【Android 内存优化】Bitmap 内存缓存 ( Bitmap 内存复用 | 弱引用 | 引用队列 | 针对不同 Android 版本开发不同的 Bitmap 复用策略 | 工具类代码 )

在上一篇博客 【Android 内存优化】Bitmap 内存缓存 ( Bitmap 缓存策略 | LruCache 内存缓存 | LruCache 常用操作 | 工具类代码 ) 中 , 使用 LruCache 缓存 Bitmap 数据到内存中 , 设置其最大缓存为应用可用内存的 1/8 , 将解码后的 Bitmap 对象缓存到 LruCache 中 , 避免重复使用该 Bitmap 对象时重复解码加载图片 ;

一、Bitmap 复用池

1 . Bitmap 复用池 : 加载图片时 , 使用 inBitmap 复用选项 , 需要获取图片时 , 优先从 Bitmap 复用池中查找复用已存在的 Bitmap 对象 ; 假如 Bitmap 对象长时间不使用 , 就会从 LruCache 内存缓存中移除 , 此时放入到 Bitmap 复用池中 ;

2 . 弱引用 : 这里使用弱引用保存该 Bitmap , 每次 GC 时都会回收没有被引用的 Bitmap , 需要创建一个线程安全的 HashSet , 其中的元素是 Bitmap 弱引用 ;

Set bitmapReusePool;

二、弱引用 Bitmap 内存释放

有一点特别注意 , Java 中的弱引用 , 在 GC 时会回收没有使用到的内存 ; Bitmap 内存如果在 Java 层 , 可以将该内存回收 , 但是如果 Bitmap 内存在 Native 层 , 必须调用 Bitmap 对象的 recycle 方法 , 才能将内存释放 ;

1 . Bitmap 内存放置策略 :

• 3.0 以下系统中 , Bitmap 内存在 Native 层
• 3.0 以上系统中 , Bitmap 内存在 Java 层
• 8.0 及以上的系统中 , Bitmap 内存在 Native 层

为了适配所有手机 , 所有版本 , 不管 GC 是否自动释放 Bitmap 内存 , 在弱引用对象被回收时 , 必须手动调用一下 Bitmap 对象的 recycle 方法 ;

2 . 兼容弱引用释放方法 : 使用引用队列 ReferenceQueue 监控该弱引用 Bitmap 的 Set 集合元素 , 当有 Bitmap 被回收后 , 就会将其放入 ReferenceQueue 中 , 此时开启一个线程 , 不断从 ReferenceQueue 调用 remove 方法获取被释放的内存对象 , 如果获取到了非空内容 , 说明有一个 Bitmap 弱引用对象被释放了 , 拿到该对象引用 Reference 后 , 获取其对应的 Bitmap 对象 , 手动调用 Bitmap 对象的 recycle 方法 , 即可完成对应操作 ;

代码示例 :

	/**
     * Bitmap 复用池
     * 使用 inBitmap 复用选项
     * 需要获取图片时 , 优先从 Bitmap 复用池中查找
     * 这里使用弱引用保存该 Bitmap , 每次 GC 时都会回收该 Bitmap
     * 创建一个线程安全的 HashSet , 其中的元素是 Bitmap 弱引用
     *
     * 该 Bitmap 复用池的作用是 , 假如 Bitmap 对象长时间不使用 , 就会从内存缓存中移除
     *
     * 因此这里需要处理 Bitmap 内存在 Native 层的情况 , 监控到 Java 层的弱引用被释放了
     * 需要调用 Bitmap 对象的 recycle 方法 , 释放 Native 层的内存
     *
     * 需要使用引用队列监控弱引用的释放情况
     */
    Set bitmapReusePool;

    /**
     * 引用队列 , 用于监控 Set bitmapReusePool 的内存是否被回收
     * 需要维护一个线程 , 不断尝试从该引用队列中获取引用
     *
     */
    private ReferenceQueue referenceQueue;

    /**
     * 监控 Set bitmapReusePool 的内存是否被回收 ,
     * 调用 ReferenceQueue referenceQueue 的 remove 方法 ,
     * 查看是否存在被回收的弱引用 , 如果存在 , 直接回收该弱引用对应的 Bitmap 对象
     */
    private Thread referenceQueueMonitorThread;

    /**
     * 是否持续监控引用队列 ReferenceQueue
     */
    private boolean isMonitorReferenceQueue = true;

    /**
     * 初始化引用队列
     */
    private void initBitmapReusePool(){
        // 创建一个线程安全的 HashSet , 其中的元素是 Bitmap 弱引用
        bitmapReusePool = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
        // 引用队列 , 当弱引用被 GC 扫描后 , 需要回收 , 会将该弱引用放入队列
        // 一直不断的尝试从该引用队列中获取数据 , 如果获取到数据 , 就要回收该对象
        referenceQueue = new ReferenceQueue();

        // 定义监控线程
        referenceQueueMonitorThread = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while (isMonitorReferenceQueue){
                    try {
                        Reference reference = (Reference) referenceQueue.remove();
                        Bitmap bitmap = reference.get();
                        // 不为空 , 且没有被回收 , 回收 Bitmap 内存
                        if(bitmap != null && !bitmap.isRecycled()){
                            bitmap.recycle();
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        // 启动引用队列监控线程
        referenceQueueMonitorThread.start();
    }

三、从 Bitmap 复用池中获取对应可以被复用的 Bitmap 对象

根据不同系统版本进行不同处理 :

1、Android 2.3.3（API 级别 10）及以下的版本

Android 2.3.3（API 级别 10）及以下的版本 : 使用 Bitmap 对象的 recycle 方法回收内存 ;

        // Android 2.3.3（API 级别 10）及以下的版本中 , 使用 Bitmap 对象的 recycle 方法回收内存
        if (Build.VERSION.SDK_INT  1){
                        width = width / inSampleSize ;
                        height = height / inSampleSize;
                    }

                    // 计算内存占用 , 默认 ARGB_8888 格式
                    int byteInMemory = width * height * 4;;
                    if(bitmap.getConfig() == Bitmap.Config.ARGB_8888){
                        // 此时每个像素占 4 字节
                        byteInMemory = width * height * 4;

                    }else if(bitmap.getConfig() == Bitmap.Config.RGB_565){
                        // 此时每个像素占 2 字节
                        byteInMemory = width * height * 2;
                    }

                    // 如果解码后的图片内存小于等于被复用的内存大小 , 可以复用
                    if(byteInMemory = Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
                    return value.getAllocationByteCount();
                }
                return value.getByteCount();
            }

            /**
             * 从 LruCache 缓存移除 Bitmap 时会回调该方法
             * @param evicted
             * @param key
             * @param oldValue
             * @param newValue
             */
            @Override
            protected void entryRemoved(boolean evicted, String key, Bitmap oldValue,
                                        Bitmap newValue) {
                super.entryRemoved(evicted, key, oldValue, newValue);

                /*
                    如果从 LruCache 内存缓存中移除的 Bitmap 是可变的
                    才能被复用 , 否则只能回收该 Bitmap 对象

                    Bitmap 回收策略 :
                    3.0 以下系统中 , Bitmap 内存在 Native 层
                    3.0 以上系统中 , Bitmap 内存在 Java 层
                    8.0 及以上的系统中 , Bitmap 内存在 Native 层

                    因此这里需要处理 Bitmap 内存在 Native 层的情况 , 监控到 Java 层的弱引用被释放了
                    需要调用 Bitmap 对象的 recycle 方法 , 释放 Native 层的内存
                 */
                if(oldValue.isMutable()){   // 可以被复用
                    // 将其放入弱引用中 , 每次 GC 启动后 , 如果该弱引用没有被使用 , 都会被回收
                    bitmapReusePool.add(new WeakReference(oldValue, referenceQueue));
                }else{  // 不可被复用 , 直接回收
                    oldValue.recycle();
                }
            }
        };
    }

    private void initBitmapReusePool(){
        // 创建一个线程安全的 HashSet , 其中的元素是 Bitmap 弱引用
        bitmapReusePool = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
        // 引用队列 , 当弱引用被 GC 扫描后 , 需要回收 , 会将该弱引用放入队列
        // 一直不断的尝试从该引用队列中获取数据 , 如果获取到数据 , 就要回收该对象
        referenceQueue = new ReferenceQueue();

        // 定义监控线程
        referenceQueueMonitorThread = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while (isMonitorReferenceQueue){
                    try {
                        Reference reference = (Reference) referenceQueue.remove();
                        Bitmap bitmap = reference.get();
                        // 不为空 , 且没有被回收 , 回收 Bitmap 内存
                        if(bitmap != null && !bitmap.isRecycled()){
                            bitmap.recycle();
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        // 启动引用队列监控线程
        referenceQueueMonitorThread.start();
    }

    /**
     * 获取一个可以被复用的 Bitmap 对象
     *
     * 与 BitmapFactory 配合使用 :
     *
     * Android 4.4 以后的 Bitmap 复用情况 :
     * 在 KITKAT ( Android 4.4 , 19 平台 ) 以后的代码中 ,
     * 只要被解码生成的 Bitmap 对象的字节大小 ( 缩放后的 )
     * 小于等于 inBitmap 的字节大小 , 就可以复用成功 ;
     *
     * Android 4.4 之前的 Bitmap 复用情况 : ( 比较苛刻 )
     * 在 KITKAT 之前的代码中 , 被解码的图像必须是
     *  - JPEG 或 PNG 格式 ,
     *  - 并且 图像大小必须是相等的 ,
     *  - inssampleSize 设置为 1 ,
     * 才能复用成功 ;
     * 另外被复用的图像的 像素格式 Config ( 如 RGB_565 ) 会覆盖设置的 inPreferredConfig 参数
     *
     * @param width
     * @param height
     * @param inSampleSize
     * @return
     */
    public Bitmap getReuseBitmap(int width,int height,int inSampleSize){
        // Android 2.3.3（API 级别 10）及以下的版本中 , 使用 Bitmap 对象的 recycle 方法回收内存
        if (Build.VERSION.SDK_INT  1){
                        width = width / inSampleSize ;
                        height = height / inSampleSize;
                    }

                    // 计算内存占用 , 默认 ARGB_8888 格式
                    int byteInMemory = width * height * 4;;
                    if(bitmap.getConfig() == Bitmap.Config.ARGB_8888){
                        // 此时每个像素占 4 字节
                        byteInMemory = width * height * 4;

                    }else if(bitmap.getConfig() == Bitmap.Config.RGB_565){
                        // 此时每个像素占 2 字节
                        byteInMemory = width * height * 2;
                    }

                    // 如果解码后的图片内存小于等于被复用的内存大小 , 可以复用
                    if(byteInMemory