Android原生的图片压缩方式

在Android开发过程中，我们经常遇到因图片太大导致的OOM，需要对图片进行压缩。正好在看Bitma的源码，所以对Android原生的一些压缩图片的方式进行总结。

在这之前，可以先看一下Bitmap及BitmapFactory API详解这篇文章，了解一下Bitmap基本知识。

在介绍Bitmap之前我们先来了解一下图片的解码格式Bitmap.Config:

ALPHA_8（8位Alpha位图）: 每个像素存储为一个单一的半透明通道，不存储颜色信息，只有透明度，一个像素点占用一个字节8位。
RGB_565（16位RGB位图）: 每个像素存储在2个字节中，只有RGB通道被编码：红色和蓝色以5位存储（32个可能值）、绿色以6位存储（64个可能值），没有透明度，一个像素点占5+5+6=16位，2个字节。
color = (R & 0x1f) << 11 | (G & 0x3f) << 5 | (B & 0x1f);
ARGB_4444 (16位ARGB位图): 由于此配置的质量较差，已废弃，在API 13以上创建后自动被ARGB_8888代替，ARGB都以4位存储，4+4+4+4=16位，2个字节。
ARGB_8888 (32位ARGB位图) : 提供的质量最好，ARGB都以8位存储，8+8+8+8=32位，4个字节。
color = (A & 0xff) << 24 | (B & 0xff) << 16 | (G & 0xff) << 8 | (R & 0xff);
RGBA_F16 (64位ARGB位图): 占用的内存大，特别适合于广色域和HDR[即高动态光照渲染]的图片，ARGB都以16位存储，16+16+16+16=64位，8个字节。
color = (A & 0xffff) << 48 | (B & 0xffff) << 32 | (G & 0xffff) << 16 | (R & 0xffff);
HARDWARE (硬件加速): 特殊配置，API 26中新加入的配置。像素数据存储在图形内存[即显存]中，并对图片尽在屏幕上绘制的场景做了优化。因为配置的位图始终是不可变的，因此不可做压缩等操作。

我们在实际的开发项目中图片的格式有：

PNG: 一种无损数据压缩位图图形文件格式。这也就是说PNG 只支持无损压缩。对于PNG格式是有8位、24位、32位的三种形式的。区别就是对透明度的支持。
JPG: 其实就是JPEG的另一种叫法。
JPEG：是一种有损压缩的图片格式。
WebP: Google开发出的一种支持alpha通道的有损压缩。同等质量情况下比 JPEG和PNG小25%~45%。在API 29中已经被废弃，改成了WEBP_LOSSY（有损格式）和WEBP_LOSSLESS（无损格式）两种。
GIF: 它是动态图片的一种格式，和PNG 一样是一种无损压缩。
SVG: 是一种无损、矢量图（放大不失真）。

注意：我们日常所有的 .png、.jpg、.jpeg 等等指的是图像数据经过压缩编码后在媒体上的封存形式，是不能和PNG、JPG、JEPG混为一谈的。

我们都知道bitmap所占内存大小 = 图片长度 x 图片宽度 x 一个像素点占用的字节数，所以我们要压缩图片，就得在这三个参数中做文章了。总的来说，压缩图片主要就是通过两种方式达到压缩图片的效果：

质量压缩：减少每个像素的位深及透明度，不会减少图片的像素以及宽高。
- 本质：可以改变了图片在磁盘中的大小，即File文件的大小，不改变图片在内存中占用的内存大小。因此质量压缩其实避免不了OOM。
- 原理：通过通过算法扣掉（同化）了图片一些点附近相近的像素，达到降低质量，减少文件大小的目的。
- 使用场景：图片的上传、图片保存到本地等。
尺寸压缩：改变图片的宽高，减少图片的像素值。
- 本质：不改变图片在磁盘中的大小，只改变加载时内存中的图片大小。
- 原理：通过减少单位尺寸的像素值，真正意义上的降低像素值。
- 使用场景：缩略图显示。

介绍了图片压缩的原理，接下来我们详细看一下在代码中怎么实现图片压缩：

1.质量压缩

private fun compressQuality() : Bitmap {
        val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.mipmap.drawable_bg)
        val baos = ByteArrayOutputStream()
        Log.e(MainActivity::class.simpleName,">>> src bitmap size is ${bitmap.byteCount}")
        bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 20, baos)
        val bytes = baos.toByteArray()
        val bitmap1 = BitmapFactory.decodeByteArray(bytes, 0, bytes.size)
        Log.e(MainActivity::class.simpleName,">>> change bitmap size is ${bitmap1.byteCount}")
        Log.e(MainActivity::class.simpleName,">>> change bitmap size1 is ${bytes.size}")
        return bitmap1
    }

运行结果：

质量压缩运行结果

从上述运行结果图可以看出图片占用内存空间并未发生变化，文件储存空间变小了。

质量压缩通过quality参数（值范围0-100）调节压缩比例。需要注意的是，质量压缩对png格式的图片无用，因为png是无损压缩。JPEG只支持不透明像素。

2.采样率压缩

private fun compressSampleSize() : Bitmap {
        val options = BitmapFactory.Options()
        options.inSampleSize = 2
        val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.mipmap.drawable_bg, options)
        Log.e(MainActivity::class.simpleName,">>> change bitmap size is ${bitmap.byteCount}")
        return bitmap
    }

这种压缩方式减少了图片的尺寸，通过调节BitmapFactory.Options的inSampleSize参数调节像素值的比例。比如inSampleSize设置为2，则图片宽高变为原来的1/2，占用内存大小变为原来的1/4。这种方式的缺点就是采样率只能设置2的n次方。
上述示例获取的图片内存大小是5947392，正好是23789568的1/4。

3.放缩法压缩

private fun compressMatrix(): Bitmap {
        val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.mipmap.drawable_bg)
        val matrix = Matrix()
        matrix.setScale(0.5f, 0.5f)
        val bitmap1 = Bitmap.createBitmap(bitmap, 0, 0, bitmap.width, bitmap.height, matrix, true)
        Log.e(MainActivity::class.simpleName,">>> change bitmap size is ${bitmap1.byteCount}")
        return bitmap1
    }

通过矩阵对图片进行裁剪压缩，也是对图片尺寸进行缩放和采样率压缩原理一样。

4.RGB_565压缩

private fun compressRGB565(): Bitmap {
        val options = BitmapFactory.Options()
        options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565
        val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.mipmap.drawable_bg, options)
        Log.e(MainActivity::class.simpleName,">>> change bitmap size is ${bitmap.byteCount}")
        return bitmap
    }

这种方式通过压缩像素占用内存的方式来达到压缩效果。如果对透明度没有要求，可以通过这种方式进行压缩。因为RGB_565是16位RGB位图，默认的ARGB_8888是32位ARGB位图，因此可以节省一般的内存开销。

从上述示例获取的图片内存打印结果11894784可以印证这一点，比原图的23789568减少了一半。

5.createScaledBitmap压缩方式

private fun compressScaleBitmap(): Bitmap {
        val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.mipmap.drawable_bg)
        val bitmap1 = Bitmap.createScaledBitmap(bitmap, 282, 211, true)
        Log.e(MainActivity::class.simpleName,">>> change bitmap size is ${bitmap1.byteCount}")
        return bitmap1
    }

和采样率压缩、放缩法原理一样，将图片大小压缩成用户期望的大小，来减少图片占用内存。

图片原图为2816*2112，我们把长宽都缩放到接近1/10，最后打印出来图片占用内存大小为238008，基本为原图占用内存大小23789568的1/100。

6.JNI调用JPEG库压缩

目前Android的图片引擎使用的是阉割版的skia引擎，去掉了图片压缩中的哈夫曼算法（一种耗CPU但是能在保持图片清晰度的情况下很大程度降低图片的磁盘空间大小的算法），这也是为什么ios 1M的图片有的比Android 5M的图片还要清晰的原因。因此我们也可以通过NDK调用LibJpeg库进行压缩。

补充说明

BitmapFactory.Options中有个属性inJustDecodeBounds：该属性设置为true的时候，表示BitmapFactory通过decodeResource等方式解码图片时，会返回空的bitmap对象，对于只需要获取图片的附加信息（如图片宽高等）的情况下，使用该参数不会为bitmap分配内存大小；默认该属性值为false，会正常解码该图片，为图片分配内存空间。
BitmapFactory.Options中的inBitmap属性：主要作用是复用之前bitmap在内存中申请的内存，使用的是对象池的原理，以解决对象频繁创建再回收的效率问题。在SDK11之前不可使用；11-18之间，重用的bitmap大小必须一致；从19开始，新申请的bitmap大小必须小于等于已经赋值过的bitmap大小。且解码格式必须相同。