13、Bitmap内存管理：Bitmap内存模型，inBitmap复用，Bitmap压缩与缓存策略

说到Android内存管理，Bitmap绝对是个绕不开的话题。我见过太多应用因为Bitmap没处理好，直接OOM崩溃。说实话，Bitmap是Android里最吃内存的对象之一，一张1920x1080的图片，加载到内存里可能就要占用8MB甚至更多。你想想看，如果列表里滑几张图，内存就飙上去了。

这一章，我就跟你聊聊Bitmap的内存模型、复用技巧、压缩策略和缓存方案。这些都是我在实际项目中反复踩坑后总结出来的经验。

13.1 Bitmap内存模型

先搞清楚Bitmap在内存里是怎么存的。这很重要，因为只有理解了底层原理，你才知道怎么优化。

在Android 3.0之前，Bitmap的像素数据是放在Native堆里的，而Bitmap对象本身在Java堆。从3.0到7.0，像素数据移到了Java堆。到了Android 8.0（API 26）之后，又改回了Native堆。嗯，这里要注意，不同版本的内存模型不一样，处理方式也不同。

一张Bitmap占用的内存大小，计算公式很简单：

内存大小 = 宽度 × 高度 × 每个像素的字节数

每个像素的字节数取决于Bitmap的配置：

Config	每像素字节数	说明
ALPHA_8	1	只有透明度，没有颜色
RGB_565	2	没有透明度，颜色精度低
ARGB_4444	2	已废弃，质量差
ARGB_8888	4	默认配置，质量最高
RGBA_F16	8	HDR图片使用
HARDWARE	特殊	只存在于GPU内存

举个例子，一张1080x1920的图片，用ARGB_8888加载：

1080 × 1920 × 4 = 8,294,400 字节 ≈ 7.9MB

一张图就快8MB了。如果列表里同时显示10张，那就是80MB。再加上其他内存开销，OOM是迟早的事。

13.2 inBitmap复用

inBitmap是Android 3.0引入的一个优化手段。说白了，就是让新加载的Bitmap复用已经废弃的Bitmap的内存空间，避免频繁分配和回收。

我记得在做一个图片编辑应用时，用户频繁切换滤镜，每次切换都要生成新的Bitmap。如果不复用，内存就像坐过山车一样，GC频繁触发，界面卡顿严重。后来用了inBitmap，内存波动小了很多。

使用inBitmap有几个前提条件：

• Android 3.0以上支持，但4.4之后才真正好用
• 复用的Bitmap必须可变（mutable）
• 新Bitmap的内存大小不能超过复用Bitmap的内存大小
• Android 4.4之前，两张Bitmap的宽高必须完全一致
• Android 4.4之后，只要新Bitmap的内存不超过复用Bitmap即可

代码示例：

// 创建一个可复用的Bitmap池
private static final Set<WeakReference<Bitmap>> reusableBitmaps = 
    new HashSet<>();

// 尝试复用
public static Bitmap decodeBitmapWithInBitmap(
    Resources res, int resId, int reqWidth, int reqHeight) {
    
    BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    options.inMutable = true;  // 必须设置为可变
    
    // 从池中找一个可复用的Bitmap
    Bitmap reusable = findReusableBitmap(options);
    if (reusable != null) {
        options.inBitmap = reusable;
    }
    
    // 先解码尺寸信息
    options.inJustDecodeBounds = true;
    BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
    
    // 计算采样率
    options.inSampleSize = calculateInSampleSize(
        options, reqWidth, reqHeight);
    
    // 真正解码
    options.inJustDecodeBounds = false;
    return BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);
}

// 查找可复用的Bitmap
private static Bitmap findReusableBitmap(BitmapFactory.Options options) {
    for (WeakReference<Bitmap> ref : reusableBitmaps) {
        Bitmap bitmap = ref.get();
        if (bitmap != null && bitmap.isMutable()) {
            // Android 4.4之后只需要检查内存大小
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
                if (bitmap.getAllocationByteCount() >= 
                    options.outWidth * options.outHeight * 4) {
                    return bitmap;
                }
            } else {
                // 4.4之前必须宽高完全一致
                if (bitmap.getWidth() == options.outWidth &&
                    bitmap.getHeight() == options.outHeight) {
                    return bitmap;
                }
            }
        }
    }
    return null;
}

13.3 Bitmap压缩策略

压缩是减少Bitmap内存最直接的手段。但压缩不是一味地降低质量，而是要在视觉效果和内存占用之间找到平衡点。

我常用的压缩策略有三种：

13.3.1 尺寸压缩

通过采样率（inSampleSize）缩小图片的宽高。比如一张1920x1080的图片，如果只需要显示在480x270的ImageView里，采样率设为4，内存就从8MB降到0.5MB。

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

13.3.2 质量压缩

质量压缩改变的是图片的文件大小，而不是内存大小。它主要用于上传或保存场景。但要注意，质量压缩对PNG格式无效，PNG是无损压缩。

// 质量压缩，输出到字节流
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 80, baos);
byte[] data = baos.toByteArray();

13.3.3 色彩格式压缩

如果图片不需要透明度，用RGB_565代替ARGB_8888，内存直接减半。我做过一个相册应用，所有缩略图都用RGB_565，用户根本看不出区别。

BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565;
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(res, resId, options);

13.4 缓存策略

缓存是避免重复加载Bitmap的关键。我一般用三级缓存：内存缓存、磁盘缓存、网络加载。

13.4.1 内存缓存

内存缓存用LruCache实现。它基于LRU算法，当缓存满了会淘汰最久未使用的条目。

// 获取应用的最大可用内存
int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
// 取1/8作为缓存大小
int cacheSize = maxMemory / 8;

LruCache<String, Bitmap> memoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
    @Override
    protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
        // 返回Bitmap的字节数
        return bitmap.getByteCount() / 1024;
    }
};

13.4.2 磁盘缓存

磁盘缓存用DiskLruCache。它把Bitmap压缩后存到文件系统，应用重启后还能用。

// 使用DiskLruCache
DiskLruCache diskCache = DiskLruCache.open(cacheDir, 1, 1, 50 * 1024 * 1024);

// 写入缓存
DiskLruCache.Editor editor = diskCache.edit(key);
OutputStream out = editor.newOutputStream(0);
bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 80, out);
editor.commit();

// 读取缓存
DiskLruCache.Snapshot snapshot = diskCache.get(key);
InputStream in = snapshot.getInputStream(0);
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(in);

13.4.3 三级缓存流程

加载一张图片的完整流程：

1. 先从内存缓存找，找到直接返回
2. 没找到，从磁盘缓存找，找到后加载到内存缓存
3. 还没找到，从网络下载，下载后同时写入内存缓存和磁盘缓存

这个流程说起来简单，但实现时要注意线程同步。我习惯用AsyncTask或者线程池来处理，避免在主线程做耗时操作。