Android学习笔记18 图形图像完全解析

本文主要对Android开发中图形图像部分的相关内容作个简单的学习总结。

一、概述
二、ImageView详解
三、Bitmap详解
四、Canvas详解
五、SurfaceView简介
六、总结

一、概述

在我们的应用开发中，图形图像处理往往是不可避免要接触的内容。一个完整的App，文字、图像、动画等都是用户交互的重要组成元素。本文主要从ImageView开始，对Android开发中与图形图像处理相关的内容作个简单的总结。

二、ImageView用法与解析

1、ImageView简介

ImageView的用途相信大家都已经十分的熟悉，应用中图标或者图片的展示一般都需要用到这个控件。SDK文档中对它的介绍，大致翻译是ImageView，图像视图，是用来展示一个任意的图像的控件，例如图标。它可以从不同的来源载入图像，控制图像的大小，并提供多种展示选项，比如缩放比例或者着色器等。

2、ImageView用法

首先我们看下ImageView一个最简单的使用。

当在布局文件里指定ImageView的宽高以及src属性后，一张图片就可以展示在ImageView上了。如果是用Java代码动态控制，那么src属性可以用方法setImageResource来完成。

当然，我们也可以配置很多其它属性。常用的有scaleType，了解它之前我们来看两张对比图。

未设置scaleType的ImageView

scaleType设置为CENTER_CROP的ImageView

可以看到，scaleType的不同设置可以控制图像在ImageView中的显示样式。

scaleType的取值共有8种，分别是：

• MATRIX，意思是“矩阵”，即用矩阵来绘制，不缩放
• FIT_XY，不按比例缩放图片，把图片塞满整个ImageView。
• FIT_START，置顶，图片显示在ImageView的左上角start的位置
• FIT_CENTER，居中
• FIT_END，置底，图片显示在ImageView的右下角end的位置
• CENTER，按图片的原来尺寸居中显示，当图片长/宽超过ImageView的长/宽，则截取图片的居中部分显示
• CENTER_CROP，按比例扩大图片的size居中显示，使得图片长(宽)等于或大于ImageView的长(宽)
• CENTER_INSIDE，图片完整居中显示，比例缩小或原来的size使得图片长/宽等于或小于ImageView的长/宽

一图胜千言，请看：

scaleType不同的设置.gif

在未设置scaleType时，系统默认保证图片完整、居中显示，并等比缩放，其效果跟android:scaleType=”fitCenter”的效果一致。

在代码里控制图片的缩放样式是用方法setScaleType来设置的。可以看到，用好这个属性，可以明显地改善图片在界面上的显示效果。

在ImageView的使用过程中，还有个tint属性可以设置。tint翻译是着色，它可以用来改变ImageView中内容的颜色，在代码中对应的设置方法是imageview.setColorFilter(Color)，我们可以利用这个属性来修改一些图标的显示颜色。

三、Bitmap详解

Bitmap，翻译为位图，它是一个final类，Android系统图像处理中最重要的类之一。Bitmap可以获取图像文件信息，对图像进行剪切、旋转、缩放，压缩等操作，并可以以指定格式保存图像文件。在实际使用过程中，因为Bitmap很占内存，所以需要注意进行压缩，高效加载避免OOM。

Bitmap类比较特别，我们不能通过它的构造方法来实例化，只能通过Bitmap的静态方法或者借助BitmapFactory的静态方法来实例化。类BitmapFactory，它可以让我们从不同的来源，比如文件，流，字节数组等来源中创建Bitmap对象。下面是BitmapFactory的类结构。可以看到，它提供了一系列从不同来源实例化Bitmap的方法。

BitmapFactory的类结构

下面看个简单的例子。

实例化Bitmap并显示在ImageView上

上图中，已经用OkHttp网络请求获取到了字节数组，在Handler中处理消息时，先获取到字节数组，然后利用BitmapFactory的decodeByteArray方法，实例化Bitmap，最后通过ImageView的setImageBitmap方法将Bitmap设置为ImageView的内容。

Bitmap特别耗内存，所以我们在使用中要十分注意优化。常见的措施有，及时调用recycle()进行内存回收，实例化Bitmap时进行图片压缩，以及采取图片缓存等。

下面是在使用BitmapFactory的静态方法实例化Bitmap时进行压缩。

BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inSampleSize = 4;

Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(bytes, 0, bytes.length, options);

可以看到上面的代码实例化参数Options时设置inSampleSize为4，这样实例化的Bitmap占用的内存只为原来的1/16。

1.Bitmap的内存占用

上面我们提到，在使用类BitmapFactory加载Bitmap时指定Options可以有效的优化Bitmap的内存占用，那么Bitmap的内存占用具体怎么计算的呢？这里有个公式：

占用内存 = 图片宽 * 图片高 * 单位像素占用的内存

这里简单说明一下，图片的宽和高比较容易理解，单位像素的占用内存一般是由图片加载时的色彩模式决定的，android默认的色彩模式是ARGB_8888，一个像素占用的内存是4个字节。

这里还需要注意的是，图片的来源也会最终影响占用内存。如果我们直接从网络上获取图片，那么图片的占用内存就是上面的公式。但是如果是从drawable目录下加载图片，那么占用内存会因为不同的drawable目录而不同，因为Android系统在加载不同drawable目录下的图片到不用分辨率的机型上时会进行一定的缩放。

2.Bitmap的高效加载

BitmapFactory加载Bitmap时指定Options是一个比较好的习惯，那么Options的inSampleSize指定多少比较合适呢？其实最理想的情况是我们根据需要显示的ImageView的大小计算出Options的inSampleSize。

    public static Bitmap decodeSampledBitmapFromResource(Resources res, int resId, int reqWidth, int reqHeight) {
        final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inJustDecodeBounds = true;
        BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
        options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth, reqHeight);
        options.inJustDecodeBounds = false;
        return BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
    }

    private static int calculateInSampleSize(BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {
        final int height = options.outHeight;
        final int width = options.outWidth;
        int inSampleSize = 1;
        if (height > reqHeight || width > reqWidth) {
            final int halfHeight = height / 2;
            final int halfWidth = width / 2;
            while ((halfHeight / inSampleSize) > reqHeight
                    && (halfWidth / inSampleSize) > reqWidth) {
                inSampleSize *= 2;
            }
        }
        return inSampleSize;
    }

3.Bitmap的缓存

项目中如果需要加载图片，那么图片缓存的设计非常重要。一般来说，图片缓存会涉及到内存缓存和磁盘缓存，当需要加载图片时，先看内存中有没有，没有的话再看磁盘缓存中有没有，最后再尝试网络请求获取图片。

内存缓存和磁盘缓存目前比较常用的算法是LRU（Least Recently Used），即近期最少使用算法，内存缓存我们可以借助LruCache这个类来完成，磁盘缓存可以用DiskLruCache，它们共同的原理是指定一个缓存的总大小，当缓存满时，优先淘汰那些近期最少使用的缓存的对象。

四、Canvas解析

说到图形图像，那么肯定离不开要谈Canvas这个类。当我们想要绘制自己的图形时，或者在自定义View中，一般都会用到它。Canvas，直译为画布，SDK文档对它的介绍如下:

The Canvas class holds the "draw" calls. To draw something, you need 4 basic components: A Bitmap to hold the pixels, a Canvas to host the draw calls (writing into the bitmap), a drawing primitive (e.g. Rect, Path, text, Bitmap), and a paint (to describe the colors and styles for the drawing).

Canvas类包含很多draw的方法，要画某样东西，一般需要4个基本元素：一是Bitmap，用来包含像素。二是Canvas，包含画的方法。三是画的参数，比如宽高等属性。四是Paint，画笔，用来描述绘画的颜色和样式。

Canvas类中用来draw系列方法

同样的，我们来看个简单的例子。

public class MyDrawView extends View {

    private Paint mPaint;

    public MyDrawView(Context context) {
        super(context);

        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.RED);// 设置画笔颜色为红色
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);

        mPaint.setTextSize(50f);
        canvas.drawText("画圆：", 100, 200, mPaint);// 画文本

        canvas.drawCircle(300, 200, 80, mPaint);// 小圆
        mPaint.setAntiAlias(true);// 设置画笔的锯齿效果
        canvas.drawCircle(600, 200, 150, mPaint);// 大圆

        canvas.drawText("画线：", 100, 600, mPaint);
        canvas.drawLine(600, 400, 1000, 400, mPaint);// 画线
        canvas.drawLine(600, 400, 1000, 800, mPaint);// 斜线
    }
}

在上面的代码中，我们创建了一个继承自View的子类，构造函数里我们初始化了画笔Paint，设置颜色为红色。在onDraw()方法里，我们使用Canvas内部的几个draw方法绘制不同的图形，drawText是绘制文本，drawCircle是绘制圆...

最后效果如下：

Canvas画图

除了绘制各种基本的图形，我们也可以通过drawBitmap来绘制图片。实际开发中，利用Canvas、Paint等类，我们可以创造出很出酷炫的自定义图形。

五、SurfaceView简介

自己之前对SurfaceView这个类不是很熟悉，这次特地查阅了官方文档结合相关资料，这里简单地作个介绍。

View在大部分情况下可以满足我们的绘图需求，但是当需要频繁刷新，或者刷新时数据量比较大时，容易造成画面卡顿，SurfaceView是用来在上述两种情况下替代View的。

下面是官方文档的介绍

Provides a dedicated drawing surface embedded inside of a view hierarchy. You can control the format of this surface and, if you like, its size; the SurfaceView takes care of placing the surface at the correct location on the screen

SurfaceView提供了一个专门用于绘图的surface，它嵌入在View的内部。我们可以控制这个surface的格式和大小，SurfaceView主要负责把surface放置在屏幕上的正确位置。

SurfaceView可以直接从内存或者DMA等硬件接口取得图像数据，因此是个非常重要的绘图容器。

六、总结

在实际开发中，我们可以为显示的图形图像增加很多的特效，这部分内容这里就不详细介绍了。总的来说，我们可以利用ColorMatrix颜色矩阵类来处理图像的色彩效果，Android系统利用矩阵来进行图像的图形变换，当然，我们还可以充分地利用Android中的动画来完成图形图像的动态效果展示。

关于Android中的图形图像部分的学习总结就是这些，当然实践出真知，只有在实际开发中不断摸索不断尝试，才能更好地掌握Android中的这些图形图像处理，创造出更多更酷炫的自定义效果。