Android 加载不同 DPI 资源与内存消耗间的关系

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。

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：

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：

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：

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：

mdpi	xxhdpi

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