FaceBook推出的Android圖片載入庫-Fresco
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- 原文鏈接:Introducing Fresco: A new image library for Android
- 譯者 : ZhaoKaiQiang
- 校對者: Chaossss
- 校對者: bboyfeiyu
- 校對者: BillionWang
- 狀態 : 完畢
在Android設備上面，高速高效的顯示圖片是極為重要的。
過去的幾年裏，我們在怎樣高效的存儲圖像這方面遇到了很多問題。
圖片太大，可是手機的內存卻很小。每個像素的R、G、B和alpha通道總共要占用4byte的空間。
假設手機的屏幕是480*800,那麽一張屏幕大小的圖片就要占用1.5M的內存。手機的內存通常很小，特別是Android設備還要給各個應用分配內存。在某些設備上。分給Facebook App的內存僅僅有16MB。
一張圖片就要占領其內存的十分之中的一個。
當你的App內存溢出會發生什麽呢？它當然會崩潰！
我們開發了一個庫來解決問題，我們叫它Fresco。
它能夠管理使用到的圖片和內存，從此App不再崩潰。
內存區
為了理解Facebook究竟做了什麽工作。在此之前我們須要了解在Android能夠使用的堆內存之間的差別。Android中每個App的Java堆內存大小都是被嚴格的限制的。
每個對象都是使用Java的new在堆內存實例化，這是內存中相對安全的一塊區域。
內存有垃圾回收機制，所以當App不在使用內存的時候。系統就會自己主動把這塊內存回收。
不幸的是。內存進行垃圾回收的過程正是問題所在。當內存進行垃圾回收時，內存不僅僅進行了垃圾回收。還把 Android 應用全然終止了。這也是用戶在使用 App 時最常見的卡頓或短暫假死的原因之中的一個。
這會讓正在使用 App 的用戶很郁悶，然後他們可能會焦躁地滑動屏幕或者點擊button，但 App 唯一的響應就是：在 App 恢復正常之前。請求用戶耐心等待
相比之下。Native堆是由C++程序的new進行分配的。
在Native堆裏面有很多其它可用內存，App僅僅被設備的物理可用內存限制，而且沒有垃圾回收機制或其它東西拖後腿。
可是c++程序猿必須自己回收所分配的每一塊內存，否則就會造成內存泄露，終於導致程序崩潰。
Android有第二種內存區域，叫做Ashmem。
它操作起來更像Native堆。可是也有額外的系統調用。Android 在操作 Ashmem 堆時，會把該堆中存有數據的內存區域從 Ashmem 堆中抽取出來，而不是把它釋放掉，這是一種弱內存釋放模式；被抽取出來的這部分內存僅僅有當系統真正須要很多其它的內存時（系統內存不夠用）才會被釋放。當 Android 把被抽取出來的這部分內存放回 Ashmem 堆，僅僅要被抽取的內存空間沒有被釋放。之前的數據就會恢復到相應的位置。
可消除的Bitmap
Ashmem不能被Java應用直接處理。可是也有一些例外。圖片就是當中之中的一個。當你創建一張沒有經過壓縮的Bitmap的時候。Android的API同意你指定是否是可清除的。
BitmapFactory.Options = new BitmapFactory.Options();
options.inPurgeable = true;
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(jpeg, 0, jpeg.length, options);經過上面的代碼處理後，可清除的Bitmap會駐留在 Ashmem 堆中。無論發生什麽，垃圾回收器都不會自己主動回收這些 Bitmap。當 Android 繪制系統在渲染這些圖片，Android 的系統庫就會把這些 Bitmap 從 Ashmem 堆中抽取出來。而當渲染結束後，這些 Bitmap 又會被放回到原來的位置。
假設一個被抽取的圖片須要再繪制一次，系統僅僅須要把它再解碼一次，這個操作很迅速。
這聽起來像一個完美的解決方式。可是問題是Bitmap解碼的操作是運行在UI線程的。Bitmap解碼是很消耗CPU資源的，當消耗過大時會引起UI堵塞。由於這個原因，所以Google不推薦使用這個特性。如今它們推薦使用另外一個特性——inBitmap。可是這個特性直到Android3.0之後才被支持。即使是這樣，這個特性也不是很實用，除非 App 裏的全部圖片大小都同樣。這對Fackbook來說顯然是不適用的。
一直到4.4版本號。這個限制才被移除了。但我們須要的是能夠運行在 Android 2.3 - 最新版本號中的通用解決方式。
自力更生
對於上面提到的“解碼操作致使 UI 假死”的問題，我們找到了一種同一時候使 UI 顯示和內存管理都表現良好的解決方法。假設我們在 UI 線程進行渲染之前把被抽取的內存區域放回到原來的位置，並確保它再也不會被抽取，那我們就能夠把這些圖片放在 Ashmem 裏。同一時候不會出現 UI 假死的問題。幸運的是，Android 的 NDK 中有一個函數能夠完美地實現這個需求。名字叫做 AndroidBitmap_lockPixels。這個函數最初的目的就是：在調用 unlockPixels 再次抽取內存區域後被運行。
當我們意識到我們沒有必要這樣做的時候，我們取得了突破。假設我們僅僅調用lockPixels而不調用相應的unlockPixels，那麽我們就能夠在Java的堆內存裏面創建一個內存安全的圖像。而且不會導致UI線程載入緩慢。僅僅須要幾行c++代碼，我們就完美的攻克了這個問題。
用C++的思想寫Java代碼
就像《蜘蛛俠》裏面說的：“能力越強。責任越大。”可清除的 Bitmap 既不會被垃圾回收器回收，也不會被 Ashmem 內置的清除機制處理，這使得使用它們可能會造成內存泄露。
所以我們僅僅能靠自己啦。
在c++中,通常的解決方式是建立智能指針類,實現引用計數。這些須要利用到c++的語言特性——拷貝構造函數、賦值操作符和確定的析構函數。
這樣的語法在Java之中不存在。由於垃圾回收器能夠處理這一切。所以我們必須以某種方式在Java中實現C++的這些保證機制。
我們創建了兩個類去完畢這件事。當中一個叫做“SharedReference”，它有addReference和deleteReference兩個方法，調用者調用時必須採取基類對象或讓它在範圍之外。一旦引用計數器歸零，資源處理(Bitmap.recycle)就會發生。
然而。很顯然，讓Java開發人員去調用這些方法是很easy出錯的。Java語言就是為了避免做這樣的事情的！
所以SharedReference之上,我們構建了CloseableReference類。它不僅實現了Java的Closeable接口,而且也實現了Cloneable接口。它的構造器和clone()方法會調用addReference()，而close()方法會調用deleteReference()。所以Java開發人員須要遵守以下兩條簡單的的規則：
- 在分配CloseableReference新對象的時候,調用.clone()。
- 在超出作用域範圍的時候，調用.close()，這一般是在finally代碼塊中。
這些規則能夠有效地防止內存泄漏,並讓我們在像Fackbook的Androidclient這樣的大型的Java程序中享受Native內存管理和通信。
不僅僅是載入程序，它是一個管道
在移動設備上顯示圖片須要很多的步驟：
幾個優秀的開源庫都是依照這個順序運行的，比方 Picasso,Universal Image Loader,Glide和 Volley等等。上面這些開源庫為Android的發展做出了很重要的貢獻。我們相信Fresco在幾個重要方面會表現的更好。
我們的不同之處在於把上面的這些步驟看作是管道，而不僅僅是載入器。每個步驟和其它方面應該是盡可能獨立的，把數據和參數傳遞進去，然後產生一個輸出，就這麽簡單。它應該能夠做一些操作。無論是並行還是串行。
一些操作僅僅能在特性條件下才幹運行。一些有特殊要求的在線程上運行。
除此之外，當我們考慮改進圖像的時候。全部的圖片就會變得很復雜。很多人在低網速情況下使用Facebook，我們想要這些人能夠盡快的看到圖片。甚至常常是在圖片沒有全然下載完之前。
不要煩惱，擁抱stream
在Java中。異步代碼歷來都是通過Future機制來運行的。在另外的線程裏面代碼被提交運行，然後一個類似Future的對象能夠檢查運行的結果是不是已經完畢了。可是。這僅僅在假設僅僅有一種結果的情況下行得通。在處理漸進的圖像的時候，我們希望能夠完整而且連續的顯示結果。
我們的解決方式是定義一個更廣義的Future版本號。叫做DataSource。它提供了一個訂閱方法。調用者必須傳入一個DataSubscriber和Executor。
DataSubscriber能夠從DataSource獲取到處理中和處理完畢的結果，而且提供了很簡單的方法來區分。
由於我們須要很頻繁的處理這些對象。所以必須有一個明白的close調用，幸運的是。DataSource本身就是Closeable。
在後臺。每個箱子上面都實現了一個叫做“生產者/消費者”的新框架。在這個問題是，我們是從ReactiveX獲取的靈感。
我們的系統擁有和RxJava類似的接口。可是更加適合移動設備，而且有內置的對Closeables的支持。
保持簡單的接口。Producer僅僅有一個叫做produceResults的方法。這種方法須要一個Consumer對象。反過來，Consumer有一個onNewResult方法。
我們使用像這樣的系統把Producer聯系起來。
假設我們有一個producer的工作是把類型I轉化為類型O，那麽它看起來應該是這個樣子：
public class OutputProducer<I, O> implements Producer<O> {
private final Producer<I> mInputProducer;
public OutputProducer(Producer<I> inputProducer) {
this.mInputProducer = inputProducer;
}
public void produceResults(Consumer<O> outputConsumer, ProducerContext context) {
Consumer<I> inputConsumer = new InputConsumer(outputConsumer);
mInputProducer.produceResults(inputConsumer, context);
}
private static class InputConsumer implements Consumer<I> {
private final Consumer<O> mOutputConsumer;
public InputConsumer(Consumer<O> outputConsumer) {
mOutputConsumer = outputConsumer;
}
public void onNewResult(I newResult, boolean isLast) {
O output = doActualWork(newResult);
mOutputConsumer.onNewResult(output, isLast);
}
}
}這能夠使我們把很復雜的步驟串起來。同一時候也能夠保持他們邏輯的獨立性。
動畫全覆蓋
使用Facebook的人都很喜歡Stickers。由於它能夠以動畫形式存儲GIF和Web格式。假設支持這些格式，就須要面臨新的挑戰。由於每個動畫都是由不止一張圖片組成的，你須要解碼每一張圖片，存儲在內存裏，然後顯示出來。對於大一點的動畫。把每一幀圖片放在內存是不可行的。
我們建立了AnimatedDrawable,一個強大的能夠呈現動畫的Drawable,同一時候支持GIF和WebP格式。AnimatedDrawable實現標準的Android Animatable接口,所以調用者能夠任意的啟動或者停止動畫。為了優化內存使用。假設圖片足夠小的時候。我們就在內存裏面緩存這些圖片，可是假設太大。我們能夠迅速的解碼這些圖片。這些行為調用者是全然可控的。
全部的後臺都用c++代碼實現。
我們保持一份解碼數據和元數據解析,如寬度和高度。我們引用技術數據，它同意多個Java端的Drawables同一時候訪問一個WebP圖像。
怎樣去愛你？我來告訴你…
當一張圖片從網絡上下載下來之後，我們想顯示一張占位圖。假設下載失敗了，我們就會顯示一個錯誤標誌。當圖片載入完之後。我們有一個漸變動畫。通過使用硬件加速，我們能夠按比例放縮，或者是矩陣變換成我們想要的大小然後渲染。
我們不總是依照圖片的中心進行放縮。那麽我們能夠自定義放縮的聚焦點。有些時候，我們想顯示圓角甚至是圓形的圖片。全部的這些操作都應該是迅速而平滑的。
我們之前的實現是使用Android的View對象——時機到了，能夠使用ImageView替換出占位的View。
這個操作是很慢的。
改變View會讓Android強制刷新整個布局，當用戶滑動的時候。這絕對不是你想看到的效果。
比較明智的做法是使用Android的Drawables,它能夠迅速的被替換。
所以我們創建了Drawee。這是一個像MVC架構的圖片顯示框架。該模型被稱為DraweeHierarchy。它被實現為Drawables的一個層，對於底層的圖像而言，每個曾都有特定的功能——成像、層疊、漸變或者是放縮。
DraweeControllers通過管道的方式連接到圖像上——或者是其它的圖片載入庫——而且處理後臺的圖片操作。他們從管道接收事件並決定怎樣處理他們。他們控制DraweeHierarchy實際上的操作——無論是占位圖片,錯誤條件或是完畢的圖片。
DraweeViews 的功能不多,但都是至關重要的。
他們監聽Android的View不再顯示在屏幕上的系統事件。
當圖片離開屏幕的時候,DraweeView能夠告訴DraweeController關閉使用的圖像資源。
這能夠避免內存泄露。此外,假設它已經不在屏幕範圍內的話，控制器會告訴圖片管道取消網絡請求。因此，像Fackbook那樣滾動一長串的圖片的時候，不會頻繁的網絡請求。
通過這些努力，顯示圖片的辛苦操作一去不復返了。調用代碼僅僅須要實例化一個DraweeView,然後指定一個URI和其它可選的參數就能夠了。剩下的一切都會自己主動完畢。
開發人員不須要操心管理圖像內存。或更新圖像流。Fresco為他們把一切都做了。
Fresco
完畢這個圖像顯示和操作復雜的工具庫之後,我們想要把它分享到Android開發人員社區。我們很高興的宣布，從今天起，這個項目已經作為開源碼了！
壁畫是繪畫技術,幾個世紀以來一直受到世界各地人們的歡迎。
我們很多偉大的藝術家使用這樣的名字,從意大利文藝復興時期的大師拉斐爾到壁畫藝術家斯裏蘭卡。我們並非假裝達到這個偉大的水平，我們真的希望Android開發人員能像我們當初享受創建這個開源庫的過程一樣。很享受的使用它。
很多其它
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