Bitmap无损缓存方案解析

Bitmap是Android图片处理这块绕不过的一个主题，在处理Bitmap缓存这方面，一般会分为两部分:内存缓存和磁盘缓存。

磁盘缓存这块呢，常用的就是使用Bitmap的 compress 函数，根据实际需求压缩为想要的图片文件。对于常规的带有透明度的图片来说，选择无损压缩成PNG或者Webp文件，二次读取展示的Bitmap一般肉眼看不出差别。而对于一些特殊的Bitmap而言，这种存储方式就不再适用。譬如我最近遇到的一种情况，得到的Bitmap数据中，透明部分占了绝大多数。这种Bitmap可以毫无问题地直接展示出来。但存储为PNG或者Webp文件后，二次读取却缺损严重，根本无法还原。

没办法，不管是PNG算法还是Webp算法，毕竟还是对数据有所损耗的。想要毫无损耗的储存Bitmap数据，还需另寻方案。

磁盘缓存

解决方案一

将Bitmap毫无损耗的做磁盘缓存。我想的第一种方案，就是将Bitmap的所有数据存储为文件，对此可以利用他的 copyPixelsToBuffer 函数，对此扩展函数如下所示:

fun Bitmap.saveUndamaged(dir:String){
	// 文件后缀可以是任意格式，只要是文件即可
	val f = File(dir)
	val byteBuffer = ByteBuffer.allocate(byteCount)
   copyPixelsToBuffer(byteBuffer)
   val byteArray = byteBuffer.array()
   file.writeBytes(byteArray)
}

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那么读取的时候，这个时候我们有了文件的 ByteArray 流，是不是只需要利用 BitmapFactory.decodeByteArray 这个函数就可以拿到原始位图了呢？

答案是否定，存储的ByteArray磁盘文件只有原始位图的RGBA信息，缺失了位图的宽高，所以即使使用了 BitmapFactory.decodeByteArray 函数，也是无法还原位图的。

此时，还原位图的真正方式如下：

// bitmap的宽高信息必须从外界传入
fun getUndamagedBitmap(dir:String, size:Size):Bitmap{
	val b = Bitmap.createBitmap(size.width, size.height, Bitmap.Config.ARGB_8888)
b.copyPixelsFromBuffer(ByteBuffer.wrap(File(dir).readBytes()))
	return b
}
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得到了位图的RGBA数据后，需要使用如上方式才能还原位图。首先我们创建一个等宽高的空白位图，然后将RGBA数据填充进去。这样就能远远本版的还原位图。但是 务必注意这里的宽高一定要和原始位图相同，否则展示的位图将是错乱不堪

目前为止，这种方案实施起来还算可行，文件的读取速度还算可以接受。好一点的手机上，基本都在20ms左右徘徊*【这个时间视位图数据量而定】*。 但这种方式同样有一个缺点，就是文件存储空间过大。相同的Bitmap，储存原始数据的文件比PNG图片要打上十几倍甚至几十倍。所以重点强调！！！如果手机磁盘空间吃紧的话，那么不建议使用这种方式。

解决方案二

既然原始数据存储占用空间大，那么原始数据能不能再压缩呢？针对我遇到的这种情况，Bitmap大部分数据为 0-纯透明 ，利用一些压缩算法来压缩，读取的时候再对数据还原是否可行呢？

对此我进行了尝试，使用的是 GZIP 压缩，代码展示如下：

fun Bitmap.saveUndamaged(dir: String) {
    val byteBuffer = ByteBuffer.allocate(byteCount)
    copyPixelsToBuffer(byteBuffer)
    val byteArray = byteBuffer.array()
    // 这里的后缀同样可以是任意格式，存储不针对文件格式，只需要Byte数据
    val fileOut = FileOutputStream(File(dir))
    val zipOutputStream = GZIPOutputStream(fileOut)
    zipOutputStream.write(byteArray)

    zipOutputStream.close()
    fileOut.close()
}
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那么，同理再读取时，需要对文件做解压缩处理，然后生成Bitmap：

val file = File(dir)
val zip = GZIPInputStream(file)
val bitmap = Bitmap.createBitmap(w, h, Bitmap.Config.ARGB_8888)
bitmap.copyPixelsFromBuffer(ByteBuffer.wrap(zip.readBytes()))        
zip.close()
file.close()
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对数据做压缩处理后，空间占用会小很多。但相对图片文件来说，依然还是比较大的。同样的，用空间换时间，空间占用小了。读取时间必然就是长了，这种解压缩读取的话，时间相比上要比读取原始数据文件多了一两倍。孰轻孰重，还需根据需求自行定夺。

内存缓存

同理。既然可以存储为文件，那么必然可以作内存缓存。只要稍微将上述方法，更换部分代码即可。

缓存到内存中:

class BitmapLru(val size: Size, val data: ByteArray)

fun Bitmap.lruCache(): BitmapLru {
    val array = byteArray()

    val out = ByteArrayOutputStream()
    val zip = GZIPOutputStream(out)
    zip.write(array)
    zip.close()
    // 在这里zip要及时关闭，否则读取压缩数据时会出现异常
    val data = out.toByteArray()
    out.close()
    return BitmapLru(Size(width, height), data)
}
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从内存中解压生成原始位图：

fun BitmapLru?.lruToBitmap(): Bitmap? {
    this?.apply {
        val s = System.currentTimeMillis()
        val inb = ByteArrayInputStream(data)
        val zip = GZIPInputStream(inb)

        val bitmap = Bitmap.createBitmap(size.width, size.height, Bitmap.Config.ARGB_8888)
        bitmap.copyPixelsFromBuffer(ByteBuffer.wrap(zip.readBytes()))

        zip.close()
        inb.close()
        Log.d("lruToBitmap", "lru to bitmap cost :${System.currentTimeMillis() - s} ")
        return bitmap
    }
    return null
}
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在这里需要注意的是，在压缩数据时，一定要及时关闭 GZIPOutputStream 。否则在解压缩时，会抛出 EOFException: Unexpected end of ZLIB input stream 异常。

结语

两种无损存储方案，就是空间和时间的选择问题。手机空间支持，就存储原始文件；空间吃紧，但是时间又允许，就选择压缩原始数据方案。

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