合适。

Glide 必然也需要多个线程池,看下源码是不是这样

public final class GlideBuilder {
  ...
  private GlideExecutor sourceExecutor; //加载源文件的线程池,包括网络加载
  private GlideExecutor diskCacheExecutor; //加载硬盘缓存的线程池
  ...
  private GlideExecutor animationExecutor; //动画线程池
复制代码

Glide使用了三个线程池,不考虑动画的话就是两个。

2.2 切换线程:

图片异步加载成功,需要在主线程去更新ImageView,

无论是RxJava、EventBus,还是Glide,只要是想从子线程切换到Android主线程,都离不开Handler。

看下Glide 相关源码:

    class EngineJob<R> implements DecodeJob.Callback<R>,Poolable {
	  private static final EngineResourceFactory DEFAULT_FACTORY = new EngineResourceFactory();
	  //创建Handler
	  private static final Handler MAIN_THREAD_HANDLER =
	      new Handler(Looper.getMainLooper(), new MainThreadCallback());

复制代码

问RxJava是完全用Java语言写的,那怎么实现从子线程切换到Android主线程的? 依然有很多3-6年的开发答不上来这个很基础的问题,而且只要是这个问题回答不出来的,接下来有关于原理的问题,基本都答不上来。

有不少工作了很多年的Android开发不知道鸿洋、郭霖、玉刚说,不知道掘金是个啥玩意,内心估计会想是不是还有叫掘银掘铁的(我不知道有没有)。

我想表达的是,干这一行,真的是需要有对技术的热情,不断学习,不怕别人比你优秀,就怕比你优秀的人比你还努力,而你却不知道

2.3 缓存

我们常说的图片三级缓存:内存缓存、硬盘缓存、网络。

2.3.1 内存缓存

一般都是用LruCache

Glide 默认内存缓存用的也是LruCache,只不过并没有用Android SDK中的LruCache,不过内部同样是基于LinkHashMap,所以原理是一样的。

// -> GlideBuilder#build
if (memoryCache == null) {
  memoryCache = new LruResourceCache(memorySizeCalculator.getMemoryCacheSize());
}
复制代码

既然说到LruCache ,必须要了解一下LruCache的特点和源码:

为什么用LruCache?

LruCache 采用最近最少使用算法,设定一个缓存大小,当缓存达到这个大小之后,会将最老的数据移除,避免图片占用内存过大导致OOM。

LruCache 源码分析
    public class LruCache<K, V> {
	// 数据最终存在 LinkedHashMap 中
    private final LinkedHashMap<K, V> map;
	...
	public LruCache(int maxSize) {
        if (maxSize <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("maxSize <= 0");
        }
        this.maxSize = maxSize;
		// 创建一个LinkedHashMap,accessOrder 传true
        this.map = new LinkedHashMap<K, V>(0, 0.75f, true);
    }
    ...
复制代码

LruCache 构造方法里创建一个LinkedHashMap,accessOrder 参数传true,表示按照访问顺序排序,数据存储基于LinkedHashMap。

先看看LinkedHashMap 的原理吧

LinkedHashMap 继承 HashMap,在 HashMap 的基础上进行扩展,put 方法并没有重写,说明LinkedHashMap遵循HashMap的数组加链表的结构

HashMap

LinkedHashMap重写了 createEntry 方法。

看下HashMap 的 createEntry 方法

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    HashMapEntry<K,V> e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] = new HashMapEntry<>(hash, key, value, e);
    size++;
}
复制代码

HashMap的数组里面放的是HashMapEntry 对象

看下LinkedHashMap 的 createEntry方法

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    HashMapEntry<K,V> old = table[bucketIndex];
    LinkedHashMapEntry<K,V> e = new LinkedHashMapEntry<>(hash, key, value, old);
    table[bucketIndex] = e; //数组的添加
    e.addBefore(header);  //处理链表
    size++;
}
复制代码

LinkedHashMap的数组里面放的是LinkedHashMapEntry对象

LinkedHashMapEntry

private static class LinkedHashMapEntry<K,V> extends HashMapEntry<K,V> {
    // These fields comprise the doubly linked list used for iteration.
    LinkedHashMapEntry<K,V> before, after; //双向链表

	private void remove() {
        before.after = after;
        after.before = before;
    }

	private void addBefore(LinkedHashMapEntry<K,V> existingEntry) {
        after  = existingEntry;
        before = existingEntry.before;
        before.after = this;
        after.before = this;
    }
复制代码

LinkedHashMapEntry继承 HashMapEntry,添加before和after变量,所以是一个双向链表结构,还添加了addBeforeremove 方法,用于新增和删除链表节点。

LinkedHashMapEntry#addBefore
将一个数据添加到Header的前面

private void addBefore(LinkedHashMapEntry<K,V> existingEntry) {
        after  = existingEntry;
        before = existingEntry.before;
        before.after = this;
        after.before = this;
}
复制代码

existingEntry 传的都是链表头header,将一个节点添加到header节点前面,只需要移动链表指针即可,添加新数据都是放在链表头header 的before位置,链表头节点header的before是最新访问的数据,header的after则是最旧的数据。

再看下LinkedHashMapEntry#remove

private void remove() {
        before.after = after;
        after.before = before;
    }
复制代码

链表节点的移除比较简单,改变指针指向即可。

再看下LinkHashMap的put 方法

public final V put(K key, V value) {
    
    V previous;
    synchronized (this) {
        putCount++;
        //size增加
        size += safeSizeOf(key, value);
        // 1、linkHashMap的put方法
        previous = map.put(key, value);
        if (previous != null) {
            //如果有旧的值,会覆盖,所以大小要减掉
            size -= safeSizeOf(key, previous);
        }
    }


    trimToSize(maxSize);
    return previous;
}
复制代码

LinkedHashMap 结构可以用这种图表示

LinkedHashMap

LinkHashMap 的 put方法和get方法最后会调用trimToSize方法,LruCache 重写trimToSize方法,判断内存如果超过一定大小,则移除最老的数据

LruCache#trimToSize,移除最老的数据

public void trimToSize(int maxSize) {
    while (true) {
        K key;
        V value;
        synchronized (this) {
            
            //大小没有超出,不处理
            if (size <= maxSize) {
                break;
            }

            //超出大小,移除最老的数据
            Map.Entry<K, V> toEvict = map.eldest();
            if (toEvict == null) {
                break;
            }

            key = toEvict.getKey();
            value = toEvict.getValue();
            map.remove(key);
            //这个大小的计算,safeSizeOf 默认返回1;
            size -= safeSizeOf(key, value);
            evictionCount++;
        }

        entryRemoved(true, key, value, null);
    }
}
复制代码

对LinkHashMap 还不是很理解的话可以参考:
图解LinkedHashMap原理

LruCache小结:

  • LinkHashMap 继承HashMap,在 HashMap的基础上,新增了双向链表结构,每次访问数据的时候,会更新被访问的数据的链表指针,具体就是先在链表中删除该节点,然后添加到链表头header之前,这样就保证了链表头header节点之前的数据都是最近访问的(从链表中删除并不是真的删除数据,只是移动链表指针,数据本身在map中的位置是不变的)。
  • LruCache 内部用LinkHashMap存取数据,在双向链表保证数据新旧顺序的前提下,设置一个最大内存,往里面put数据的时候,当数据达到最大内存的时候,将最老的数据移除掉,保证内存不超过设定的最大值。

2.3.2 磁盘缓存 DiskLruCache

依赖:

implementation 'com.jakewharton:disklrucache:2.0.2'

DiskLruCache 跟 LruCache 实现思路是差不多的,一样是设置一个总大小,每次往硬盘写文件,总大小超过阈值,就会将旧的文件删除。简单看下remove操作:

	// DiskLruCache 内部也是用LinkedHashMap
	private final LinkedHashMap<String, Entry> lruEntries =
      	new LinkedHashMap<String, Entry>(0, 0.75f, true);
	...

    public synchronized boolean remove(String key) throws IOException {
	    checkNotClosed();
	    validateKey(key);
	    Entry entry = lruEntries.get(key);
	    if (entry == null || entry.currentEditor != null) {
	      return false;
	    }
	
            //一个key可能对应多个value,hash冲突的情况
	    for (int i = 0; i < valueCount; i++) {
	      File file = entry.getCleanFile(i);
            //通过 file.delete() 删除缓存文件,删除失败则抛异常
	      if (file.exists() && !file.delete()) {
	        throw new IOException("failed to delete " + file);
	      }
	      size -= entry.lengths[i];
	      entry.lengths[i] = 0;
	    }
	    ...
	    return true;
  }
复制代码

可以看到 DiskLruCache 同样是利用LinkHashMap的特点,只不过数组里面存的 Entry 有点变化,Editor 用于操作文件。

private final class Entry {
    private final String key;

    private final long[] lengths;

    private boolean readable;

    private Editor currentEditor;

    private long sequenceNumber;
	...
}
复制代码

2.4 防止OOM

加载图片非常重要的一点是需要防止OOM,上面的LruCache缓存大小设置,可以有效防止OOM,但是当图片需求比较大,可能需要设置一个比较大的缓存,这样的话发生OOM的概率就提高了,那应该探索其它防止OOM的方法。

方法1:软引用

回顾一下Java的四大引用:

  • 强引用: 普通变量都属于强引用,比如 private Context context;
  • 软应用: SoftReference,在发生OOM之前,垃圾回收器会回收SoftReference引用的对象。
  • 弱引用: WeakReference,发生GC的时候,垃圾回收器会回收WeakReference中的对象。
  • 虚引用: 随时会被回收,没有使用场景。

怎么理解强引用:

强引用对象的回收时机依赖垃圾回收算法,我们常说的可达性分析算法,当Activity销毁的时候,Activity会跟GCRoot断开,至于GCRoot是谁?这里可以大胆猜想,Activity对象的创建是在ActivityThread中,ActivityThread要回调Activity的各个生命周期,肯定是持有Activity引用的,那么这个GCRoot可以认为就是ActivityThread,当Activity 执行onDestroy的时候,ActivityThread 就会断开跟这个Activity的联系,Activity到GCRoot不可达,所以会被垃圾回收器标记为可回收对象。

软引用的设计就是应用于会发生OOM的场景,大内存对象如Bitmap,可以通过 SoftReference 修饰,防止大对象造成OOM,看下这段代码

    private static LruCache<String, SoftReference<Bitmap>> mLruCache = new LruCache<String, SoftReference<Bitmap>>(10 * 1024){
        @Override
        protected int sizeOf(String key, SoftReference<Bitmap> value) {
            //默认返回1,这里应该返回Bitmap占用的内存大小,单位:K

            //Bitmap被回收了,大小是0
            if (value.get() == null){
                return 0;
            }
            return value.get().getByteCount() /1024;
        }
    };

复制代码

LruCache里存的是软引用对象,那么当内存不足的时候,Bitmap会被回收,也就是说通过SoftReference修饰的Bitmap就不会导致OOM。

当然,这段代码存在一些问题,Bitmap被回收的时候,LruCache剩余的大小应该重新计算,可以写个方法,当Bitmap取出来是空的时候,LruCache清理一下,重新计算剩余内存;

还有另一个问题,就是内存不足时软引用中的Bitmap被回收的时候,这个LruCache就形同虚设,相当于内存缓存失效了,必然出现效率问题。

方法2:onLowMemory

当内存不足的时候,Activity、Fragment会调用onLowMemory方法,可以在这个方法里去清除缓存,Glide使用的就是这一种方式来防止OOM。

//Glide
public void onLowMemory() {
    clearMemory();
}

public void clearMemory() {
    // Engine asserts this anyway when removing resources, fail faster and consistently
    Util.assertMainThread();
    // memory cache needs to be cleared before bitmap pool to clear re-pooled Bitmaps too. See #687.
    memoryCache.clearMemory();
    bitmapPool.clearMemory();
    arrayPool.clearMemory();
  }
复制代码
方法3:从Bitmap 像素存储位置考虑

我们知道,系统为每个进程,也就是每个虚拟机分配的内存是有限的,早期的16M、32M,现在100+M,
虚拟机的内存划分主要有5部分:

  • 虚拟机栈
  • 本地方法栈
  • 程序计数器
  • 方法区

而对象的分配一般都是在堆中,堆是JVM中最大的一块内存,OOM一般都是发生在堆中。

Bitmap 之所以占内存大不是因为对象本身大,而是因为Bitmap的像素数据, Bitmap的像素数据大小 = 宽 * 高 * 1像素占用的内存。

1像素占用的内存是多少?不同格式的Bitmap对应的像素占用内存是不同的,具体是多少呢?
在Fresco中看到如下定义代码

  /**
   * Bytes per pixel definitions
   */
  public static final int ALPHA_8_BYTES_PER_PIXEL = 1;
  public static final int ARGB_4444_BYTES_PER_PIXEL = 2;
  public static final int ARGB_8888_BYTES_PER_PIXEL = 4;
  public static final int RGB_565_BYTES_PER_PIXEL = 2;
  public static final int RGBA_F16_BYTES_PER_PIXEL = 8;
复制代码

如果Bitmap使用 RGB_565 格式,则1像素占用 2 byte,ARGB_8888 格式则占4 byte。
在选择图片加载框架的时候,可以将内存占用这一方面考虑进去,更少的内存占用意味着发生OOM的概率越低。 Glide内存开销是Picasso的一半,就是因为默认Bitmap格式不同。

至于宽高,是指Bitmap的宽高,怎么计算的呢?看BitmapFactory.Options 的 outWidth

/**
     * The resulting width of the bitmap. If {@link #inJustDecodeBounds} is
     * set to false, this will be width of the output bitmap after any
     * scaling is applied. If true, it will be the width of the input image
     * without any accounting for scaling.
     *
     * <p>outWidth will be set to -1 if there is an error trying to decode.</p>
     */
    public int outWidth;
复制代码

看注释的意思,如果 BitmapFactory.Options 中指定 inJustDecodeBounds 为true,则为原图宽高,如果是false,则是缩放后的宽高。所以我们一般可以通过压缩来减小Bitmap像素占用内存

扯远了,上面分析了Bitmap像素数据大小的计算,只是说明Bitmap像素数据为什么那么大。那是否可以让像素数据不放在java堆中,而是放在native堆中呢?据说Android 3.0到8.0 之间Bitmap像素数据存在Java堆,而8.0之后像素数据存到native堆中,是不是真的?看下源码就知道了~

8.0 Bitmap

java层创建Bitmap方法

    public static Bitmap createBitmap(@Nullable DisplayMetrics display, int width, int height,
            @NonNull Config config, boolean hasAlpha, @NonNull ColorSpace colorSpace) {
        ...
        Bitmap bm;
        ...
        if (config != Config.ARGB_8888 || colorSpace == ColorSpace.get(ColorSpace.Named.SRGB)) {
            //最终都是通过native方法创建
            bm = nativeCreate(null, 0, width, width, height, config.nativeInt, true, null, null);
        } else {
            bm = nativeCreate(null, 0, width, width, height, config.nativeInt, true,
                    d50.getTransform(), parameters);
        }

        ...
        return bm;
    }

复制代码

Bitmap 的创建是通过native方法 nativeCreate

对应源码 8.0.0_r4/xref/frameworks/base/core/jni/android/graphics/Bitmap.cpp

//Bitmap.cpp
static const JNINativeMethod gBitmapMethods[] = {
    {   "nativeCreate",             "([IIIIIIZ[FLandroid/graphics/ColorSpace$Rgb$TransferParameters;)Landroid/graphics/Bitmap;",
        (void*)Bitmap_creator },
...
复制代码

JNI动态注册,nativeCreate 方法 对应 Bitmap_creator

//Bitmap.cpp
static jobject Bitmap_creator(JNIEnv* env, jobject, jintArray jColors,
                              jint offset, jint stride, jint width, jint height,
                              jint configHandle, jboolean isMutable,
                              jfloatArray xyzD50, jobject transferParameters) {
    ...
    //1. 申请堆内存,创建native层Bitmap
    sk_sp<Bitmap> nativeBitmap = Bitmap::allocateHeapBitmap(&bitmap, NULL);
    if (!nativeBitmap) {
        return NULL;
    }

    ...
    //2.创建java层Bitmap
    return createBitmap(env, nativeBitmap.release(), getPremulBitmapCreateFlags(isMutable));
}
复制代码

主要两个步骤:

  1. 申请内存,创建native层Bitmap,看下allocateHeapBitmap方法
    8.0.0_r4/xref/frameworks/base/libs/hwui/hwui/Bitmap.cpp
//
static sk_sp<Bitmap> allocateHeapBitmap(size_t size, const SkImageInfo& info, size_t rowBytes,
        SkColorTable* ctable) {
    // calloc 是c++ 的申请内存函数
    void* addr = calloc(size, 1);
    if (!addr) {
        return nullptr;
    }
    return sk_sp<Bitmap>(new Bitmap(addr, size, info, rowBytes, ctable));
}
复制代码

可以看到通过c++的 calloc 函数申请了一块内存空间,然后创建native层Bitmap对象,把内存地址传过去,也就是native层的Bitmap数据(像素数据)是存在native堆中。

  1. 创建java 层Bitmap
//Bitmap.cpp
jobject createBitmap(JNIEnv* env, Bitmap* bitmap,
        int bitmapCreateFlags, jbyteArray ninePatchChunk, jobject ninePatchInsets,
        int density) {
    ...
    BitmapWrapper* bitmapWrapper = new BitmapWrapper(bitmap);
     //通过JNI回调Java层,调用java层的Bitmap构造方法
    jobject obj = env->NewObject(gBitmap_class, gBitmap_constructorMethodID,
            reinterpret_cast<jlong>(bitmapWrapper), bitmap->width(), bitmap->height(), density,
            isMutable, isPremultiplied, ninePatchChunk, ninePatchInsets);

   ...
    return obj;
}

复制代码

env->NewObject,通过JNI创建Java层Bitmap对象,gBitmap_class,gBitmap_constructorMethodID这些变量是什么意思,看下面这个方法,对应java层的Bitmap的类名和构造方法。

//Bitmap.cpp
int register_android_graphics_Bitmap(JNIEnv* env)
{
    gBitmap_class = MakeGlobalRefOrDie(env, FindClassOrDie(env, "android/graphics/Bitmap"));
    gBitmap_nativePtr = GetFieldIDOrDie(env, gBitmap_class, "mNativePtr", "J");
    gBitmap_constructorMethodID = GetMethodIDOrDie(env, gBitmap_class, "<init>", "(JIIIZZ[BLandroid/graphics/NinePatch$InsetStruct;)V");
    gBitmap_reinitMethodID = GetMethodIDOrDie(env, gBitmap_class, "reinit", "(IIZ)V");
    gBitmap_getAllocationByteCountMethodID = GetMethodIDOrDie(env, gBitmap_class, "getAllocationByteCount", "()I");
    return android::RegisterMethodsOrDie(env, "android/graphics/Bitmap", gBitmapMethods,
                                         NELEM(gBitmapMethods));
}
复制代码

8.0 的Bitmap创建就两个点:

  1. 创建native层Bitmap,在native堆申请内存。
  2. 通过JNI创建java层Bitmap对象,这个对象在java堆中分配内存。

像素数据是存在native层Bitmap,也就是证明8.0的Bitmap像素数据存在native堆中。

7.0 Bitmap

直接看native层的方法,

/7.0.0_r31/xref/frameworks/base/core/jni/android/graphics/Bitmap.cpp

//JNI动态注册
static const JNINativeMethod gBitmapMethods[] = {
    {   "nativeCreate",             "([IIIIIIZ)Landroid/graphics/Bitmap;",
        (void*)Bitmap_creator },
...

static jobject Bitmap_creator(JNIEnv* env, jobject, jintArray jColors,
                              jint offset, jint stride, jint width, jint height,
                              jint configHandle, jboolean isMutable) {
    ... 
    //1.通过这个方法来创建native层Bitmap
    Bitmap* nativeBitmap = GraphicsJNI::allocateJavaPixelRef(env, &bitmap, NULL);
    ...

    return GraphicsJNI::createBitmap(env, nativeBitmap,
            getPremulBitmapCreateFlags(isMutable));
}

复制代码

native层Bitmap 创建是通过GraphicsJNI::allocateJavaPixelRef,看看里面是怎么分配的, GraphicsJNI 的实现类是Graphics.cpp

android::Bitmap* GraphicsJNI::allocateJavaPixelRef(JNIEnv* env, SkBitmap* bitmap,
                                             SkColorTable* ctable) {
    const SkImageInfo& info = bitmap->info();
    
    size_t size;
    //计算需要的空间大小
    if (!computeAllocationSize(*bitmap, &size)) {
        return NULL;
    }

    // we must respect the rowBytes value already set on the bitmap instead of
    // attempting to compute our own.
    const size_t rowBytes = bitmap->rowBytes();
    // 1. 创建一个数组,通过JNI在java层创建的
    jbyteArray arrayObj = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(gVMRuntime,
                                                             gVMRuntime_newNonMovableArray,
                                                             gByte_class, size);
    ...
    // 2. 获取创建的数组的地址
    jbyte* addr = (jbyte*) env->CallLongMethod(gVMRuntime, gVMRuntime_addressOf, arrayObj);
    ...
    //3. 创建Bitmap,传这个地址
    android::Bitmap* wrapper = new android::Bitmap(env, arrayObj, (void*) addr,
            info, rowBytes, ctable);
    wrapper->getSkBitmap(bitmap);
    // since we're already allocated, we lockPixels right away
    // HeapAllocator behaves this way too
    bitmap->lockPixels();

    return wrapper;
}
复制代码

可以看到,7.0 像素内存的分配是这样的:

  1. 通过JNI调用java层创建一个数组
  2. 然后创建native层Bitmap,把数组的地址传进去。

由此说明,7.0 的Bitmap像素数据是放在java堆的。

当然,3.0 以下Bitmap像素内存据说也是放在native堆的,但是需要手动释放native层的Bitmap,也就是需要手动调用recycle方法,native层内存才会被回收。这个大家可以自己去看源码验证。

native层Bitmap 回收问题

Java层的Bitmap对象由垃圾回收器自动回收,而native层Bitmap印象中我们是不需要手动回收的,源码中如何处理的呢?

记得有个面试题是这样的:

说说final、finally、finalize 的关系

三者除了长得像,其实没有半毛钱关系,final、finally大家都用的比较多,而 finalize 用的少,或者没用过,finalize 是 Object 类的一个方法,注释是这样的:

/**
     * Called by the garbage collector on an object when garbage collection
     * determines that there are no more references to the object.
     * A subclass overrides the {@code finalize} method to dispose of
     * system resources or to perform other cleanup.
     * <p>
     ...**/
  protected void finalize() throws Throwable { }
复制代码

意思是说,垃圾回收器确认这个对象没有其它地方引用到它的时候,会调用这个对象的finalize方法,子类可以重写这个方法,做一些释放资源的操作。

在6.0以前,Bitmap 就是通过这个finalize 方法来释放native层对象的。 6.0 Bitmap.java

Bitmap(long nativeBitmap, byte[] buffer, int width, int height, int density,
            boolean isMutable, boolean requestPremultiplied,
            byte[] ninePatchChunk, NinePatch.InsetStruct ninePatchInsets) {
        ...
        mNativePtr = nativeBitmap;
        //1.创建 BitmapFinalizer
        mFinalizer = new BitmapFinalizer(nativeBitmap);
        int nativeAllocationByteCount = (buffer == null ? getByteCount() : 0);
        mFinalizer.setNativeAllocationByteCount(nativeAllocationByteCount);
}

 private static class BitmapFinalizer {
        private long mNativeBitmap;

        // Native memory allocated for the duration of the Bitmap,
        // if pixel data allocated into native memory, instead of java byte[]
        private int mNativeAllocationByteCount;

        BitmapFinalizer(long nativeBitmap) {
            mNativeBitmap = nativeBitmap;
        }

        public void setNativeAllocationByteCount(int nativeByteCount) {
            if (mNativeAllocationByteCount != 0) {
                VMRuntime.getRuntime().registerNativeFree(mNativeAllocationByteCount);
            }
            mNativeAllocationByteCount = nativeByteCount;
            if (mNativeAllocationByteCount != 0) {
                VMRuntime.getRuntime().registerNativeAllocation(mNativeAllocationByteCount);
            }
        }

        @Override
        public void finalize() {
            try {
                super.finalize();
            } catch (Throwable t) {
                // Ignore
            } finally {
                //2.就是这里了,
                setNativeAllocationByteCount(0);
                nativeDestructor(mNativeBitmap);
                mNativeBitmap = 0;
            }
        }
    }

复制代码

在Bitmap构造方法创建了一个 BitmapFinalizer类,重写finalize 方法,在java层Bitmap被回收的时候,BitmapFinalizer 对象也会被回收,finalize 方法肯定会被调用,在里面释放native层Bitmap对象。

6.0 之后做了一些变化,BitmapFinalizer 没有了,被NativeAllocationRegistry取代。

例如 8.0 Bitmap构造方法

    Bitmap(long nativeBitmap, int width, int height, int density,
            boolean isMutable, boolean requestPremultiplied,
            byte[] ninePatchChunk, NinePatch.InsetStruct ninePatchInsets) {
       
        ...
        mNativePtr = nativeBitmap;
        long nativeSize = NATIVE_ALLOCATION_SIZE + getAllocationByteCount();
        //  创建NativeAllocationRegistry这个类,调用registerNativeAllocation 方法
        NativeAllocationRegistry registry = new NativeAllocationRegistry(
            Bitmap.class.getClassLoader(), nativeGetNativeFinalizer(), nativeSize);
        registry.registerNativeAllocation(this, nativeBitmap);
    }
复制代码

NativeAllocationRegistry 就不分析了, 不管是BitmapFinalizer 还是NativeAllocationRegistry,目的都是在java层Bitmap被回收的时候,将native层Bitmap对象也回收掉。 一般情况下我们无需手动调用recycle方法,由GC去盘它即可。

上面分析了Bitmap像素存储位置,我们知道,Android 8.0 之后Bitmap像素内存放在native堆,Bitmap导致OOM的问题基本不会在8.0以上设备出现了(没有内存泄漏的情况下),那8.0 以下设备怎么办?赶紧升级或换手机吧~

我们换手机当然没问题,但是并不是所有人都能跟上Android系统更新的步伐,所以,问题还是要解决~

Fresco 之所以能跟Glide 正面交锋,必然有其独特之处,文中开头列出 Fresco 的优点是:“在5.0以下(最低2.3)系统,Fresco将图片放到一个特别的内存区域(Ashmem区)” 这个Ashmem区是一块匿名共享内存,Fresco 将Bitmap像素放到共享内存去了,共享内存是属于native堆内存。

Fresco 关键源码在 PlatformDecoderFactory 这个类

public class PlatformDecoderFactory {

  /**
   * Provide the implementation of the PlatformDecoder for the current platform using the provided
   * PoolFactory
   *
   * @param poolFactory The PoolFactory
   * @return The PlatformDecoder implementation
   */
  public static PlatformDecoder buildPlatformDecoder(
      PoolFactory poolFactory, boolean gingerbreadDecoderEnabled) {
    //8.0 以上用 OreoDecoder 这个解码器
    if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.O) {
      int maxNumThreads = poolFactory.getFlexByteArrayPoolMaxNumThreads();
      return new OreoDecoder(
          poolFactory.getBitmapPool(), maxNumThreads, new Pools.SynchronizedPool<>(maxNumThreads));
    } else if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
      //大于5.0小于8.0用 ArtDecoder 解码器
      int maxNumThreads = poolFactory.getFlexByteArrayPoolMaxNumThreads();
      return new ArtDecoder(
          poolFactory.getBitmapPool(), maxNumThreads, new Pools.SynchronizedPool<>(maxNumThreads));
    } else {
      if (gingerbreadDecoderEnabled && Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
        //小于4.4 用 GingerbreadPurgeableDecoder 解码器
        return new GingerbreadPurgeableDecoder();
      } else {
        //这个就是4.4到5.0 用的解码器了
        return new KitKatPurgeableDecoder(poolFactory.getFlexByteArrayPool());
      }
    }
  }
}

复制代码

8.0 先不看了,看一下 4.4 以下是怎么得到Bitmap的,看下GingerbreadPurgeableDecoder这个类有个获取Bitmap的方法

//GingerbreadPurgeableDecoder
private Bitmap decodeFileDescriptorAsPurgeable(
      CloseableReference<PooledByteBuffer> bytesRef,
      int inputLength,
      byte[] suffix,
      BitmapFactory.Options options) {
    //  MemoryFile :匿名共享内存
    MemoryFile memoryFile = null;
    try {
      //将图片数据拷贝到匿名共享内存
      memoryFile = copyToMemoryFile(bytesRef, inputLength, suffix);
      FileDescriptor fd = getMemoryFileDescriptor(memoryFile);
      if (mWebpBitmapFactory != null) {
        // 创建Bitmap,Fresco自己写了一套创建Bitmap方法
        Bitmap bitmap = mWebpBitmapFactory.decodeFileDescriptor(fd, null, options);
        return Preconditions.checkNotNull(bitmap, "BitmapFactory returned null");
      } else {
        throw new IllegalStateException("WebpBitmapFactory is null");
      }
    } 
  }

复制代码

捋一捋,4.4以下,Fresco 使用匿名共享内存来保存Bitmap数据,首先将图片数据拷贝到匿名共享内存中,然后使用Fresco自己写的加载Bitmap的方法。

Fresco对不同Android版本使用不同的方式去加载Bitmap,至于4.4-5.0,5.0-8.0,8.0 以上,对应另外三个解码器,大家可以从PlatformDecoderFactory 这个类入手,自己去分析,思考为什么不同平台要分这么多个解码器,8.0 以下都用匿名共享内存不好吗?期待你在评论区跟大家分享~

2.5 ImageView 内存泄露

曾经在Vivo驻场开发,带有头像功能的页面被测出内存泄漏,原因是SDK中有个加载网络头像的方法,持有ImageView引用导致的。

当然,修改也比较简单粗暴,将ImageView用WeakReference修饰就完事了。

事实上,这种方式虽然解决了内存泄露问题,但是并不完美,例如在界面退出的时候,我们除了希望ImageView被回收,同时希望加载图片的任务可以取消,队未执行的任务可以移除。

Glide的做法是监听生命周期回调,看 RequestManager 这个类

public void onDestroy() {
    targetTracker.onDestroy();
    for (Target<?> target : targetTracker.getAll()) {
      //清理任务
      clear(target);
    }
    targetTracker.clear();
    requestTracker.clearRequests();
    lifecycle.removeListener(this);
    lifecycle.removeListener(connectivityMonitor);
    mainHandler.removeCallbacks(addSelfToLifecycle);
    glide.unregisterRequestManager(this);
  }
复制代码

在Activity/fragment 销毁的时候,取消图片加载任务,细节大家可以自己去看源码。

2.6 列表加载问题

图片错乱

由于RecyclerView或者LIstView的复用机制,网络加载图片开始的时候ImageView是第一个item的,加载成功之后ImageView由于复用可能跑到第10个item去了,在第10个item显示第一个item的图片肯定是错的。

常规的做法是给ImageView设置tag,tag一般是图片地址,更新ImageView之前判断tag是否跟url一致。

当然,可以在item从列表消失的时候,取消对应的图片加载任务。要考虑放在图片加载框架做还是放在UI做比较合适。

线程池任务过多

列表滑动,会有很多图片请求,如果是第一次进入,没有缓存,那么队列会有很多任务在等待。所以在请求网络图片之前,需要判断队列中是否已经存在该任务,存在则不加到队列去。

总结

本文通过Glide开题,分析一个图片加载框架必要的需求,以及各个需求涉及到哪些技术和原理。

  • 异步加载:最少两个线程池
  • 切换到主线程:Handler
  • 缓存:LruCache、DiskLruCache,涉及到LinkHashMap原理
  • 防止OOM:软引用、LruCache、图片压缩没展开讲、Bitmap像素存储位置源码分析、Fresco部分源码分析
  • 内存泄露:注意ImageView的正确引用,生命周期管理
  • 列表滑动加载的问题:加载错乱用tag、队满任务存在则不添加

文中也遗留一些问题,例如:
Fresco为什么要在不同Android版本上使用不同解码器去获取Bitmap,8.0以下都用匿名共享内存不可以吗?期待你主动学习并且在评论区跟大家分享~


就这样,欢迎评论区留言~

相关参考文章:
图解LinkedHashMap原理
谈谈fresco的bitmap内存分配

我在掘金发布的其它文章:

总结UI原理和高级的UI优化方式
面试官:说说多线程并发问题
面试官又来了:你的app卡顿过吗?
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