Android中的Bitmap缓存池使用详解

本文介绍了如何使用缓存来提高UI的载入输入和滑动的流畅性。使用内存缓存、使用磁盘缓存、处理配置改变事件等方法将会有效的解决这个问题。

在您的UI中显示单个图片是非常简单的，如果您需要一次显示很多图片就有点复杂了。在很多情况下(例如使用 ListView, GridView 或者 ViewPager控件)，显示在屏幕上的图片以及即将显示在屏幕上的图片数量是非常大的(例如在图库中浏览大量图片)。

在这些控件中，当一个子控件不显示的时候，系统会重用该控件来循环显示 以便减少对内存的消耗。同时垃圾回收机制还会释放那些已经载入内存中的Bitmap资源(假设您没有强引用这些Bitmap)。一般来说这样都是不错的，但是在用户来回滑动屏幕的时候，为了保证UI的流畅性和载入图片的效率，您需要避免重复的处理这些需要显示的图片。 使用内存缓存和磁盘缓存可以解决这个问题，使用缓存可以让控件快速的加载已经处理过的图片。

本文介绍如何使用缓存来提高UI的载入输入和滑动的流畅性。

使用内存缓存

内存缓存提高了访问图片的速度，但是要占用不少内存。 LruCache
类（在API 4之前可以使用Support Library 中的类 ）特别适合缓存Bitmap， 把最近使用到的
Bitmap对象用强引用保存起来（保存到LinkedHashMap中），当缓存数量达到预定的值的时候，把
不经常使用的对象删除。

注意: 过去，实现内存缓存的常用做法是使用
SoftReference 或者
WeakReference bitmap 缓存，
但是不推荐使用这种方式。从Android 2.3 (API Level 9) 开始，垃圾回收开始强制的回收掉 soft/weak 引用 从而导致这些缓存没有任何效率的提升。
另外，在 Android 3.0 (API Level 11)之前，这些缓存的Bitmap数据保存在底层内存(native memory)中，并且达到预定条件后也不会释放这些对象，从而可能导致
程序超过内存限制并崩溃。

在使用 LruCache 的时候，需要考虑如下一些因素来选择一个合适的缓存数量参数：

1.程序中还有多少内存可用
2.同时在屏幕上显示多少图片？要先缓存多少图片用来显示到即将看到的屏幕上？
3.设备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.设备显示同样的图片要比低屏幕密度(hdpi 例如 Nexus S)设备需要更多的内存。
5.图片的尺寸和格式决定了每个图片需要占用多少内存
6.图片访问的频率如何？一些图片的访问频率要比其他图片高很多？如果是这样的话，您可能需要把这些经常访问的图片放到内存中。
7.在质量和数量上如何平衡？有些情况下保存大量的低质量的图片是非常有用的，当需要的情况下使用后台线程来加入一个高质量版本的图片。

这里没有万能配方可以适合所有的程序，您需要分析您的使用情况并在指定自己的缓存策略。使用太小的缓存并不能起到应有的效果，而使用太大的缓存会消耗更多
的内存从而有可能导致 java.lang.OutOfMemory 异常或者留下很少的内存供您的程序其他功能使用。

下面是一个使用 LruCache 缓存的示例:

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: 在这个示例中，该程序的1/8内存都用来做缓存用了。在一个normal/hdpi设备中，这至少有4MB(32/8)内存。
在一个分辨率为 800×480的设备中，满屏的GridView全部填充上图片将会使用差不多1.5MB(800*480*4 bytes)
的内存，所以这样差不多在内存中缓存了2.5页的图片。

当在 ImageView 中显示图片的时候，
先检查LruCache 中是否存在。如果存在就使用缓存后的图片，如果不存在就启动后台线程去载入图片并缓存：

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 需要把新的图片添加到缓存中:

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;
    }
    ...
}

下页将为您介绍其它两种方法使用磁盘缓存和处理配置改变事件

使用磁盘缓存

在访问最近使用过的图片中，内存缓存速度很快，但是您无法确定图片是否在缓存中存在。像
GridView 这种控件可能具有很多图片需要显示，很快图片数据就填满了缓存容量。
同时您的程序还可能被其他任务打断，比如打进的电话 — 当您的程序位于后台的时候，系统可能会清楚到这些图片缓存。一旦用户恢复使用您的程序，您还需要重新处理这些图片。

在这种情况下，可以使用磁盘缓存来保存这些已经处理过的图片，当这些图片在内存缓存中不可用的时候，可以从磁盘缓存中加载从而省略了图片处理过程。
当然， 从磁盘载入图片要比从内存读取慢很多，并且应该在非UI线程中载入磁盘图片。

注意: 如果缓存的图片经常被使用的话，可以考虑使用
ContentProvider ，例如在图库程序中就是这样干滴。

在示例代码中有个简单的 DiskLruCache 实现。然后，在Android 4.0中包含了一个更加可靠和推荐使用的DiskLruCache(libcore/luni/src/main/java/libcore/io/DiskLruCache.java)
。您可以很容易的把这个实现移植到4.0之前的版本中使用(来 href=”http://www.google.com/search?q=disklrucache”>Google一下 看看其他人是否已经这样干了！)。

这里是一个更新版本的 DiskLruCache ：

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线程中检测内存缓存，在后台线程中检测磁盘缓存。磁盘操作从来不应该在UI线程中实现。当图片处理完毕后，最终的结果会同时添加到
内存缓存和磁盘缓存中以便将来使用。

处理配置改变事件

运行时的配置变更 — 例如 屏幕方向改变 — 导致Android摧毁正在运行的Activity，然后使用
新的配置从新启动该Activity (详情，参考这里 Handling Runtime Changes)。
您需要注意避免在配置改变的时候导致重新处理所有的图片，从而提高用户体验。

幸运的是，您在 使用内存缓存 部分已经有一个很好的图片缓存了。该缓存可以通过
Fragment (Fragment会通过setRetainInstance(true)函数保存起来)来传递给新的Activity
当Activity重新启动 后，Fragment 被重新附加到Activity中，您可以通过该Fragment来获取缓存对象。

下面是一个在 Fragment中保存缓存的示例:

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>
    }
}

此外您可以尝试分别使用和不使用Fragment来旋转设备的屏幕方向来查看具体的图片载入情况。