Android图片编解码实现方案（Skia）

1. Android图片解码流程

1)  APP：BitmapDecode.java

2) API：BitmapFactory.java(static image)、Movie.java(dynamic image)

3) JNI：BitmapFactory.cpp(static image)、Movie.cpp(dynamic image)

4) C Native Service（Skia）：SkImageDecoder.cpp(static image)、SkMovie.cpp(dynamic image)

 2. Skia功能介绍

      Skia 是一个完整的2D图像库，包括图像，动画，文本绘制功能, RGB(8byte – 32byte)编码（jpeg, png) 和解码功能。（在android2.2 中支持 yuv 的编码解码）。.
1) 代码组织
      Skia 是一个 c++实现的代码库，在android 中以扩展库的形式存在，目录为external/skia/。其中文件 include/core/SkCavans.h 中定义了可以使用api.

Class SkCanvas:public SkRefnt
{
public:
drawARGB(...)
drawLine(....)
drawBitmap(....)
drawText(....)
}
    4个 public函数用于draw 各种数据，这4个函数是 skia 最重要的函数。

Class SkImageDecoder{
static bool DecodeMemory(....)
static bool DecodeFile(....)
static bool DecodeStream(....);
}

decoder 可以使用的3个decoder的函数对数据进行decoder，Decoder 支持 jpeg, png, gif 等。

Class SkImageEncoder
{
public:
static bool EncodeFile(....)
static bool EncodeStream(....)
}
     encoder 可以使用上面2个函数 对数据进行 encoder, 目前 encoder 只支持输出为jpeg 和 png. 输入只支持rawdata   RGB(8byte – 32byte)编码 。

    如果有硬件的编码和解码器可以通过继承SkImageDecoder和SkImageEncoder来实现硬件编码解码器。在 android 平台里面 类skImageDecoder_libjpeg.cpp 就是通过继承SkImageDecoder 使用类库libjpeg 实现 jpeg  的解码。

2)  android 中如何支持skia
     Skia 本身是一个 open source 的 project, 集成于android系统中。所以skia不是android 框架的一部分，不需要实现框架的api来支持skia。不过skia 同样可以挂接其他的第3方编码解码库或者硬件编解码库。

3. 分析Skia编解码实现方案

3.1 注册编解码器

    Skia 定义了类template <typename T, typename P> class SkTRegistry : SkNoncopyable
SkTRegistry 内部实现为一个链表。代码如下：

/** Template class that registers itself (in the constructor) into a linked-list
    and provides a function-pointer. This can be used to auto-register a set of
    services, e.g. a set of image codecs.
 */
template <typename T, typename P> class SkTRegistry : SkNoncopyable {
public:
    typedef T (*Factory)(P);

    SkTRegistry(Factory fact) {
#ifdef ANDROID
        // work-around for double-initialization bug
        {
            SkTRegistry* reg = gHead;
            while (reg) {
                if (reg == this) {
                    return;
                }
                reg = reg->fChain;
            }
        }
#endif
        fFact = fact;
        fChain = gHead;
        gHead = this;
    }

    static const SkTRegistry* Head() { return gHead; }

    const SkTRegistry* next() const { return fChain; }
    Factory factory() const { return fFact; }

private:
    Factory      fFact;
    SkTRegistry* fChain;

    static SkTRegistry* gHead;
};

// The caller still needs to declare an instance of this somewhere
template <typename T, typename P> SkTRegistry<T, P>* SkTRegistry<T, P>::gHead;

 

     • SkTRegistry(Factory fact) 构造函数，用于注册一个 fact 函数，在使用链表的时候，可以通过节点的fact 获得需要的class, 如encoder 或 decoder  codec.

     • Ghead 成员变量，永远指向最后一个节点。
     • Fchain 指向前一个节点。

     如果是encoder或decoder  codec，就可以将自己的factory 函数注册到这个链表里面，然后当需要创建 encoder 或decoder  codec 实例的时候，loop 这个list 找到对应的node, 然后调用factory函数。

3.2 Encoder 和Decoder的Factory

   目录 external/skia/src/images中有两个文件：
   •  SkImageDecoder_Factory.cpp
   • SkImageEncoder_Factory.cpp
   以上两个文件中定义了以下两个重要函数：

SkImageDecoder* SkImageDecoder::Factory(SkStream* stream) {
    SkImageDecoder* codec = NULL;
    const DecodeReg* curr = DecodeReg::Head();
    while (curr) {
        codec = curr->factory()(stream);
        // we rewind here, because we promise later when we call "decode", that
        // the stream will be at its beginning.
        stream->rewind();
        if (codec) {
            return codec;
        }
        curr = curr->next();
    }
#ifdef SK_ENABLE_LIBPNG
    codec = sk_libpng_dfactory(stream);
    stream->rewind();
    if (codec) {
        return codec;
    }
#endif
    return NULL;
}

 

SkImageEncoder* SkImageEncoder::Create(Type t) {
    SkImageEncoder* codec = NULL;
    const EncodeReg* curr = EncodeReg::Head();
    while (curr) {
        if ((codec = curr->factory()(t)) != NULL) {
            return codec;
        }
        curr = curr->next();
    }
#ifdef SK_ENABLE_LIBPNG
    if ((codec = sk_libpng_efactory(t)) != NULL) {
        return codec;
    }
#endif
    return NULL;
}

    这两个函数就是用来遍历之前的list， 创建Encoder或Decoder 实例。由于通过template，class SkTRegistry 只要是不同的类型，就会有不同的gHeader, 所以不同类型都可以使用 SkTRegistry 而不发生冲突。

3.3 注册 encoder 和 decoder 到 SkTRegistry

    目录external/skia/src/images 中有很多类似SkImageDecoder_lib<*>.cpp的文件，这些文件就是使用第3方的lib 来实现编码和解码的。在这些文件中都有类似的代码：(在文件的末尾，并且没有在文件头做声明且是static)
    static SkTRegistry<SkImageEncoder*, SkImageEncoder::Type> gEReg(EFactory);
    static SkTRegistry<SkImageDecoder*, SkStream*> gDReg(DFactory);
    定义在文件的末尾且没有在文件头做声明且是static，目的只有一个通过SkTRegistry的构造函数注册factory 到 list, 这样就告诉android 我有编码解码某某格式的能力了。

   如SkImageDecoder_libjpeg.cpp中的相关代码如下：

#include "SkTRegistry.h"

static SkImageDecoder* DFactory(SkStream* stream) {
    static const char gHeader[] = { 0xFF, 0xD8, 0xFF };
    static const size_t HEADER_SIZE = sizeof(gHeader);

    char buffer[HEADER_SIZE];
    size_t len = stream->read(buffer, HEADER_SIZE);

    if (len != HEADER_SIZE) {
        return NULL;   // can't read enough
    }
    if (memcmp(buffer, gHeader, HEADER_SIZE)) {
        return NULL;
    }
    return SkNEW(SkJPEGImageDecoder);
}

static SkImageEncoder* EFactory(SkImageEncoder::Type t) {
    return (SkImageEncoder::kJPEG_Type == t) ? SkNEW(SkJPEGImageEncoder) : NULL;
}

static SkTRegistry<SkImageDecoder*, SkStream*> gDReg(DFactory);
static SkTRegistry<SkImageEncoder*, SkImageEncoder::Type> gEReg(EFactory);

3.4  通过第三方lib或硬件解决实现Encoder 或Decoder

    通过继承class SkImageEncoder  和 SkImageDecoder 并实现 onEncode 和 onDecode来通过第3方的lib实现Encoder或Decoder。