Android开发笔记——图片缓存、手势及OOM分析

把图片缓存、手势及OOM三个主题放在一起，是因为在Android应用开发过程中，这三个问题经常是联系在一起的。首先，预览大图需要支持手势缩放，旋转，平移等操作；其次，图片在本地需要进行缓存，避免频繁访问网络；最后，图片（Bitmap）是Android中占用内存的大户，涉及高清大图等处理时，内存占用非常大，稍不谨慎，系统就会报OOM错误。

庆幸的是，这三个主题在Android开发中属于比较普遍的问题，有很多针对于此的通用的开源解决方案。因此，本文主要说明笔者在开发过程中用到的一些第三方开源库。主要内容如下：

1. Universal Image Loader、Picasso、Glide与Fresco的对比及使用
2. PhotoView、GestureImageView的原理及使用
3. leakcanry内存分析工具

一、Universal Image Loader、Picasso、Glide与Fresco的对比及使用

Universal Image Loader（UIL）、Picasso、Glide与Fresco是Android中进行图片加载的常用第三方库，主要封装了内存缓存、磁盘缓存、网络请求缓存、线程池等方法，抽象了图片加载的流程，很大程度避免了加载图片引起的内存溢出，提高了图片加载的效率。下图是笔者近期从各个库的github页面查询到的信息：

需要说明的是：

• Imageloader是最早开源的图片缓存库，目前作者已停止维护（11.27）；
• Picasso的实际作者是Square的Jake Wharton，Android领域的绝对大牛；
• Glide是由Google员工开源的，在Google I/O 2014官方应用中推荐使用；
• Fresco的图片加载不使用Java堆内存，而是匿名共享内存（Ashmem）。

这四个图片缓存库的基本使用（HelloWorld）都可以通过一句代码实现，分别如下：

UIL：

 ImageLoader.getInstance().displayImage(url, imageView); 

Picasso：

 Picasso.with(context).load(url).into(imageView); 

Glide：

 Glide.with(context).load(url).into(imageView); 

Fresco：

 simpleDraweeView.setImageURI(uri); 

细心的朋友可以看出，Picasso和Glide的API非常类似。事实上，这四个库在实现的核心思想上都比较相似，可以抽象为以下五个模块：

1. RequestManager，主要负责请求生成和管理模块；
2. Engine，主要负责创建任务以及执行调度；
3. GetDataInterface，获取数据的接口，主要用于从内存缓存、磁盘缓存以及网络等获取图片数据；
4. Displayer，主要用于显示图片，可能是对ImageView的封装或者其他虚拟的Displayer；
5. Processor，主要负责处理图片，比如图片的旋转、压缩以及截取等操作。

ImageLoader的设计及优点

ImageLoader加载的流程如下图。（需要申明：下面三张流程图来自Trinea，尊重原作者版权）

ImageLoader收到加载及显示图片的任务，ImageLoaderEngine分发任务，获得图片数据后，BitmapDisplayer 在ImageAware中显示。

Picasso的设计及优点

Picasso的加载流程如下图：

Picasso收到加载及显示图片的任务，Dispatcher 负责分发和处理，通过MemoryCache及Handler获取图片，通过PicassoDrawable显示到Target中。

Glide的设计及优点

Glide的加载流程如下图：

Glide 收到加载及显示资源的任务，Engine 处理请求，通过Fetcher获取数据，经Transformation 处理后交给Target显示。

关于Fresco

Fresco库开源较晚，目前还没有正式的1.0版本。但其功能比前三个库都强大，比如：

• 图片存储系统匿名共享内存Ashmem（Anonymous Shared Memory），并不分配Java堆内存，因此图片加载不会引起堆内存抖动；
• JPEG图像流加载（先显示图像轮廓，再慢慢加载清晰图像）；
• 更加完善的图像处理、显示方式；
• JPEG图像本地（native）变换尺寸，避免OOM；
• ……

关于系统匿名共享内存Ashmem，会在后续的一篇关于Android的内存使用的文章中详述，这里仅作简单介绍：

在Android系统里面，Ashmem这个区域的内存并不属于Java Heap，也不属于Native Heap。当Ashmem中的某个内存空间像要被释放时候，会通过系统调用unpin来告知。但实际上这块内存空间的数据并没有被真正的擦除。如果Android系统发现内存吃紧时，就会把unpin的内存空间利用起来去存储所需的数据。而被unpin的内存空间，是可以被重新pin的，如果此时的该内存空间还没有被其他人使用的话，就节省了重新往Ashmem重新写入数据的过程了。所以，Ashmem这个工作原理是一种延迟释放。

另外，学习Ashmem可以参考 罗升阳 大师的博客：

1. Android 系统匿名共享内存 Ashmem （ Anonymous Shared Memory ）简要介绍和学习计划
2. Android 系统匿名共享内存 Ashmem （ Anonymous Shared Memory ）驱动程序源代码分析
3. Android 系统匿名共享内存 Ashmem （ Anonymous Shared Memory ）在进程间共享的原理分析

二、PhotoView、GestureImageView的原理及使用

需要使用上述第三方开源库进图片加载的一个典型场景是 点击查看大图 。大图支持手势缩放、旋转、平移等操作，ImageView的手势缩放，有很多种方法，绝大多数开源自定义缩放都是修改了ondraw函数来实现的。但是ImageView本身有scaleType属性，通过设置android:scaleType="matrix" 可以轻松实现缩放功能。缩放的优点是实现起来简单，同时因为没有反复调用ondraw函数，缩放过程中不会有闪烁现象。另外，需要注意的是，scaleType控制图片的缩放方式，该图片指的是资源而不是背景，换句话说，android:src="@drawable/ic_launcher"，而非android:background="@drawable/ic_launcher"。

在github上可以找到很多开源的实现，这里主要举两个例子进行简单说明。

PhotoView的介绍：

1.Gradle添加依赖（推荐）

 dependencies {     compile 'com.bm.photoview:library:1.3.6' } 

（或者也可以将项目下载下来，将Info.java和PhotoView.java两个文件拷贝到你的项目中，不推荐）——这种方式适用于Eclipse。

2.xml添加

 <com.bm.library.PhotoView      android:id="@+id/img"      android:layout_width="match_parent"      android:layout_height="match_parent"      android:scaleType="centerInside"      android:src="@drawable/bitmap1" /> 

3.java代码

 PhotoView photoView = (PhotoView) findViewById(R.id.img); // 启用图片缩放功能 photoView.enable(); // 禁用图片缩放功能 (默认为禁用，会跟普通的ImageView一样，缩放功能需手动调用enable()启用) photoView.disenable(); // 获取图片信息 Info info = photoView.getInfo(); // 从一张图片信息变化到现在的图片，用于图片点击后放大浏览，具体使用可以参照demo的使用 photoView.animaFrom(info); // 从现在的图片变化到所给定的图片信息，用于图片放大后点击缩小到原来的位置，具体使用可以参照demo的使用 photoView.animaTo(info,new Runnable() {        @Override        public void run() {            //动画完成监听        }    }); // 获取动画持续时间 int d = PhotoView.getDefaultAnimaDuring(); 

PhotoView实现的基本原理是在继承于ImageView的PhotoView中采用了缩放Matrix及手势监听。

 public class PhotoView extends ImageView {      ……      private Matrix mBaseMatrix = new Matrix();     private Matrix mAnimaMatrix = new Matrix();     private Matrix mSynthesisMatrix = new Matrix();     private Matrix mTmpMatrix = new Matrix();      private RotateGestureDetector mRotateDetector;     private GestureDetector mDetector;     private ScaleGestureDetector mScaleDetector;     private OnClickListener mClickListener;      private ScaleType mScaleType;          …… } 

PhotoView的实现与上述原理基本一致，这里不再赘述。对于自定义控件的实现，后续文章会进行详细的分析。

GestureImageView的简介如下：

1.Configured as View in layout.xml

code:

 <LinearLayout     xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"     xmlns:gesture-image="http://schemas.polites.com/android"     android:layout_width="fill_parent"     android:layout_height="fill_parent">      <com.polites.android.GestureImageView         android:id="@+id/image"         android:layout_width="fill_parent"         android:layout_height="wrap_content"         android:src="@drawable/image"         gesture-image:min-scale="0.1"         gesture-image:max-scale="10.0"         gesture-image:strict="false"/>  </LinearLayout> 

2.Configured Programmatically

code:

 import com.polites.android.GestureImageView;  import android.app.Activity; import android.os.Bundle; import android.view.ViewGroup; import android.widget.LinearLayout.LayoutParams;  public class SampleActivity extends Activity {     @Override     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {         super.onCreate(savedInstanceState);         setContentView(R.layout.main);          LayoutParams params = new LayoutParams(LayoutParams.WRAP_CONTENT, LayoutParams.WRAP_CONTENT);          GestureImageView view = new GestureImageView(this);         view.setImageResource(R.drawable.image);         view.setLayoutParams(params);          ViewGroup layout = (ViewGroup) findViewById(R.id.layout);          layout.addView(view);     } } 

原理基本同PhotoView一致，不再赘述。

三、OOM分析工具——LeakCanary

LeakCanary的介绍：

可见，LeakCanary主要用于检测各种内存不能被GC，从而导致泄露的情况。

下面是demo中TestActivity中的TextView被静态变量引用导致无法回收引起的内存泄露的截图。

LeakCanary的使用较为简单，首先添加依赖工程：

 dependencies {    debugCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:1.3'    releaseCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.3'  } 

其次，在application的onCreate()方法中进行初始化。

 public class ExampleApplication extends Application {    @Override public void onCreate() {     super.onCreate();     LeakCanary.install(this);   } } 

经过这两步之后就可以使用了。 LeakCanary.install( this )会返回一个预定义的 RefWatcher，同时也会启用一个ActivityRefWatcher，用于自动监控调用 Activity.onDestroy() 之后泄露的 activity。如果需要监听fragment，则在fragment的onDestroy()方法进行注册：

 public abstract class BaseFragment extends Fragment {    @Override public void onDestroy() {     super.onDestroy();     RefWatcher refWatcher = ExampleApplication.getRefWatcher(getActivity());     refWatcher.watch(this);   } } 

当然，需要对某个变量进行监听，直接对其进行watch即可。

 RefWatcher refWatcher = {...};  // We expect schrodingerCat to be gone soon (or not), let's watch it. refWatcher.watch(schrodingerCat); 

需要注意的是，在eclipse中使用LeakCanary需要在AndroidManifest文件中对堆占用分析以及展示的Service进行申明：

         <service             android:name="com.squareup.leakcanary.internal.HeapAnalyzerService"             android:enabled="false"             android:process=":leakcanary" />         <service             android:name="com.squareup.leakcanary.DisplayLeakService"             android:enabled="false" />          <activity             android:name="com.squareup.leakcanary.internal.DisplayLeakActivity"             android:enabled="false"             android:icon="@drawable/leak_canary_icon"             android:label="@string/leak_canary_display_activity_label"             android:taskAffinity="com.squareup.leakcanary"             android:theme="@style/leak_canary_LeakCanary.Base" >             <intent-filter>                 <action android:name="android.intent.action.MAIN" />                  <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />             </intent-filter>         </activity> 

注意：HeapAnalyzerService采用了多进程 android:process =":leakcanary"。

四、一些杂乱的总结

内存泄露的常见原因：

• 静态对象：监听器，广播，webview；
• this$0：线程，定时器，Handler；
• 系统：TextLine，输入法，音频

兜底回收内存：

Activity泄露会导致该Activity引用的Bitmap/DrawingCache等无法释放，兜底回收是指对已泄露的Activity，尝试回收其持有的资源。在onDestroy中从rootview开始，递归释放所有子VIew涉及的图片，背景，DrawingCache，监听器等资源。

降低Runtime内存的方法：

1. 减少bitmap占用的内存：1）防止bitmap占用资源过大，2.x系统打开BitmapFactory.Options中的inNativeAlloc；4.x系统采用Facebook的fresco库，将图片资源放于native中。2）图片按需加载，图片的大小不应超过view的大小。3）统一的bitmap加载器：Picasso/Fresco。4）图片存在像素浪费。
2. 自身内存占用监控：1）实现原理：通过Runtime获取maxMemory，而totalMemory-freeMemory即为当前真正使用的dalvik内存。2）操作方式：定期检查这个值，达到80%就去释放各种cache资源（bitmap的cache）
3. 使用多进程。对于webview，图库等，由于存在内存系统泄露，可以采用单独的进程。