關於Android中圖片大小、內存佔用與drawable文件夾關係的研究與分析

從上一篇文章《Android屏幕適配全攻略》寫完之後,經常會有朋友問我這個問題:“能不能一個App只提供一套切圖適應所有的分辨率呢?”我覺得有必要寫一篇文章來研究一下這個問題,所以就有了這篇文章。

研究內容

本篇內容主要探討以下場景:同一張圖片,放置在不同的drawable文件夾,在同一設備上運行,對圖片大小及內存佔用有什麼影響。

研究方法

  • 控制變量法
  • 分析法

測試環境

採用錘子T1手機(1080*1960,xxhdpi)進行測試

對於內存的查看,使用AS自帶的內存查看工具。

圖片大小使用如下代碼獲取

 private void printBitmapSize(ImageView imageView) {
        Drawable drawable = imageView.getDrawable();
        if (drawable != null) {
            BitmapDrawable bitmapDrawable = (BitmapDrawable) drawable;
            Bitmap bitmap = bitmapDrawable.getBitmap();
            Log.d(TAG, " width = " + bitmap.getWidth() + " height = " + bitmap.getHeight());
        } else {
            Log.d(TAG, "Drawable is null !");
        }
    }

研究過程

下面將給出測試的過程的截圖,然後進行分析和總結

下面的測試使用的是一張720*1280分辨率的png圖片,32位色,佔用硬盤大小爲77.11k

下面給出測試工程代碼,非常簡單

主界面

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final String TAG = "MainActivity";

    private ImageView img;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        img = (ImageView) findViewById(R.id.img);
    }

    @Override
    public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) {
        super.onWindowFocusChanged(hasFocus);
        printBitmapSize(img);
    }

    private void printBitmapSize(ImageView imageView) {
        Drawable drawable = imageView.getDrawable();
        if (drawable != null) {
            BitmapDrawable bitmapDrawable = (BitmapDrawable) drawable;
            Bitmap bitmap = bitmapDrawable.getBitmap();
            Log.d(TAG, " width = " + bitmap.getWidth() + " height = " + bitmap.getHeight());
        } else {
            Log.d(TAG, "Drawable is null !");
        }
    }

}

佈局界面

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">

    <ImageView
        android:id="@+id/img"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />
</RelativeLayout>

在不設置圖片的情況下,App佔用內存8.31M

以下爲測試部分

把圖片放置在drawable文件夾下,圖片大小爲2160 * 3840,內存佔用39.88M

把圖片放置在drawable-mdpi文件夾下,圖片大小爲2160 * 3840,內存佔用39.84M

把圖片放置在drawable-hdpi文件夾下,圖片大小爲1440 * 2560,內存佔用22.26M

把圖片放置在drawable-xhdpi文件夾下,圖片大小爲1080 * 1920,內存佔用16.11M

把圖片放置在drawable-xxhdpi文件夾下,圖片大小爲720 * 1280,內存佔用11.86M

把圖片放置在drawable-xxxhdpi文件夾下,圖片大小爲540 * 960,內存佔用10.29M

結果分析

從上面的測試結果,我們可以得出如下結論:

  1. 同一張圖片,放在不同目錄下,會生成不同大小的Bitmap
  2. Bitmap的長度和寬度越大,佔用的內存就越大
  3. 圖片在硬盤上佔用的大小,與在內存中佔用的大小完全不一樣

下面我會對上面幾個問題一一解釋。

我們以放在drawable文件夾下面的圖片爲例,加載到內存之後,2160*3840大小的Bitmap佔用的內存爲

2160 * 3840 * 4 = 3317,7600 byte = 3,2400kb = 31.640625 M

所以drawable文件夾下的App內存佔用 = 原始內存8.31M+圖片內存31.64M= 39.95M ,與實際內存佔用39.88M存在0.1755%的誤差,在誤差範圍之內。

先簡單解釋一下上面的計算公式,長*寬是圖片的像素總數,乘以4則是因爲一個像素佔用A、R、G、B四個通道,每個通道佔用8位,所以描述一個像素需要32位即4個字節。

一個顏色通道需要8位描述,2^8=256,所以每個顏色通道就有256種狀態。如果把彩色圖轉化成灰階圖的話,也有256種狀態分割從白色到黑色之間的過渡顏色。

當然,也並不是所有格式的圖片每個像素佔用4字節,這和圖片在加載時設置的Bitmap.Config有關,默認的是Bitmap.Config.ARGB_8888,其他類型如下:

  • Bitmap.Config.ALPHA_8 此時圖片只有alpha值,沒有RGB值,
    一1個像素佔用一個字節
  • Bitmap.Config.ARGB_4444 一個像素佔用2個字節,alpha(A)值,Red(R)值,Green(G)值,Blue(B)值各佔4個bites共16bites,即2個字節
  • Bitmap.Config.ARGB_8888 一個像素佔用4個字節,alpha(A)值,Red(R)值,Green(G)值,Blue(B)值各佔8個bites,共32bites,即4個字節。這是一種高質量的圖片格式,在電腦上普通採用。它也是Android手機上一個Bitmap的默認格式。
  • Bitmap.Config.RGB_565 一個像素佔用2個字節,沒有alpha(A)值,即不支持透明和半透明,Red(R)值佔5個bites ,Green(G)值佔6個bites ,Blue(B)值佔5個bites,共16bites,即2個字節。對於沒有透明和半透明顏色的圖片來說,該格式的圖片能夠達到比較的呈現效果,相對於ARGB_8888來說也能減少一半的內存開銷。因此它是一個不錯的選擇。

那麼爲啥在硬盤上存儲只需要77.11k,放到內存裏面就需要30多M呢?

因爲這根本不是一回事呀~

存放在硬盤上的圖片文件,會根據各自的壓縮規則進行壓縮,比如Jpeg這種有損壓縮的圖片格式,最常使用可變字長編碼的哈弗曼編碼,會使用哈弗曼樹,也就是最優二叉樹,根據某些數據出現的頻率對數據段編碼,從而減少佔用的硬盤大小。

比如說“10111”這個序列在圖片的二進制數據中出現的概率最大,那我們可以用“01”來代替這一段數據,原來5位的數據,用2位就可以表示了,這就是壓縮率60%。當然這只是打個比方,在實際操作中需要考慮“異前綴原則”等編碼的基本原則。

而如果把圖像讀取到內存中就不一樣了,因爲我們需要每一個像素都能在屏幕上顯示,所以會把每個像素點都加載至內存中,不會對相同像素進行壓縮或者是替換,所以你也應該能明白前面提到的Bitmap佔用內存大小的計算公式的由來了。

說到這裏,其實後兩個結論已經解釋清楚了,那麼爲什麼“同一張圖片,放在不同目錄下,會生成不同大小的Bitmap”呢?

如果你真的看懂了我之前寫的文章,那麼這個問題應該不算問題。

我的測試設備爲錘子T1,1080*1960,xxhdpi,所以說,如果把這張放置在xxhdpi的話,應該不會對圖像進行放縮,也就是原始大小,所以我們在前面得到drawable-xxhdpi文件夾下,圖片大小爲720 * 1280是完全可以理解的,就是圖片本身的大小。

當圖片放置在drawable-hdpi中時,圖片大小爲1440 * 2560,長寬變爲原來的兩倍,這是因爲不同分辨率之間的倍數關係導致的,來一張圖

我們可以很明顯的看到xxhdpi是hdpi的2倍,所以如果單獨放置在某個drawable文件夾,手機會自動根據當前的屏幕密度對圖片進行放縮。

比如上面,當把圖片放置在xxxhdpi裏面的時候,在xxhdpi的設備上,圖片長 = 720 * (3/4) = 540,圖片寬 = 1280 * (3/4) = 960,這與上面的測試結果是完全一致的。

至於爲什麼在前面的測試中,drawable和drawable-mdpi是一樣的大小,是因爲drawable-mdpi是系統默認的像素密度,其他像素密度都以它爲基數,當只在drawable中存在圖片時,如果使用該圖片,那麼將按照drawable-mdpi的放縮比例進行放縮。

結論

從上面的測試我們可以得出以下幾個結論:

  1. 當圖片放置在不同drawable文件夾中,且只有這一張圖片時,運行設備會根據自身的屏幕密度,對圖片進行放縮,放縮比例符合前面圖上的規則
  2. 圖片文件的大小與在內存中佔用的大小沒關係,內存中實際佔用大小與圖片分辨率、像素顯示參數有關

所以,在一個App裏面使用一套UI理論上應該是沒有問題的,但是要注意

  • 最好使用較高分辨率的切圖,並且放置在正確的drawable文件夾中,比如按照xxhdpi的分辨率進行切圖,放置在drawable-xxhdpi中
  • 對於可以使用.9格式的圖片,最好使用.9,減少資源大小
  • 如果有條件,最好提供多套UI切圖。如果只有一套切圖,系統需要對圖片進行壓縮,會進行大量運算,影響設備性能。同時,在某些情況下,系統對圖片的壓縮會可能會出現鋸齒,造成信息的丟失
  • 如果是多套切圖的話,最好不要直接用工具按照比例放縮,這樣小圖標會丟失一些細節。當然,這部分是美工來做的,可以讓她參考這篇文章利用PS CS6的新功能保持ICON細節飽滿完美

思考一下,如果把一個本來應該放在drawable-xxhdpi裏面的圖片放在了drawable文件夾中會出現什麼問題呢?

在xxhdpi設備上,圖片會被放大3倍,圖片內存佔用就會變爲原來的9倍!

另外一個難以解釋的問題

我還試着將上面那張圖片放置在drawable-xxhdpi文件夾下,觀察在不同屏幕密度設備的表現

xxhdpi設備(T1),圖片大小爲720 * 1280,內存佔用 = 11.86M-8.31M= 3.55M

xxhdpi設備(N5) ,圖片大小爲720 * 1280,內存佔用 = 20.19M-16.82M = 3.37M

xxhdpi設備(魅族m351),圖片大小爲720 * 1280,內存佔用 = 20.17M-17.84M = 2.33M

xhdpi設備(華爲g716-l070) 內存佔用 = 7.72M-2.66M = 5.06M

hdpi設備(聯想A360e),圖片大小爲360 * 640,內存佔用 = 2.83M-2.96M = -0.7M

hdpi設備(酷派7269),圖片大小爲320 * 568,內存佔用 = 6.85M-2.78M = 4.07M

然後我就凌亂了,這是什麼玩意!除了俺的大錘子和原生的N5符合圖片內存計算公式,其他的設備都是什麼玩意!聯想手機的還是負值!不過我在模擬機上測試得到的也是類似的效果,這個測試與上面的應該是同一種情況,具體原因不得而已。

有知曉原因的可以告訴我,謝謝。


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