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Android 加载不同 DPI 资源与内存消耗间的关系

Li Jiawu 创作于 2015/04/26

by Will of TinyLab.org 2015/04/21

Android DPI 分级标准简介

Android 设备在物理尺寸和屏幕密度上都有很大的不同,为了简化多设备的设计方案,就是设定一套分级标准。屏幕密度上的分级标准就是:LDPI、MDPI、HDPI、XHDPI,也就是各种大小的 DPI(Dots per inch)。DPI 就是屏幕像素密度的衡量标准

不同设备共享同一套 DPI 资源有哪些问题?

现在进入正题。

Q:不少公司出于简化设计和研发的目的,往往在方案中只使用一套 DPI 资源,这样做可不可行呢?

A:Android 有一套加载资源的规则,如果对应的 DPI 文件夹不存在要用的资源就会按照规则去找其它的DPI 文件夹,如果最终能找到就可以使用。所以上述方案是“可行的”– 可以正常运行不报错的。那可行性的另一个方面就是对性能有没有影响。上述问题就变为下面问题:

Q:同一套 DPI 资源在不同手机上使用时内存消耗有什么不同? 或 App 中加载不同 DPI 文件夹中的资源内存消耗有什么不同?

问题:DPI 越小的文件夹内存消耗越大?

下面以 png 图片的加载为例。

demo pic

原始图片(attribute—width:960,height:540,bit depth:32,size:217082bytes)。

做简单的 demo app,即在 activity 中只加载这一个图片。

放在 hdpi 文件夹中,dumpsys meminfo 后发现 Heap Alloc 为 5420,远远大于 size,所以先肯定的是内存消耗与图片文件大小无关。

再放到不同的 DPI 文件夹中发现:越是 DPI 小的文件夹内存消耗越大!

分析:加载低 DPI 资源会额外拉伸放大图片

由于 Heap Alloc 只能看到堆的分配总体大小,不能看到上述发现有什么“规律”,所以接着使用 MAT 分析。

在 hdpi 中抓取 hprof 文件,用 MAT 打开:

mat

见图中的 byte 数组,大小为 2073600,这个大小就是加载的那张 png 图片占用的内存大小。

分别分析图片资源放在 mdpi、ldpi 和 xhdpi 时的 hprof 文件,byte 数组大小分别为:4665600、8294400、1166400。不同 DPI 文件夹与图片占用的内存大小关系如下:

DPIsldpimdpihdpixhdpi
Byte[] size8294400466560020736001166400
Ratio8^26^24^23^2

开始就说到 Android 的屏幕密度的分级标准是 LDPI、MDPI、HDPI、XHDPI 这些各种大小的 DPI。也就是 LDPI 的设备默认使用的是 ldpi 文件夹下的资源。根据 DPI 值的大小再整理一下,屏幕像素密度的值对应使用的 DPI 文件夹关系如下:

DPIsldpimdpihdpixhdpi
Density120160240320
Ratio3468

根据上面两个表格的 Ratio 值,可以发现内存占用和 DPI 资源是有一定规律的。其实我们知道 png 加载内存的消耗与文件大小无关,而是与 png 图片的长宽和位深有关,也就是:

Memory Consumption Size(UOM:byte) = Width * Height * (Bit depth / 8) 

上面公式是不能完全在 Android 中使用的,根据上述找到的规律,Android 中 png 图片内存消耗公式可以概括为:

Memory Consumption Size(UOM:byte) = ScaledWidth * ScaledHeight * (Bit depth / 8) ScaledWidth = Width * factor
ScaledHeight = Height * factor
factor = DENSITY_DEVICE / ResourceDensity  // DENSITY_DEVICE 是设备的 DPI 大小, ResourceDensity 是设备加载的 DPI 文件夹对应的 DPI 大小

所以:

Memory Consumption Size = Width * Height * (DENSITY_DEVICE / ResourceDensity)^2 * (Bit depth / 8) 

上述 hdpi 中的 2073600 可以由此计算得出:

960 * 540 * (240 / 240)^2 * (32 / 8) = 2073600

在 BitmapFactory.cpp 的 doDecode() 中 添加 log ,可验证上述公式(资源在 xdpi 中,sx、sy 就是上述公式中的 factor):

01-15 21:00:49.479  3079  3079 D BitmapFactory: doDecode----sx:0.750000 ,sy:0.750000 ,scaledWidth:405 ,scaledHeight:720 ,decodingBitmap.width:540 ,decodingBitmap.heigth:960

Android 加载资源默认选用和设备 DPI 匹配的资源,如果没有就去到其它 DPI 文件夹中寻找资源。找到后它会认为使用了不同 DPI 的资源,为了保持与设备 DPI 一致,就会对资源做拉伸或缩放处理再加载。下面是上述 png 图片分别放在 mdpi 和 xxhdpi 文件夹下的截图:

mdpixxhdpi
mdpixxhdpi

很明显就可以看到在 xxhdpi 下时的截图模糊了不少。使用的测试手机是 hdpi 的,但是默认 hdpi 找不到图片资源,它就会按照一定规则找到我放在 xxhdpi 中的资源。手机认为从 xxhdpi 获取的资源比手机的 dpi 要高,它就会按照表格中的比例把资源缩小,也就是加载到内存中的图片资源已经是原来大小的 1/2,占用的内存当然会缩小不做缩放操作图片的 1/4。但是坏处也是显而易见的,显示到手机的图片资源清晰度下降,模糊了很多。

相反的,hdpi 的手机加载低 dpi 资源,例如 ldpi,加载到内存前会先按比例拉伸。拉伸后再显示到手机中清晰度是没有问题,但是内存占用确增大为原来的 4 倍!还是要注意到这一点,如果图片资源在 app 中放错 dpi 文件夹,使用体验会大打折扣,或者尽量使用 9patch 图片。

小结:建议根据设备配置 DPI 资源

现在就可以回答提出的问题了:

Q:同一套 DPI 资源在不同手机上使用时内存消耗有什么不同? 或 App 中加载不同 DPI 文件夹中的资源内存消耗有什么不同?

A:不要使用一套资源适用于各种不同 DPI 的设备,这样图片的清晰度和内存消耗都会有问题。这就是为什么 Android 要求对不同 DPI 文件做不同的资源,并且不同 DPI 资源的长宽比要与 DPI Ratio 相对应。

PS:此文结论一句话就能给说清楚,但推导的过程更重要。爱因斯坦说过:Imagination is more important than knowledge.

参考资料

参考的 Android 源码:

/frameworks/base/core/java/android/util/DisplayMetrics.java
/frameworks/base/graphics/java/android/graphics/Bitmap.java
/frameworks/base/graphics/java/android/graphics/drawable/BitmapDrawable.java
/frameworks/base/core/jni/android/graphics/BitmapFactory.cpp

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