性能優化12_Android高清顯示圖片:哈夫曼算法

Android性能優化彙總

一 原理

同樣的圖片,在ios手機上顯示的效果要比安卓手機上效果要好?

  • 圖片處理引擎用的是pc上的圖片處理引擎skia
  • 去掉一個編碼算法—哈夫曼算法。採用定長編碼算法
    **原因:**當時由於CPU和內存在手機上都非常吃緊 性能差,由於哈夫曼算法非常吃CPU,被迫用了其他的算法。
    需求:,隨着安卓設備硬件水平的提升,可以在性能的安卓設備上使用一些比較耗費性能的算法,使得圖片顯示的效果更佳
    **實現方式:**繞過安卓Bitmap API層,來自己編碼實現----修復使用哈夫曼算法

二 哈夫曼編碼引入原因

一個像素點(argb)包涵四個信息:alpha,red,green,blue

  1. 假設有五個基本字符:
    a b c d e
  2. 要表示下面一段內容
    abcde acdbe bacde ……
  3. 用3位來表示一個字符信息,屬於定長編碼的最優。
    a:001
    b:010
    c:011
    d:100
    e:101
  4. 最終結果:
    101010100011100

如果使用:加權信息編碼
a:80%
b:10%
c:10%
d:0%
e:0%
則對應的
a:01
b:10
c:11
優化後的abc:01 10 11
優化前的abc:001 010 011

最終結果:
abcde
001 010 011 100 101
這種情況下,編碼就可以優化了

問題來了: 如何得到每一個字母出現的權重?
哈夫曼編碼: 需要去掃描整個個信息(圖片信息–每一個像素包括ARGB),要大量計算,很吃CPU。

三 引入下載JPEG引擎使用的庫—libjpeg庫

http://www.ijg.org/

基於該引擎來做一定的開發----自己實現編碼。
略過:NDK環境變量,自行百度

  1. 導入庫文件libjpegbither.so 和頭文件
    在這裏插入圖片描述
  2. 定義native方法

JniUtil:

 public static native String compressBitmap(Bitmap bit, int w, int h, int quality, byte[] fileNameBytes,
                                               boolean optimize);
  1. 編譯生成.h頭文件
    命令行:javac編譯JniUtils.java生產.class文件
C:\rj\workspace\optimization\app\src\main\java\com\bpj\optimization\optimization> javac -classpath C:\rj\sdk\platforms\android-29\android.jar JniUtil.java

注意:

  • JniUtils不能用中文註釋,可編譯頭再添加
  • 命令行位置:JniUtils.java的位置
  • 如果JniUtils有import 記得帶上jar包 -classpath +jar包路徑

生成.h頭文件

javah -classpath +(jar包) -jni + (包名+類名)
  1. 創建.cpp文件
    JniUtil.cpp

  2. 寫代碼
    C++: XX.cpp
    C: XX.c

四 c層實現圖片處理具體邏輯

  1. 將android的bitmap解碼,並轉換成RGB數據
    一個圖片信息—像素點(argb)
    alpha去掉
  2. JPEG對象分配空間以及初始化
  3. 指定壓縮數據源
  4. 獲取文件信息
  5. 爲壓縮設置參數,比如圖像大小、類型、顏色空間
    boolean arith_code; /* TRUE=arithmetic coding, FALSE=Huffman */
  6. 開始壓縮
    jpeg_start_compress()
  7. 壓縮結束
    jpeg_finish_compress()
  8. 釋放資源
    代碼:
METHODDEF(void) my_error_exit (j_common_ptr cinfo)
{
  my_error_ptr myerr = (my_error_ptr) cinfo->err;
  (*cinfo->err->output_message) (cinfo);
  error=(char*)myerr->pub.jpeg_message_table[myerr->pub.msg_code];
  LOGE("jpeg_message_table[%d]:%s", myerr->pub.msg_code,myerr->pub.jpeg_message_table[myerr->pub.msg_code]);
 // LOGE("addon_message_table:%s", myerr->pub.addon_message_table);
//  LOGE("SIZEOF:%d",myerr->pub.msg_parm.i[0]);
//  LOGE("sizeof:%d",myerr->pub.msg_parm.i[1]);
  longjmp(myerr->setjmp_buffer, 1);
}

int generateJPEG(BYTE* data, int w, int h, int quality,
		const char* outfilename, jboolean optimize) {

	//jpeg的結構體,保存的比如寬、高、位深、圖片格式等信息,相當於java的類
	struct jpeg_compress_struct jcs;

	//當讀完整個文件的時候就會回調my_error_exit這個退出方法。setjmp是一個系統級函數,是一個回調。
	struct my_error_mgr jem;
	jcs.err = jpeg_std_error(&jem.pub);
	jem.pub.error_exit = my_error_exit;
	if (setjmp(jem.setjmp_buffer)) {
		return 0;
	}

	//初始化jsc結構體
	jpeg_create_compress(&jcs);
	//打開輸出文件 wb:可寫byte
	FILE* f = fopen(outfilename, "wb");
	if (f == NULL) {
		return 0;
	}
	//設置結構體的文件路徑
	jpeg_stdio_dest(&jcs, f);
	jcs.image_width = w;//設置寬高
	jcs.image_height = h;
//	if (optimize) {
//		LOGI("optimize==ture");
//	} else {
//		LOGI("optimize==false");
//	}

	//看源碼註釋,設置哈夫曼編碼:/* TRUE=arithmetic coding, FALSE=Huffman */
	jcs.arith_code = false;
	int nComponent = 3;
	/* 顏色的組成 rgb,三個 # of color components in input image */
	jcs.input_components = nComponent;
	//設置結構體的顏色空間爲rgb
	jcs.in_color_space = JCS_RGB;
//	if (nComponent == 1)
//		jcs.in_color_space = JCS_GRAYSCALE;
//	else
//		jcs.in_color_space = JCS_RGB;

	//全部設置默認參數/* Default parameter setup for compression */
	jpeg_set_defaults(&jcs);
	//是否採用哈弗曼表數據計算 品質相差5-10倍
	jcs.optimize_coding = optimize;
	//設置質量
	jpeg_set_quality(&jcs, quality, true);
	//開始壓縮,(是否寫入全部像素)
	jpeg_start_compress(&jcs, TRUE);

	JSAMPROW row_pointer[1];
	int row_stride;
	//一行的rgb數量
	row_stride = jcs.image_width * nComponent;
	//一行一行遍歷
	while (jcs.next_scanline < jcs.image_height) {
		//得到一行的首地址
		row_pointer[0] = &data[jcs.next_scanline * row_stride];

		//此方法會將jcs.next_scanline加1
		jpeg_write_scanlines(&jcs, row_pointer, 1);//row_pointer就是一行的首地址,1:寫入的行數
	}
	jpeg_finish_compress(&jcs);//結束
	jpeg_destroy_compress(&jcs);//銷燬 回收內存
	fclose(f);//關閉文件

	return 1;
}

/**
 * byte數組轉C的字符串
 */
char* jstrinTostring(JNIEnv* env, jbyteArray barr) {
	char* rtn = NULL;
	jsize alen = env->GetArrayLength( barr);
	jbyte* ba = env->GetByteArrayElements( barr, 0);
	if (alen > 0) {
		rtn = (char*) malloc(alen + 1);
		memcpy(rtn, ba, alen);
		rtn[alen] = 0;
	}
	env->ReleaseByteArrayElements( barr, ba, 0);
	return rtn;
}

jstring Java_com_bpj_optimization_optimization_JniUtil_compressBitmap(JNIEnv* env,
		jclass thiz, jobject bitmapcolor, int w, int h, int quality,
		jbyteArray fileNameStr, jboolean optimize) {
	BYTE *pixelscolor;
	//1.將bitmap裏面的所有像素信息讀取出來,並轉換成RGB數據,保存到二維byte數組裏面
	//處理bitmap圖形信息方法1 鎖定畫布
	AndroidBitmap_lockPixels(env,bitmapcolor,(void**)&pixelscolor);

	//2.解析每一個像素點裏面的rgb值(去掉alpha值),保存到一維數組data裏面
	BYTE *data;
	BYTE r,g,b;
	data = (BYTE*)malloc(w*h*3);//每一個像素都有三個信息RGB
	BYTE *tmpdata;
	tmpdata = data;//臨時保存data的首地址
	int i=0,j=0;
	int color;
	for (i = 0; i < h; ++i) {
		for (j = 0; j < w; ++j) {
			//解決掉alpha
			//獲取二維數組的每一個像素信息(四個部分a/r/g/b)的首地址
			color = *((int *)pixelscolor);//通過地址取值
			//0~255:
//			a = ((color & 0xFF000000) >> 24);
			r = ((color & 0x00FF0000) >> 16);
			g = ((color & 0x0000FF00) >> 8);
			b = ((color & 0x000000FF));
			//改值!!!----保存到data數據裏面
			*data = b;
			*(data+1) = g;
			*(data+2) = r;
			data = data + 3;
			//一個像素包括argb四個值,每+4就是取下一個像素點
			pixelscolor += 4;
		}
	}
	//處理bitmap圖形信息方法2 解鎖
	AndroidBitmap_unlockPixels(env,bitmapcolor);
	char* fileName = jstrinTostring(env,fileNameStr);
	//調用libjpeg核心方法實現壓縮
	int resultCode = generateJPEG(tmpdata,w,h,quality,fileName,optimize);
	if(resultCode ==0){
		jstring result = env->NewStringUTF("-1");
		return result;
	}
	return env->NewStringUTF("1");
}

五 Demo

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