Android学习笔记之Bitmap和Cache

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本章的学习内容有以下几点：

• Bitmap的加载
• Cache缓存策略
• ImageLoader实现

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一、Bitmap的加载

（一）BitmapFactory类提供的四种加载图片的方法：

• BitmapFactory.decodeFile：文件系统
• BitmapFactory.decodeResource：资源
• BitmapFactory.decodeStream：输入流
• BitmapFactory.decodeByteArray：字节数组

注：decodeFile() 和 decodeResource()又间接调用 decodeStream()。

（二）高效加载Bitmap

1. 采用BitmapFactory.Options来加载所需尺寸的图片，就可以按一定采样率来加载缩小后的图片，将缩小后的图片在 ImageView 中显示，这样就能降低内存占用从而在一定程度上避免OOM，提高了 Bitmap 加载时的性能。

2. 当采样率inSampleSize=K=2 的时候，采样后的图片其宽高均为原图大小的 1/K。图片的内存大小缩放比例为 1/(K^2)。

3. 采样率inSampleSize的取值范围为2的指数(1、2、4...)，非 2 的指数向下取(例子：3取2)。

注意：根据图片宽高的实际大小&需要大小，而计算出的缩放比尽可能取最小，避免由于缩小的过多，导致在控件中不能铺满而被拉伸至模糊。

（三）有效加载图片的步骤

1. 将 BitmapFactory.Options 的 inJustDecodeBounds 参数设为 true 进行解析图片宽高。
2. 从 BitmapFactory.Options 的中取出图片的原始宽高。
3. 根据采样率的规则结合目标 View 的所需大小计算出采样率 inSampleSize。
4. 将 BitmapFactory.Options 的 inJustDecodeBounds 参数设为 false，然后重新加载图片。

/**
 * 对一个Resources的资源文件进行指定长宽来加载进内存, 并把这个bitmap对象返回
 * @param res       资源文件对象
 * @param resId     要操作的图片id
 * @param reqWidth  最终想要得到bitmap的宽度
 * @param reqHeight 最终想要得到bitmap的高度
 * @return 返回采样之后的bitmap对象
 */
public static Bitmap decodeFromResource(
        Resources res, int resId, int reqWidth, int reqHeight) {
    final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    //只进行解析
    options.inJustDecodeBounds = true;
    //加载原始宽高
    BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
    //计算采样率
    options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth, reqHeight);
    //关闭解析，重新加载宽高
    options.inJustDecodeBounds = false;
    return BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
}
/**
 * 计算采样率
 *
 * @param options   要操作的原始图片属性
 * @param reqWidth  最终想要得到bitmap的宽度
 * @param reqHeight 最终想要得到bitmap的高度
 * @return 返回采样率
 */
private static int calculateInSampleSize(
            BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {
    //获取原始图片宽高
    final int height = options.outHeight;
    final int width = options.outWidth;
    int inSampleSize = 1;
    // 如果图片的尺寸大过所需要的尺寸
    if (height > reqHeight || width > reqWidth) {
        final int halfHeight = height / 2;
        final int halfWidth = width / 2;
        //计算缩放比，是2的指数
        while ((halfHeight / inSampleSize) >= reqHeight 
                && (halfWidth / inSampleSize) >= reqWidth) {
            inSampleSize *= 2;
        }
    }
    return inSampleSize;
}

执行代码的方法：

//通过这样的方式可以高效的加载并显示图片 
ImageView.setImageBitmap(decodeFromResource(getResources(),R.id.myImg,100,100));

• 其实在Android中有许多优秀的图片加载开源框架，比如Glide、Picasso和Fresco等等。一定要去学习这些优秀框架，要学习他们是怎么写的，从中提升自己的代码能力。

• 所以在这节的内容中只是了解怎么加载图片而已，真正重要的是怎么去做缓存

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二、缓存策略

（一）缓存的概念

• 缓存：就是将从服务器请求到的数据(Json,File)等保存到本地。

（二）缓存的优势

1. 对一些不是经常发生变化的数据直接使用本地缓存，减少消耗用户的流量。
2. 不再频繁请求服务器，可以降低服务器的负载压力。
3. 可以在一些特殊场景下使用：离线使用。

（三）缓存的使用场景

1. 对 Bitmap 和 File 等大数据进行缓存，无需每次都下载，比如 ListView。
2. 数据不需实时更新。

（四）常用缓存策略

• 缓存算法LRU(Least Recently Used)：当缓存满时，会优先淘汰那些近期最少使用的缓存对象。
  • LruCache：实现内存缓存。
  • DiskLruCache：实现硬盘缓存。

（五）LruCache

• LruCache 类是一个线程安全的泛型类：内部采用一个LinkedHashMap以强引用的方式存储外界的缓存对象，并提供get和put方法来完成缓存的获取和添加操作，当缓存满时会移除较早使用的缓存对象，再添加新的缓存对象。

public class LruCache<K, V> {
    private final LinkedHashMap<K, V> map;
    ...
}

//私有构造函数，用来初始化缓存对象
private SimpleImageLoader() {
    //1.获取当前进程的可用内存，转换成KB单位
    int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
    //2.分配缓存的大小
    int cacheSize = maxMemory / 8;
    //3.创建LruCache对象并重写 sizeOf 方法
    mLruCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
        @Override
        protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
            //转换成KB，sizeOf完成Bitmap对象的大小计算
            return bitmap.getRowBytes() * bitmap.getHeight() / 1024;
        }
    };
}
//4.从缓存中读取图片
private Bitmap getBitmapfromCache(String url) {
    return mLruCache.get(url);
}
//5.将下载的图片保存在缓存中
private void putBitmaptoCache(Bitmap bitmap, String url) {
    if (bitmap != null) {
        mLruCache.put(url, bitmap);
    }
}

• 实现原理：LinkedHashMap 利用一个双重链接链表来维护所有条目item。
• 常用属性accessOrder：决定LinkedHashMap的链表顺序。
  • 值为true：以访问顺序维护链表。
  • 值为false：以插入的顺序维护链表。
• 而LruCache利用是 accessOrder=true 时的LinkedHashMap实现LRU算法，使得最近访问的数据会在链表尾部，在容量溢出时，将链表头部的数据移除。

注：几种引用的含义

• 强引用：直接的对象引用，不会被gc回收；
• 软引用：当系统内存不足时，对象会被gc回收；
• 弱引用：随时会被gc回收;

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（六）DiskLruCache

• DiskLruCache：用于实现存储设备缓存，即磁盘缓存，通过将缓存对象写入文件系统从而实现缓存的效果。

• DiskLruCache的使用步骤：
  1. 通过DiskLruCache.open方法初始化创建对象。
  2. 通过Editor添加、Snapshot获取、remove删除实现对数据的操作。
  3. 调用 flush() 将数据写入磁盘。

• 第一步：DiskLruCache.open方法初始化创建对象

DiskLruCache mDiskLruCache = null;

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...
    File diskCacheDir = getDiskCacheDir(mContext, "bitmap");
    if (!diskCacheDir.exists()) {
        diskCacheDir.mkdirs(); //若缓存地址的路径不存在就创建一个
    }
    //创建对象
    mDiskLruCache = DiskLruCache.open(diskCacheDir, 1, 1, DISK_CACHE_SIZE);
}

//用于获取到缓存地址的路径
public File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) {
    String cachePath;
    if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(Environment.getExternalStorageState()) || !Environment.isExternalStorageRemovable()) {
        //SD卡，获取路径 /sdcard/Android/data/<application package>/cache
        cachePath = context.getExternalCacheDir().getPath();
    } else {
        //手机本地，获取路径/data/data/<application package>/cache
        cachePath = context.getCacheDir().getPath();
    }
    return new File(cachePath + File.separator + uniqueName);
}

/**
 * @param directory  表示磁盘缓存在文件系统中的存储路径：SD卡和手机
 * @param appVersion  表示应用的版本号，一般设为1即可
 * @param valueCount 表示单个节点对应的数据的个数，1即可
 * @param maxSize    表示缓存的总大小，比如50MB，当缓存超出就会开始清理一部分
 * @return
 */
public static DiskLruCacheDemo open(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize){}

• 第二步：DiskLruCache.Editor方法缓存添加
• 第三步：DiskLruCache缓存查找

三、ImageLoader的实现