Android中的Bitmap緩存池使用詳解

本文介紹了如何使用緩存來提高UI的載入輸入和滑動的流暢性。使用內存緩存、使用磁盤緩存、處理配置改變事件等方法將會有效的解決這個問題。

在您的UI中顯示單個圖片是非常簡單的，如果您需要一次顯示很多圖片就有點復雜了。在很多情況下(例如使用 ListView, GridView 或者 ViewPager控件)，顯示在屏幕上的圖片以及即將顯示在屏幕上的圖片數量是非常大的(例如在圖庫中浏覽大量圖片)。

在這些控件中，當一個子控件不顯示的時候，系統會重用該控件來循環顯示 以便減少對內存的消耗。同時垃圾回收機制還會釋放那些已經載入內存中的Bitmap資源(假設您沒有強引用這些Bitmap)。一般來說這樣都是不錯的，但是在用戶來回滑動屏幕的時候，為了保證UI的流暢性和載入圖片的效率，您需要避免重復的處理這些需要顯示的圖片。 使用內存緩存和磁盤緩存可以解決這個問題，使用緩存可以讓控件快速的加載已經處理過的圖片。

本文介紹如何使用緩存來提高UI的載入輸入和滑動的流暢性。

使用內存緩存

內存緩存提高了訪問圖片的速度，但是要占用不少內存。 LruCache
類（在API 4之前可以使用Support Library 中的類 ）特別適合緩存Bitmap， 把最近使用到的
Bitmap對象用強引用保存起來（保存到LinkedHashMap中），當緩存數量達到預定的值的時候，把
不經常使用的對象刪除。

注意: 過去，實現內存緩存的常用做法是使用
SoftReference 或者
WeakReference bitmap 緩存，
但是不推薦使用這種方式。從Android 2.3 (API Level 9) 開始，垃圾回收開始強制的回收掉 soft/weak 引用 從而導致這些緩存沒有任何效率的提升。
另外，在 Android 3.0 (API Level 11)之前，這些緩存的Bitmap數據保存在底層內存(native memory)中，並且達到預定條件後也不會釋放這些對象，從而可能導致
程序超過內存限制並崩潰。

在使用 LruCache 的時候，需要考慮如下一些因素來選擇一個合適的緩存數量參數：

1.程序中還有多少內存可用
2.同時在屏幕上顯示多少圖片？要先緩存多少圖片用來顯示到即將看到的屏幕上？
3.設備的屏幕尺寸和屏幕密度是多少？超高的屏幕密度(xhdpi 例如 Galaxy Nexus)
4.設備顯示同樣的圖片要比低屏幕密度(hdpi 例如 Nexus S)設備需要更多的內存。
5.圖片的尺寸和格式決定了每個圖片需要占用多少內存
6.圖片訪問的頻率如何？一些圖片的訪問頻率要比其他圖片高很多？如果是這樣的話，您可能需要把這些經常訪問的圖片放到內存中。
7.在質量和數量上如何平衡？有些情況下保存大量的低質量的圖片是非常有用的，當需要的情況下使用後台線程來加入一個高質量版本的圖片。

這裡沒有萬能配方可以適合所有的程序，您需要分析您的使用情況並在指定自己的緩存策略。使用太小的緩存並不能起到應有的效果，而使用太大的緩存會消耗更多
的內存從而有可能導致 java.lang.OutOfMemory 異常或者留下很少的內存供您的程序其他功能使用。

下面是一個使用 LruCache 緩存的示例:
代碼如下：

private LruCache<string, bitmap=""> mMemoryCache;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...
    // Get memory class of this device, exceeding this amount will throw an
    // OutOfMemory exception.
    final int memClass = ((ActivityManager) context.getSystemService(
            Context.ACTIVITY_SERVICE)).getMemoryClass();

    // Use 1/8th of the available memory for this memory cache.
    final int cacheSize = 1024 * 1024 * memClass / 8;

    mMemoryCache = new LruCache<string, bitmap="">(cacheSize) {
        @Override
        protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
            // The cache size will be measured in bytes rather than number of items.
            return bitmap.getByteCount();
        }
    };
    ...
}                                                              
public void addBitmapToMemoryCache(String key, Bitmap bitmap) {
    if (getBitmapFromMemCache(key) == null) {
        mMemoryCache.put(key, bitmap);
    }
}                                                              
public Bitmap getBitmapFromMemCache(String key) {
    return mMemoryCache.get(key);
}

注意: 在這個示例中，該程序的1/8內存都用來做緩存用了。在一個normal/hdpi設備中，這至少有4MB(32/8)內存。
在一個分辨率為 800×480的設備中，滿屏的GridView全部填充上圖片將會使用差不多1.5MB(800*480*4 bytes)
的內存，所以這樣差不多在內存中緩存了2.5頁的圖片。

當在 ImageView 中顯示圖片的時候，
先檢查LruCache 中是否存在。如果存在就使用緩存後的圖片，如果不存在就啟動後台線程去載入圖片並緩存：
代碼如下：

public void loadBitmap(int resId, ImageView imageView) {
    final String imageKey = String.valueOf(resId);
    final Bitmap bitmap = getBitmapFromMemCache(imageKey);
    if (bitmap != null) {
        mImageView.setImageBitmap(bitmap);
    } else {
        mImageView.setImageResource(R.drawable.image_placeholder);
        BitmapWorkerTask task = new BitmapWorkerTask(mImageView);
        task.execute(resId);
    }
}

BitmapWorkerTask 需要把新的圖片添加到緩存中:
代碼如下：

class BitmapWorkerTask extends AsyncTask<integer, void,="" bitmap=""> {
    ...
    // Decode image in background.
    @Override
    protected Bitmap doInBackground(Integer... params) {
        final Bitmap bitmap = decodeSampledBitmapFromResource(
                getResources(), params[0], 100, 100));
        addBitmapToMemoryCache(String.valueOf(params[0]), bitmap);
        return bitmap;
    }
    ...
}

下頁將為您介紹其它兩種方法使用磁盤緩存和處理配置改變事件

使用磁盤緩存

在訪問最近使用過的圖片中，內存緩存速度很快，但是您無法確定圖片是否在緩存中存在。像
GridView 這種控件可能具有很多圖片需要顯示，很快圖片數據就填滿了緩存容量。
同時您的程序還可能被其他任務打斷，比如打進的電話 — 當您的程序位於後台的時候，系統可能會清楚到這些圖片緩存。一旦用戶恢復使用您的程序，您還需要重新處理這些圖片。

在這種情況下，可以使用磁盤緩存來保存這些已經處理過的圖片，當這些圖片在內存緩存中不可用的時候，可以從磁盤緩存中加載從而省略了圖片處理過程。
當然， 從磁盤載入圖片要比從內存讀取慢很多，並且應該在非UI線程中載入磁盤圖片。

注意: 如果緩存的圖片經常被使用的話，可以考慮使用
ContentProvider ，例如在圖庫程序中就是這樣干滴。

在示例代碼中有個簡單的 DiskLruCache 實現。然後，在Android 4.0中包含了一個更加可靠和推薦使用的DiskLruCache(libcore/luni/src/main/java/libcore/io/DiskLruCache.java)
。您可以很容易的把這個實現移植到4.0之前的版本中使用(來 href=”http://www.google.com/search?q=disklrucache”>Google一下 看看其他人是否已經這樣干了！)。

這裡是一個更新版本的 DiskLruCache ：
代碼如下：

private DiskLruCache mDiskCache;
private static final int DISK_CACHE_SIZE = 1024 * 1024 * 10; // 10MB
private static final String DISK_CACHE_SUBDIR = "thumbnails";

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...
    // Initialize memory cache
    ...
    File cacheDir = getCacheDir(this, DISK_CACHE_SUBDIR);
    mDiskCache = DiskLruCache.openCache(this, cacheDir, DISK_CACHE_SIZE);
    ...
}                               
class BitmapWorkerTask extends AsyncTask<integer, void,="" bitmap=""> {
    ...
    // Decode image in background.
    @Override
    protected Bitmap doInBackground(Integer... params) {
        final String imageKey = String.valueOf(params[0]);

        // Check disk cache in background thread
        Bitmap bitmap = getBitmapFromDiskCache(imageKey);

        if (bitmap == null) { // Not found in disk cache
            // Process as normal
            final Bitmap bitmap = decodeSampledBitmapFromResource(
                    getResources(), params[0], 100, 100));
        }                              
        // Add final bitmap to caches
        addBitmapToCache(String.valueOf(imageKey, bitmap);

        return bitmap;
    }
    ...
}                               
public void addBitmapToCache(String key, Bitmap bitmap) {
    // Add to memory cache as before
    if (getBitmapFromMemCache(key) == null) {
        mMemoryCache.put(key, bitmap);
    }                               
    // Also add to disk cache
    if (!mDiskCache.containsKey(key)) {
        mDiskCache.put(key, bitmap);
    }
}                               
public Bitmap getBitmapFromDiskCache(String key) {
    return mDiskCache.get(key);
}                               
// Creates a unique subdirectory of the designated app cache directory. Tries to use external
// but if not mounted, falls back on internal storage.
public static File getCacheDir(Context context, String uniqueName) {
    // Check if media is mounted or storage is built-in, if so, try and use external cache dir
    // otherwise use internal cache dir
    final String cachePath = Environment.getExternalStorageState() == Environment.MEDIA_MOUNTED
            || !Environment.isExternalStorageRemovable() ?
                    context.getExternalCacheDir().getPath() : context.getCacheDir().getPath();
    return new File(cachePath + File.separator + uniqueName);
}

在UI線程中檢測內存緩存，在後台線程中檢測磁盤緩存。磁盤操作從來不應該在UI線程中實現。當圖片處理完畢後，最終的結果會同時添加到
內存緩存和磁盤緩存中以便將來使用。

處理配置改變事件

運行時的配置變更 — 例如 屏幕方向改變 — 導致Android摧毀正在運行的Activity，然後使用
新的配置從新啟動該Activity (詳情，參考這裡 Handling Runtime Changes)。
您需要注意避免在配置改變的時候導致重新處理所有的圖片，從而提高用戶體驗。

幸運的是，您在 使用內存緩存 部分已經有一個很好的圖片緩存了。該緩存可以通過
Fragment (Fragment會通過setRetainInstance(true)函數保存起來)來傳遞給新的Activity
當Activity重新啟動 後，Fragment 被重新附加到Activity中，您可以通過該Fragment來獲取緩存對象。

下面是一個在 Fragment中保存緩存的示例:
代碼如下：

private LruCache<string, bitmap=""> mMemoryCache;                 
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...
    RetainFragment mRetainFragment =            RetainFragment.findOrCreateRetainFragment(getFragmentManager());
    mMemoryCache = RetainFragment.mRetainedCache;
    if (mMemoryCache == null) {
        mMemoryCache = new LruCache<string, bitmap="">(cacheSize) {
            ... // Initialize cache here as usual
        }
        mRetainFragment.mRetainedCache = mMemoryCache;
    }
    ...
}                 
class RetainFragment extends Fragment {
    private static final String TAG = "RetainFragment";
    public LruCache<string, bitmap=""> mRetainedCache;

    public RetainFragment() {}                 
    public static RetainFragment findOrCreateRetainFragment(FragmentManager fm) {
        RetainFragment fragment = (RetainFragment) fm.findFragmentByTag(TAG);
        if (fragment == null) {
            fragment = new RetainFragment();
        }
        return fragment;
    }                 
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        <strong>setRetainInstance(true);</strong>
    }
}

此外您可以嘗試分別使用和不使用Fragment來旋轉設備的屏幕方向來查看具體的圖片載入情況。