Android的bitmap和優化

內存管理是個永恆的話題！

1.在Android應用裡，最耗費內存的就是圖片資源。而且在Android系統中，讀取位圖Bitmap時，分給虛擬機中的圖片的堆棧大小只有 8M，如果超出了，就會出現OutOfMemory異常。
1) 要及時回收Bitmap的內存
Bitmap類有一個方法recycle()，從方法名可以看出意思是回收。這裡就有疑問了，Android系統有自己的垃圾回收機制，可以不定期的回收掉不使用的內存空間，當然也包括Bitmap的空間。那為什麼還需要這個方法呢？
Bitmap類的構造方法都是私有的，所以開發者不能直接new出一個Bitmap對象，只能通過BitmapFactory類的各種靜態方法來實例化一個Bitmap。仔細查看BitmapFactory的源代碼可以看到，生成Bitmap對象最終都是通過JNI調用方式實現的。所以，加載Bitmap到內存裡以後，是包含兩部分內存區域的。簡單的說，一部分是Java部分的，一部分是C部分的。這個Bitmap對象是由Java部分分配的，不用的時候系統就會自動回收了，但是那個對應的C可用的內存區域，虛擬機是不能直接回收的，這個只能調用底層的功能釋放。所以需要調用recycle()方法來釋放C部分的內存。從Bitmap類的源代碼也可以看到，recycle()方法裡也的確是調用了JNI方法了。
那如果不調用recycle()，是否就一定存在內存洩露呢？也不是的。Android的每個應用都運行在獨立的進程裡，有著獨立的內存，如果整個進程被應用本身或者系統殺死了，內存也就都被釋放掉了，當然也包括C部分的內存。
Android對於進程的管理是非常復雜的。簡單的說，Android系統的進程分為幾個級別，系統會在內存不足的情況下殺死一些低優先級的進程，以提供給其它進程充足的內存空間。在實際項目開發過程中，有的開發者會在退出程序的時候使用Process.killProcess(Process.myPid())的方式將自己的進程殺死，但是有的應用僅僅會使用調用Activity.finish()方法的方式關閉掉所有的Activity。

經驗分享：
Android手機的用戶，根據習慣不同，可能會有兩種方式退出整個應用程序：一種是按Home鍵直接退到桌面；另一種是從應用程序的退出按鈕或者按Back鍵退出程序。那麼從系統的角度來說，這兩種方式有什麼區別呢？按Home鍵，應用程序並沒有被關閉，而是成為了後台應用程序。按Back鍵，一般來說，應用程序關閉了，但是進程並沒有被殺死，而是成為了空進程（程序本身對退出做了特殊處理的不考慮在內）。
Android系統已經做了大量進程管理的工作，這些已經可以滿足用戶的需求。個人建議，應用程序在退出應用的時候不需要手動殺死自己所在的進程。對於應用程序本身的進程管理，交給Android系統來處理就可以了。應用程序需要做的，是盡量做好程序本身的內存管理工作。

一般來說，如果能夠獲得Bitmap對象的引用，就需要及時的調用Bitmap的recycle()方法來釋放Bitmap占用的內存空間，而不要等Android系統來進行釋放。
下面是釋放Bitmap的示例代碼片段。
// 先判斷是否已經回收
if(bitmap != null && !bitmap.isRecycled()){
// 回收並且置為null
bitmap.recycle();
bitmap = null;
}
System.gc();

從上面的代碼可以看到，bitmap.recycle()方法用於回收該Bitmap所占用的內存，接著將bitmap置空，最後使用System.gc()調用一下系統的垃圾回收器進行回收，可以通知垃圾回收器盡快進行回收。這裡需要注意的是，調用System.gc()並不能保證立即開始進行回收過程，而只是為了加快回收的到來。
如何調用recycle()方法進行回收已經了解了，那什麼時候釋放Bitmap的內存比較合適呢？一般來說，如果代碼已經不再需要使用Bitmap對象了，就可以釋放了。釋放內存以後，就不能再使用該Bitmap對象了，如果再次使用，就會拋出異常。所以一定要保證不再使用的時候釋放。比如，如果是在某個Activity中使用Bitmap，就可以在Activity的onStop()或者onDestroy()方法中進行回收。

2) 捕獲異常
因為Bitmap是吃內存大戶，為了避免應用在分配Bitmap內存的時候出現OutOfMemory異常以後Crash掉，需要特別注意實例化Bitmap部分的代碼。通常，在實例化Bitmap的代碼中，一定要對OutOfMemory異常進行捕獲。
以下是代碼示例。
Bitmap bitmap = null;
try {
// 實例化Bitmap
bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);
} catch (OutOfMemoryError e) {
//
}
if (bitmap == null) {
// 如果實例化失敗 返回默認的Bitmap對象
return defaultBitmapMap;
}

這裡對初始化Bitmap對象過程中可能發生的OutOfMemory異常進行了捕獲。如果發生了OutOfMemory異常，應用不會崩潰，而是得到了一個默認的Bitmap圖。

經驗分享：
很多開發者會習慣性的在代碼中直接捕獲Exception。但是對於OutOfMemoryError來說，這樣做是捕獲不到的。因為OutOfMemoryError是一種Error，而不是Exception。在此僅僅做一下提醒，避免寫錯代碼而捕獲不到OutOfMemoryError。

3) 緩存通用的Bitmap對象
有時候，可能需要在一個Activity裡多次用到同一張圖片。比如一個Activity會展示一些用戶的頭像列表，而如果用戶沒有設置頭像的話，則會顯示一個默認頭像，而這個頭像是位於應用程序本身的資源文件中的。
如果有類似上面的場景，就可以對同一Bitmap進行緩存。如果不進行緩存，盡管看到的是同一張圖片文件，但是使用BitmapFactory類的方法來實例化出來的Bitmap，是不同的Bitmap對象。緩存可以避免新建多個Bitmap對象，避免內存的浪費。

經驗分享：
Web開發者對於緩存技術是很熟悉的。其實在Android應用開發過程中，也會經常使用緩存的技術。這裡所說的緩存有兩個級別，一個是硬盤緩存，一個是內存緩存。比如說，在開發網絡應用過程中，可以將一些從網絡上獲取的數據保存到SD卡中，下次直接從SD卡讀取，而不從網絡中讀取，從而節省網絡流量。這種方式就是硬盤緩存。再比如，應用程序經常會使用同一對象，也可以放到內存中緩存起來，需要的時候直接從內存中讀取。這種方式就是內存緩存。

4) 壓縮圖片
如果圖片像素過大，使用BitmapFactory類的方法實例化Bitmap的過程中，需要大於8M的內存空間，就必定會發生OutOfMemory異常。這個時候該如何處理呢？如果有這種情況，則可以將圖片縮小，以減少載入圖片過程中的內存的使用，避免異常發生。
使用BitmapFactory.Options設置inSampleSize就可以縮小圖片。屬性值inSampleSize表示縮略圖大小為原始圖片大小的幾分之一。即如果這個值為2，則取出的縮略圖的寬和高都是原始圖片的1/2，圖片的大小就為原始大小的1/4。
如果知道圖片的像素過大，就可以對其進行縮小。那麼如何才知道圖片過大呢？
使用BitmapFactory.Options設置inJustDecodeBounds為true後，再使用decodeFile()等方法，並不會真正的分配空間，即解碼出來的Bitmap為null，但是可計算出原始圖片的寬度和高度，即options.outWidth和options.outHeight。通過這兩個值，就可以知道圖片是否過大了。
BitmapFactory.Options opts = new BitmapFactory.Options();
// 設置inJustDecodeBounds為true
opts.inJustDecodeBounds = true;
// 使用decodeFile方法得到圖片的寬和高
BitmapFactory.decodeFile(path, opts);
// 打印出圖片的寬和高
Log.d("example", opts.outWidth + "," + opts.outHeight);

在實際項目中，可以利用上面的代碼，先獲取圖片真實的寬度和高度，然後判斷是否需要跑縮小。如果不需要縮小，設置inSampleSize的值為1。如果需要縮小，則動態計算並設置inSampleSize的值，對圖片進行縮小。需要注意的是，在下次使用BitmapFactory的decodeFile()等方法實例化Bitmap對象前，別忘記將opts.inJustDecodeBound設置回false。否則獲取的bitmap對象還是null。

經驗分享：
如果程序的圖片的來源都是程序包中的資源，或者是自己服務器上的圖片，圖片的大小是開發者可以調整的，那麼一般來說，就只需要注意使用的圖片不要過大，並且注意代碼的質量，及時回收Bitmap對象，就能避免OutOfMemory異常的發生。
如果程序的圖片來自外界，這個時候就特別需要注意OutOfMemory的發生。一個是如果載入的圖片比較大，就需要先縮小；另一個是一定要捕獲異常，避免程序Crash。

2.一般來說，優秀的程序員在寫完代碼之後都會不斷的對代碼進行重構。重構的好處有很多，其中一點，就是對代碼進行優化，提高軟件的性能。下面我們就從幾個方面來了解Android開發過程中的代碼優化。

1）靜態變量引起內存洩露
在代碼優化的過程中，我們需要對代碼中的靜態變量特別留意。靜態變量是類相關的變量，它的生命周期是從這個類被聲明，到這個類徹底被垃圾回收器回收才會被銷毀。所以，一般情況下，靜態變量從所在的類被使用開始就要一直占用著內存空間，直到程序退出。如果不注意，靜態變量引用了占用大量內存的資源，造成垃圾回收器無法對內存進行回收，就可能造成內存的浪費。
先來看一段代碼，這段代碼定義了一個Activity。
private static Resources mResources;
@Override
protected void onCreate(Bundle state) {
super.onCreate(state);
if (mResources == null) {
mResources = this.getResources();
}
}

這段代碼中有一個靜態的Resources對象。代碼片段mResources = this.getResources()對Resources對象進行了初始化。這時Resources對象擁有了當前Activity對象的引用，Activity又引用了整個頁面中所有的對象。如果當前的Activity被重新創建（比如橫豎屏切換，默認情況下整個Activity會被重新創建），由於Resources引用了第一次創建的Activity，就會導致第一次創建的Activity不能被垃圾回收器回收，從而導致第一次創建的Activity中的所有對象都不能被回收。這個時候，一部分內存就浪費掉了。

經驗分享：
在實際項目中，我們經常會把一些對象的引用加入到集合中，如果這個集合是靜態的話，就需要特別注意了。當不需要某對象時，務必及時把它的引用從集合中清理掉。或者可以為集合提供一種更新策略，及時更新整個集合，這樣可以保證集合的大小不超過某值，避免內存空間的浪費。

2）使用Application的Context
在Android中，Application Context的生命周期和應用的生命周期一樣長，而不是取決於某個Activity的生命周期。如果想保持一個長期生命的對象，並且這個對象需要一個Context，就可以使用Application對象。可以通過調用Context.getApplicationContext()方法或者Activity.getApplication()方法來獲得Application對象。
依然拿上面的代碼作為例子。可以將代碼修改成下面的樣子。
private static Resources mResources;
@Override
protected void onCreate(Bundle state) {
super.onCreate(state);
if (mResources == null) {
// mResources = this.getResources();
mResources = this.getApplication().getResources();
}
}
在這裡將this.getResources()修改為this.getApplication().getResources()。修改以後，Resources對象擁有的是Application對象的引用。如果Activity被重新創建，第一次創建的Activity就可以被回收了。
3）及時關閉資源
Cursor是Android查詢數據後得到的一個管理數據集合的類。正常情況下，如果我們沒有關閉它，系統會在回收它時進行關閉，但是這樣的效率特別低。如果查詢得到的數據量較小時還好，如果Cursor的數據量非常大，特別是如果裡面有
Blob信息時，就可能出現內存問題。所以一定要及時關閉Cursor。
下面給出一個通用的使用Cursor的代碼片段。
Cursor cursor = null;
try{
cursor = mContext.getContentResolver().query(uri,null,null,null,null);
if (cursor != null) {
cursor.moveToFirst();
// 處理數據
}
} catch (Exception e){
e.printStatckTrace();
} finally {
if (cursor != null){
cursor.close();
}
}

即對異常進行捕獲，並且在finally中將cursor關閉。同樣的，在使用文件的時候，也要及時關閉。
4）使用Bitmap及時調用recycle()
前面的章節講過，在不使用Bitmap對象時，需要調用recycle()釋放內存，然後將它設置為null。雖然調用recycle()並不能保證立即釋放占用的內存，但是可以加速Bitmap的內存的釋放。在代碼優化的過程中，如果發現某個Activity用到了Bitmap對象，卻沒有顯式的調用recycle()釋放內存，則需要分析代碼邏輯，增加相關代碼，在不再使用Bitmap以後調用recycle()釋放內存。

5）對Adapter進行優化
下面以構造ListView的BaseAdapter為例說明如何對Adapter進行優化。
在BaseAdapter類中提供了如下方法：
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent)

當ListView列表裡的每一項顯示時，都會調用Adapter的getView方法返回一個View，
來向ListView提供所需要的View對象。
下面是一個完整的getView()方法的代碼示例。
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
　　ViewHolder holder;
if (convertView == null) {
　　 convertView = mInflater.inflate(R.layout.list_item, null);
　　 holder = new ViewHolder();
　　 holder.text = (TextView) convertView.findViewById(R.id.text);
　　 convertView.setTag(holder);
　　} else {
　　 holder = (ViewHolder) convertView.getTag();
　　}
　　holder.text.setText("line" + position);
　　return convertView;
}

private class ViewHolder {
　　TextView text;
}

當向上滾動ListView時，getView()方法會被反復調用。getView()的第二個參數convertView是被緩存起來的List條目中的View對象。當ListView滑動的時候，getView可能會直接返回舊的convertView。這裡使用了convertView和ViewHolder，可以充分利用緩存，避免反復創建View對象和TextView對象。如果ListView的條目只有幾個，這種技巧並不能帶來多少性能的提升。但是如果條目有幾百甚至幾千個，使用這種技巧只會創建幾個convertView和ViewHolder（取決於當前界面能夠顯示的條目數），性能的差別就非常非常大了。

6）代碼“微優化”
當今時代已經進入了“微時代”。這裡的“微優化”指的是代碼層面的細節優化，即不改動代碼整體結構，不改變程序原有的邏輯。盡管Android使用的是Dalvik虛擬機，但是傳統的Java方面的代碼優化技巧在Android開發中也都是適用的。
還有其他：
創建新的對象都需要額外的內存空間，要盡量減少創建新的對象。
將類、變量、方法等等的可見性修改為最小。
針對字符串的拼接，使用StringBuffer替代String。
不要在循環當中聲明臨時變量，不要在循環中捕獲異常。
如果對於線程安全沒有要求，盡量使用線程不安全的集合對象。
使用集合對象，如果事先知道其大小，則可以在構造方法中設置初始大小。
文件讀取操作需要使用緩存類，及時關閉文件。
慎用異常，使用異常會導致性能降低。
如果程序會頻繁創建線程，則可以考慮使用線程池。

經驗分享：
代碼的微優化有很多很多東西可以講，小到一個變量的聲明，大到一段算法。尤其在代碼Review的過程中，可能會反復審查代碼是否可以優化。不過我認為，代碼的微優化是非常耗費時間的，沒有必要從頭到尾將所有代碼都優化一遍。開發者應該根據具體的業務邏輯去專門針對某部分代碼做優化。比如應用中可能有一些方法會被反復調用，那麼這部分代碼就值得專門做優化。其它的代碼，需要開發者在寫代碼過程中去注意。