Android开发之图片处理专题(一):利用软引用构建图片高速缓存

在Android开发中,图片处理是一个难点。对于大量的图片处理,一不小心就会出现OOM的错误。那么,构建缓存,就是非常必要的一个手段。利用软引用构建缓存,只是其中步骤之一,我们来看看一般情况下,图篇处理的流程。

一般而言,图片的处理流程大致如上,之前所说的Xutils的原理,也如此。今天,我们就先讲讲如何利用软引用技术来构建高速缓存。

一、对象的四种引用

在JDK 1.2以前的版本中,若一个对象不被任何变量引用,那么程序就无法再使用这个对象。也就是说,只有对象处于可触及(reachable)状态,程序才能使用它。从JDK 1.2版本开始,把对象的引用分为4种级别,从而使程序能更加灵活地控制对象的生命周期。这4种级别由高到低依次为:强引用、软引用、弱引用和虚引用。

1、对象强引用(StrongReference)

强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足,Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误,使程序异常终止,也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

2、对象软引用(SoftReference)

如果一个对象只具有软引用,则内存空间足够,垃圾回收器就不会回收它;如果内存空间不足了,就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它,该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存(下文给出示例)。

软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收,Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

3、对象弱引用(WeakReference)

弱引用与软引用的区别在于:只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中,一旦发现了只具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存。不过,由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程,因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收,Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

4、虚引用(PhantomReference)

“虚引用”顾名思义,就是形同虚设,与其他几种引用都不同,虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用,那么它就和没有任何引用一样,在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于:虚引用必须和引用队列 (ReferenceQueue)联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时,如果发现它还有虚引用,就会在回收对象的内存之前,把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue ();

PhantomReference pr = new PhantomReference (object, queue);

程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用,来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列,那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

二、软引用的使用

1、为什么要使用软引用

了解了四种引用之后,我们来说说为什么要使用软引用。以图片对象bitmap为例。首先,我们将使用一个ListView查看一些列的图片。作为一个用户,我们完全需要来回的上下滚动查看不同的图片。这时我们通常会有两种程序实现方式:一种是把过去查看过的图片对象保存在内存中,每一个存储了图片信息的Java对象的生命周期贯穿整个应用程序始终;另一种是当用户开始查看其他图片信息的时候,把存储了当前图片信息的Java对象结束引用,使得垃圾收集线程可以回收其所占用的内存空间,当用户再次需要浏览该图片信息的时候,重新构建该图片的信息。很显然,第一种实现方法将造成大量的内存浪费,而第二种实现的缺陷在于即使垃圾收集线程还没有进行垃圾收集,包含图片信息的对象仍然完好地保存在内存中,应用程序也要重新构建一个对象。我们知道,访问磁盘文件、访问网络资源、查询数据库等操作都是影响应用程序执行性能的重要因素,如果能重新获取那些尚未被回收的Java对象的引用,必将减少不必要的访问,大大提高程序的运行速度。而这个时候,就用到了软引用技术。

2、如何使用软引用

SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用,该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。也就是说,一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后,在垃圾线程对这个Java对象回收前,SoftReference类所提供的get()方法返回Java对象的强引用。另外,一旦垃圾线程回收该Java对象之后,get()方法将返回null。

看下面代码:

MyObject aRef = new  MyObject();

SoftReference aSoftRef=new SoftReference(aRef);

此时,对于这个MyObject对象,有两个引用路径,一个是来自SoftReference对象的软引用,一个来自变量aReference的强引用,所以这个MyObject对象是强可及对象。

随即,我们可以结束aReference对这个MyObject实例的强引用:aRef = null;

此后,这个MyObject对象成为了软可及对象。如果垃圾收集线程进行内存垃圾收集,并不会因为有一个SoftReference对该对象的引用而始终保留该对象。Java虚拟机的垃圾收集线程对软可及对象和其他一般Java对象进行了区别对待:软可及对象的清理是由垃圾收集线程根据其特定算法按照内存需求决定的。也就是说,垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软可及对象,而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软可及对象,对那些刚刚构建的或刚刚使用过的“新”软可反对象会被虚拟机尽可能保留。在回收这些对象之前,我们可以通过:MyObject
anotherRef=(MyObject)aSoftRef.get(); 重新获得对该实例的强引用。而回收之后,调用get()方法就只能得到null了。

3、使用ReferenceQueue清除失去了软引用对象的SoftReference

作为一个Java对象,SoftReference对象除了具有保存软引用的特殊性之外,也具有Java对象的一般性。所以,当软可及对象被回收之后,虽然这个SoftReference对象的get()方法返回null,但这个SoftReference对象已经不再具有存在的价值,需要一个适当的清除机制,避免大量SoftReference对象带来的内存泄漏。在java.lang.ref包里还提供了ReferenceQueue。如果在创建SoftReference对象的时候,使用了一个ReferenceQueue对象作为参数提供给SoftReference的构造方法,如:

ReferenceQueue queue = new  ReferenceQueue();

SoftReference  ref=new  SoftReference(aMyObject, queue);

那么当这个SoftReference所软引用的aMyOhject被垃圾收集器回收的同时,ref所强引用的SoftReference对象被列入ReferenceQueue。也就是说,ReferenceQueue中保存的对象是Reference对象,而且是已经失去了它所软引用的对象的Reference对象。另外从ReferenceQueue这个名字也可以看出,它是一个队列,当我们调用它的poll()方法的时候,如果这个队列中不是空队列,那么将返回队列前面的那个Reference对象。

在任何时候,我们都可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的非强可及对象被回收。如果队列为空,将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。利用这个方法,我们可以检查哪个SoftReference所软引用的对象已经被回收。于是我们可以把这些失去所软引用的对象的SoftReference对象清除掉。常用的方式为:

SoftReference ref = null;

while ((ref = (EmployeeRef) q.poll()) != null) {

// 清除ref

}

理解了ReferenceQueue的工作机制之后,我们就可以开始构造一个Java对象的高速缓存器了。

三、构建图片处理对象Image高速缓存器

1、Image对象实例

package org.cao.optimization.util;

import java.io.File;

import org.cao.optimization.ConstantValue;

import android.graphics.Bitmap;
import android.os.Environment;

public class Image {
	// 图片ID
	private String id;
	// 图片对应bitmap对象
	private Bitmap bitmap;

	public Image(String id, Bitmap bitmap) {
		super();
		this.id = id;
		this.bitmap = bitmap;
	}

	public Image(String id) {
		this.id = id;
	}

	public String getId() {
		return id;
	}

	public void setId(String id) {
		this.id = id;
	}

	public Bitmap getBitmap() {
		return bitmap;
	}

	public void setBitmap(Bitmap bitmap) {
		this.bitmap = bitmap;
	}

	/**
	 * @Title: hasFile
	 * @Description: 判断本地SD中是否有图片
	 * @param id
	 * @return
	 * @throws
	 */
	public static boolean hasFile(String id) {
		boolean result = false;
		// 判断本地SDCard中是否有相关文件
		if (Environment.getExternalStorageState().equals(
				Environment.MEDIA_MOUNTED)) {
			File externalStorageDirectory = Environment
					.getExternalStorageDirectory();
			String path = externalStorageDirectory.getAbsolutePath()
					+ ConstantValue.IMAGE_PATH;

			File dir = new File(path);
			File[] listFiles = dir.listFiles();
			if (listFiles != null && listFiles.length > 0) {
				for (int i = 0; i < listFiles.length; i++) {
					if (listFiles[i].getName().startsWith(id)) {
						result = true;
						break;
					}
				}
			}
		}
		return result;
	}

	/**
	 * @Title: getFileFromSDCard
	 * @Description: 从SD卡中获取图片
	 * @param id
	 * @param path
	 * @param extend
	 * @return
	 * @throws
	 */
	public static File getFileFromSDCard(String id, String path, String extend) {
		File result = null;
		if (Environment.getExternalStorageState().equals(
				Environment.MEDIA_MOUNTED)) {
			File externalStorageDirectory = Environment
					.getExternalStorageDirectory();
			path = externalStorageDirectory.getAbsolutePath() + path;
			result = new File(new File(path), id + extend);
		}

		return result;
	}

	/**
	 * @Title: getFileFromSDCard
	 * @Description: 从SD卡中获取图片
	 * @param id
	 * @return
	 * @throws
	 */
	public static File getFileFromSDCard(String id) {
		return getFileFromSDCard(id, ConstantValue.IMAGE_PATH,
				ConstantValue.PNG);
	}

}

2、Image对象高速缓存器ImageCache构建

/**
 * @ClassName: ImageCache
 * @author victor_freedom ([email protected])
 * @createddate 2015-1-30 下午4:49:56
 * @Description: Image对象高速缓存
 */
public class ImageCache {
	static private ImageCache cache;// 一个Cache实例
	private Hashtable<String, ImageRef> ImageRefs;// 用于Chche内容的存储
	private ReferenceQueue<Image> q;// 垃圾Reference的队列

	// 继承SoftReference,使得每一个实例都具有可识别的标识。
	private class ImageRef extends SoftReference<Image> {
		private String key = "";

		public ImageRef(Image im, ReferenceQueue<Image> q) {
			super(im, q);
			key = im.getId();
		}
	}

	// 构建一个缓存器实例
	private ImageCache() {
		ImageRefs = new Hashtable<String, ImageRef>();
		q = new ReferenceQueue<Image>();

	}

	// 取得缓存器实例

	public static ImageCache getInstance() {
		if (cache == null) {
			cache = new ImageCache();
		}
		return cache;

	}

	// 以软引用的方式对一个Image对象的实例进行引用并保存该引用
	public void cacheImage(Image im) {
		cleanCache();// 清除垃圾引用
		ImageRef ref = new ImageRef(im, q);
		ImageRefs.put(im.getId(), ref);
	}

	// 依据所指定的ID号,重新获取相应Image对象的实例
	public Image getImage(String id) {
		Image im = null;
		// 缓存中是否有该Image实例的软引用,如果有,从软引用中取得。
		if (ImageRefs.containsKey(id)) {
			ImageRef ref = (ImageRef) ImageRefs.get(id);
			im = (Image) ref.get();
		}

		// 如果没有软引用,或者从软引用中得到的实例是null,重新构建一个实例,
		// 并保存对这个新建实例的软引用

		if (im == null) {
			im = new Image(id);
			System.out.println("Retrieve From ImageInfoCenter. ID=" + id);
			this.cacheImage(im);
		}
		return im;
	}

	private void cleanCache() {
		ImageRef ref = null;
		while ((ref = (ImageRef) q.poll()) != null) {
			ImageRefs.remove(ref.key);
		}
	}

	// 清除Cache内的全部内容

	public void clearCache() {
		cleanCache();
		ImageRefs.clear();
		System.gc();
		System.runFinalization();
	}
}

至此,一个图片对象的高速缓存我们就已经建立起来了。希望本文能帮助到看到此文的人。接下来专题我们在讲图片处理的后续步骤。

时间: 01-28

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