資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：提供了用于實現(xiàn)幀動畫。多次播放幀動畫后，內(nèi)存占用居然比原生還大，而且每播放一次，內(nèi)存中都會多出個對象為幀動畫總幀數(shù)。這一次不管重新播放多少次幀動畫，內(nèi)存中數(shù)量只會增加，因為只在解析第一張圖片是分配了內(nèi)存。
Android 提供了AnimationDrawable用于實現(xiàn)幀動畫。在動畫開始之前，所有幀的圖片都被解析并占用內(nèi)存，一旦動畫較復雜幀數(shù)較多，在低配置手機上容易發(fā)生 OOM。即使不發(fā)生 OOM，也會對內(nèi)存造成不小的壓力。下面代碼展示了一個幀數(shù)為4的幀動畫：
原生幀動畫AnimationDrawable drawable = new AnimationDrawable(); drawable.addFrame(getDrawable(R.drawable.frame1), frameDuration); drawable.addFrame(getDrawable(R.drawable.frame2), frameDuration); drawable.addFrame(getDrawable(R.drawable.frame3), frameDuration); drawable.addFrame(getDrawable(R.drawable.frame4), frameDuration); drawable.setOneShot(true); ImageView ivFrameAnim = ((ImageView) findViewById(R.id.frame_anim)); ivFrameAnim.setImageDrawable(drawable); drawable.start();
有沒有什么辦法讓幀動畫的數(shù)據(jù)逐幀加載，而不是一次性全部加載到內(nèi)存？SurfaceView就提供了這種能力。
SurfaceView屏幕的顯示機制和幀動畫類似，也是一幀一幀的連環(huán)畫，只不過刷新頻率很高，感覺像連續(xù)的。為了顯示一幀，需要經(jīng)歷計算和渲染兩個過程，CPU 先計算出這一幀的圖像數(shù)據(jù)并寫入內(nèi)存，然后調(diào)用 OpenGL 命令將內(nèi)存中數(shù)據(jù)渲染成圖像存放在 GPU Buffer 中，顯示設備每隔一定時間從 Buffer 中獲取圖像并顯示。
上述過程中的計算，對于View來說，就好比在主線程遍歷 View樹 以決定視圖畫多大（measure），畫在哪（layout），畫些啥（draw），計算結果存放在內(nèi)存中，SurfaceFlinger 會調(diào)用 OpenGL 命令將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)渲染成圖像存放在 GPU Buffer 中。每隔16.6ms，顯示器從 Buffer 中取出幀并顯示。所以自定義 View 可以通過重載onMeasure()、onLayout()、onDraw()來定義幀內(nèi)容，但不能定義幀刷新頻率。
SurfaceView可以突破這個限制。而且它可以將計算幀數(shù)據(jù)放到獨立的線程中進行。下面是自定義SurfaceView的模版代碼：
public abstract class BaseSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {
public static final int DEFAULT_FRAME_DURATION_MILLISECOND = 50;
//用于計算幀數(shù)據(jù)的線程
private HandlerThread handlerThread;
private Handler handler;
//幀刷新頻率
private int frameDuration = DEFAULT_FRAME_DURATION_MILLISECOND;
//用于繪制幀的畫布
private Canvas canvas;
private boolean isAlive;
public BaseSurfaceView(Context context) {
super(context);
init();
}
protected void init() {
getHolder().addCallback(this);
//設置透明背景，否則SurfaceView背景是黑的
setBackgroundTransparent();
}
private void setBackgroundTransparent() {
getHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSLUCENT);
setZOrderOnTop(true);
}
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
isAlive = true;
startDrawThread();
}
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
}
@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
stopDrawThread();
isAlive = false;
}
//停止幀繪制線程
private void stopDrawThread() {
handlerThread.quit();
handler = null;
}
//啟動幀繪制線程
private void startDrawThread() {
handlerThread = new HandlerThread("SurfaceViewThread");
handlerThread.start();
handler = new Handler(handlerThread.getLooper());
handler.post(new DrawRunnable());
}
private class DrawRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
if (!isAlive) {
return;
}
try {
//1.獲取畫布
canvas = getHolder().lockCanvas();
//2.繪制一幀
onFrameDraw(canvas);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//3.將幀數(shù)據(jù)提交
getHolder().unlockCanvasAndPost(canvas);
//4.一幀繪制結束
onFrameDrawFinish();
}
//不停的將自己推送到繪制線程的消息隊列以實現(xiàn)幀刷新
handler.postDelayed(this, frameDuration);
}
}
protected abstract void onFrameDrawFinish();
protected abstract void onFrameDraw(Canvas canvas);
}
用HandlerThread作為獨立幀繪制線程，好處是可以通過與其綁定的Handler方便地實現(xiàn)“每隔一段時間刷新”，而且在Surface被銷毀的時候可以方便的調(diào)用HandlerThread.quit()來結束線程執(zhí)行的邏輯。
DrawRunnable.run()運用模版方法模式定義了繪制算法框架，其中幀繪制邏輯的具體實現(xiàn)被定義成兩個抽象方法，推遲到子類中實現(xiàn)，因為繪制的東西是多樣的，對于本文來說，繪制的就是一張張圖片，所以新建BaseSurfaceView的子類FrameSurfaceView：
逐幀解析 & 及時回收public class FrameSurfaceView extends BaseSurfaceView {
public static final int INVALID_BITMAP_INDEX = Integer.MAX_VALUE;
private List bitmaps = new ArrayList<>();
//幀圖片
private Bitmap frameBitmap;
//幀索引
private int bitmapIndex = INVALID_BITMAP_INDEX;
private Paint paint = new Paint();
private BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
//幀圖片原始大小
private Rect srcRect;
//幀圖片目標大小
private Rect dstRect = new Rect();
private int defaultWidth;
private int defaultHeight;
public void setDuration(int duration) {
int frameDuration = duration / bitmaps.size();
setFrameDuration(frameDuration);
}
public void setBitmaps(List bitmaps) {
if (bitmaps == null || bitmaps.size() == 0) {
return;
}
this.bitmaps = bitmaps;
//默認情況下，計算第一幀圖片的原始大小
getBitmapDimension(bitmaps.get(0));
}
private void getBitmapDimension(Integer integer) {
final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inJustDecodeBounds = true;
BitmapFactory.decodeResource(this.getResources(), integer, options);
defaultWidth = options.outWidth;
defaultHeight = options.outHeight;
srcRect = new Rect(0, 0, defaultWidth, defaultHeight);
requestLayout();
}
public FrameSurfaceView(Context context) {
super(context);
}
@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);
dstRect.set(0, 0, getWidth(), getHeight());
}
@Override
protected void onFrameDrawFinish() {
//在一幀繪制完后，直接回收它
recycleOneFrame();
}
//回收幀
private void recycleOneFrame() {
if (frameBitmap != null) {
frameBitmap.recycle();
frameBitmap = null;
}
}
@Override
protected void onFrameDraw(Canvas canvas) {
//繪制一幀前需要先清畫布，否則所有幀都疊在一起同時顯示
clearCanvas(canvas);
if (!isStart()) {
return;
}
if (!isFinish()) {
drawOneFrame(canvas);
} else {
onFrameAnimationEnd();
}
}
//繪制一幀，是張Bitmap
private void drawOneFrame(Canvas canvas) {
frameBitmap = BitmapUtil.decodeOriginBitmap(getResources(), bitmaps.get(bitmapIndex), options);
canvas.drawBitmap(frameBitmap, srcRect, dstRect, paint);
bitmapIndex++;
}
private void onFrameAnimationEnd() {
reset();
}
private void reset() {
bitmapIndex = INVALID_BITMAP_INDEX;
}
//幀動畫是否結束
private boolean isFinish() {
return bitmapIndex >= bitmaps.size();
}
//幀動畫是否開始
private boolean isStart() {
return bitmapIndex != INVALID_BITMAP_INDEX;
}
//開始播放幀動畫
public void start() {
bitmapIndex = 0;
}
private void clearCanvas(Canvas canvas) {
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.CLEAR));
canvas.drawPaint(paint);
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC));
}
}
FrameSurfaceView繼承自BaseSurfaceView，所以它復用了基類的繪制框架算法，并且定了自己每一幀的繪制內(nèi)容：一張Bitmap。
Bitmap資源 id 通過setBitmaps()傳遞進來， 繪制一幀解析一張 ，在每一幀繪制完畢后，調(diào)用Bitmap.recycle()釋放圖片 native 內(nèi)存并去除 java 堆中圖片像素數(shù)據(jù)的引用。這樣當 GC 發(fā)生時，圖片像素數(shù)據(jù)可以及時被回收。
一切都是這么地能夠自圓其說，我迫不及待地運行代碼并打開AndroidStudio的Profiler標簽頁，切換到MEMORY，想用真實內(nèi)存數(shù)據(jù)驗證下性能。但殘酷的事實狠狠地打了下臉。。。多次播放幀動畫后，內(nèi)存占用居然比原生AnimationDrawable還大，而且每播放一次，內(nèi)存中都會多出 N 個Bitmap對象（N為幀動畫總幀數(shù)）。唯一令人欣慰的是，手動觸發(fā) GC 后幀動畫圖片能夠被回收。（AnimationDrawable中的圖片數(shù)據(jù)不會被 GC）
原因就在于自作聰明地及時回收，每一幀繪制完后幀數(shù)據(jù)被回收，那下一幀解析Bitmap時只能新申請一塊內(nèi)存。幀動畫每張圖片大小是一致的，是不是能復用上一幀Bitmap的內(nèi)存空間？于是乎有了下面這個版本的FrameSurfaceView：
逐幀解析 & 幀復用public class FrameSurfaceView extends BaseSurfaceView {
public static final int INVALID_BITMAP_INDEX = Integer.MAX_VALUE;
private List bitmaps = new ArrayList<>();
private Bitmap frameBitmap;
private int bitmapIndex = INVALID_BITMAP_INDEX;
private Paint paint = new Paint();
private BitmapFactory.Options options;
private Rect srcRect;
private Rect dstRect = new Rect();
public void setDuration(int duration) {
int frameDuration = duration / bitmaps.size();
setFrameDuration(frameDuration);
}
public void setBitmaps(List bitmaps) {
if (bitmaps == null || bitmaps.size() == 0) {
return;
}
this.bitmaps = bitmaps;
getBitmapDimension(bitmaps.get(0));
}
private void getBitmapDimension(Integer integer) {
final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inJustDecodeBounds = true;
BitmapFactory.decodeResource(this.getResources(), integer, options);
defaultWidth = options.outWidth;
defaultHeight = options.outHeight;
srcRect = new Rect(0, 0, defaultWidth, defaultHeight);;
}
public FrameSurfaceView(Context context) {
super(context);
}
@Override
protected void init() {
super.init();
//定義解析Bitmap參數(shù)為可變類型，這樣才能復用Bitmap
options = new BitmapFactory.Options();
options.inMutable = true;
}
@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);
dstRect.set(0, 0, getWidth(), getHeight());
}
@Override
protected int getDefaultWidth() {
return defaultWidth;
}
@Override
protected int getDefaultHeight() {
return defaultHeight;
}
@Override
protected void onFrameDrawFinish() {
//每幀繪制完畢后不再回收
// recycle();
}
public void recycle() {
if (frameBitmap != null) {
frameBitmap.recycle();
frameBitmap = null;
}
}
@Override
protected void onFrameDraw(Canvas canvas) {
clearCanvas(canvas);
if (!isStart()) {
return;
}
if (!isFinish()) {
drawOneFrame(canvas);
} else {
onFrameAnimationEnd();
}
}
private void drawOneFrame(Canvas canvas) {
frameBitmap = BitmapUtil.decodeOriginBitmap(getResources(), bitmaps.get(bitmapIndex), options);
//復用上一幀Bitmap的內(nèi)存
options.inBitmap = frameBitmap;
canvas.drawBitmap(frameBitmap, srcRect, dstRect, paint);
bitmapIndex++;
}
private void onFrameAnimationEnd() {
reset();
}
private void reset() {
bitmapIndex = INVALID_BITMAP_INDEX;
}
private boolean isFinish() {
return bitmapIndex >= bitmaps.size();
}
private boolean isStart() {
return bitmapIndex != INVALID_BITMAP_INDEX;
}
public void start() {
bitmapIndex = 0;
}
private void clearCanvas(Canvas canvas) {
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.CLEAR));
canvas.drawPaint(paint);
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC));
}
}
將Bitmap的解析參數(shù)inBitmap設置為已經(jīng)成功解析的Bitmap對象以實現(xiàn)復用。
這一次不管重新播放多少次幀動畫，內(nèi)存中Bitmap數(shù)量只會增加1，因為只在解析第一張圖片是分配了內(nèi)存。而這塊內(nèi)存可以在FrameSurfaceView生命周期結束時手動調(diào)用recycle()回收。
talk is cheap, show me the code為了更清晰的展示，上述代碼段省略了一些和主題無關的自定義 View 細節(jié)，完整的代碼可以點擊這里。
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