详解Android 教你打造高效的图片加载框架

1、概述

优秀的图片加载框架不要太多，什么UIL , Volley ,Picasso,Imageloader等等。但是作为一名合格的程序猿，必须懂其中的实现原理，于是乎，今天我就带大家一起来设计一个加载网络、本地的图片框架。有人可能会说，自己写会不会很渣，运行效率，内存溢出神马的。放心，我们拿demo说话，拼得就是速度，奏事这么任性。

关于加载本地图片，当然了，我手机图片比较少，7000来张：

1、首先肯定不能内存溢出，但是尼玛现在像素那么高，怎么才能保证呢？我相信利用LruCache统一管理你的图片是个不二的选择，所有的图片从LruCache里面取，保证所有的图片的内存不会超过预设的空间。

2、加载速度要刚刚的，我一用力，滑动到3000张的位置，你要是还在从第一张给我加载，尼玛，你以为我打dota呢。所以我们需要引入加载策略，我们不能FIFO，我们选择LIFO，当前呈现给用户的，最新加载；当前未呈现的，选择加载。

3、使用方便。一般图片都会使用GridView作为控件，在getView里面进行图片加载，当然了为了不错乱，可能还需要用户去自己setTag，自己写回调设置图片。当然了，我们不需要这么麻烦，一句话IoadImage(imageview,path）即可，剩下的请交给我们的图片加载框架处理。

做到以上几点，关于本地的图片加载应该就木有什么问题了。

关于加载网络图片，其实原理差不多，就多了个是否启用硬盘缓存的选项，如果启用了，加载时，先从内存中查找，然后从硬盘上找，最后去网络下载。下载完成后，别忘了写入硬盘，加入内存缓存。如果没有启用，那么就直接从网络压缩获取，加入内存即可。

2、效果图

终于扯完了，接下来，简单看个效果图，关于加载本地图片的效果图：可以从Android 超高仿微信图片选择器 图片该这么加载这篇博客中下载Demo运行。

下面演示一个网络加载图片的例子:

80多张从网络加载的图片，可以看到我直接拖到最后，基本是呈现在用户眼前的最先加载，要是从第一张到80多，估计也是醉了。

此外：图片来自老郭的博客，感谢！！！ps:如果你觉得图片不劲爆，Day Day Up找老郭去。

3、完全解析

1、关于图片的压缩

不管是从网络还是本地的图片，加载都需要进行压缩，然后显示：

用户要你压缩显示，会给我们什么？一个imageview，一个path，我们的职责就是压缩完成后显示上去。

1、本地图片的压缩

a、获得imageview想要显示的大小

想要压缩，我们第一步应该是获得imageview想要显示的大小，没大小肯定没办法压缩？

那么如何获得imageview想要显示的大小呢？

/**
   * 根据ImageView获适当的压缩的宽和高
   *
   * @param imageView
   * @return
   */
  public static ImageSize getImageViewSize(ImageView imageView)
  { 

    ImageSize imageSize = new ImageSize();
    DisplayMetrics displayMetrics = imageView.getContext().getResources()
        .getDisplayMetrics(); 

    LayoutParams lp = imageView.getLayoutParams(); 

    int width = imageView.getWidth();// 获取imageview的实际宽度
    if (width <= 0)
    {
      width = lp.width;// 获取imageview在layout中声明的宽度
    }
    if (width <= 0)
    {
      // width = imageView.getMaxWidth();// 检查最大值
      width = getImageViewFieldValue(imageView, "mMaxWidth");
    }
    if (width <= 0)
    {
      width = displayMetrics.widthPixels;
    } 

    int height = imageView.getHeight();// 获取imageview的实际高度
    if (height <= 0)
    {
      height = lp.height;// 获取imageview在layout中声明的宽度
    }
    if (height <= 0)
    {
      height = getImageViewFieldValue(imageView, "mMaxHeight");// 检查最大值
    }
    if (height <= 0)
    {
      height = displayMetrics.heightPixels;
    }
    imageSize.width = width;
    imageSize.height = height; 

    return imageSize;
  } 

  public static class ImageSize
  {
    int width;
    int height;
  }

可以看到，我们拿到imageview以后：

首先企图通过getWidth获取显示的宽；有些时候，这个getWidth返回的是0；

那么我们再去看看它有没有在布局文件中书写宽；

如果布局文件中也没有精确值，那么我们再去看看它有没有设置最大值；

如果最大值也没设置，那么我们只有拿出我们的终极方案，使用我们的屏幕宽度；

总之，不能让它任性，我们一定要拿到一个合适的显示值。

可以看到这里或者最大宽度，我们用的反射，而不是getMaxWidth()；维萨呢，因为getMaxWidth竟然要API 16，我也是醉了；为了兼容性，我们采用反射的方案。反射的代码就不贴了。

b、设置合适的inSampleSize

我们获得想要显示的大小，为了什么，还不是为了和图片的真正的宽高做比较，拿到一个合适的inSampleSize，去对图片进行压缩么。

那么首先应该是拿到图片的宽和高：

// 获得图片的宽和高，并不把图片加载到内存中
    BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
    options.inJustDecodeBounds = true;
    BitmapFactory.decodeFile(path, options);

这三行就成功获取图片真正的宽和高了，存在我们的options里面；
然后我们就可以happy的去计算inSampleSize了：

/**
   * 根据需求的宽和高以及图片实际的宽和高计算SampleSize
   *
   * @param options
   * @param width
   * @param height
   * @return
   */
  public static int caculateInSampleSize(Options options, int reqWidth,
      int reqHeight)
  {
    int width = options.outWidth;
    int height = options.outHeight; 

    int inSampleSize = 1; 

    if (width > reqWidth || height > reqHeight)
    {
      int widthRadio = Math.round(width * 1.0f / reqWidth);
      int heightRadio = Math.round(height * 1.0f / reqHeight); 

      inSampleSize = Math.max(widthRadio, heightRadio);
    } 

    return inSampleSize;
  }

options里面存了实际的宽和高；reqWidth和reqHeight就是我们之前得到的想要显示的大小；经过比较，得到一个合适的inSampleSize;
有了inSampleSize:

options.inSampleSize = ImageSizeUtil.caculateInSampleSize(options,
        width, height); 

    // 使用获得到的InSampleSize再次解析图片
    options.inJustDecodeBounds = false;
    Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path, options);
    return bitmap;

经过这几行，就完成图片的压缩了。

上述是本地图片的压缩，那么如果是网络图片呢？

2、网络图片的压缩

a、直接下载存到sd卡，然后采用本地的压缩方案。这种方式当前是在硬盘缓存开启的情况下，如果没有开启呢？

b、使用BitmapFactory.decodeStream(is, null, opts);

/**
   * 根据url下载图片在指定的文件
   *
   * @param urlStr
   * @param file
   * @return
   */
  public static Bitmap downloadImgByUrl(String urlStr, ImageView imageview)
  {
    FileOutputStream fos = null;
    InputStream is = null;
    try
    {
      URL url = new URL(urlStr);
      HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
      is = new BufferedInputStream(conn.getInputStream());
      is.mark(is.available()); 

      Options opts = new Options();
      opts.inJustDecodeBounds = true;
      Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is, null, opts); 

      //获取imageview想要显示的宽和高
      ImageSize imageViewSize = ImageSizeUtil.getImageViewSize(imageview);
      opts.inSampleSize = ImageSizeUtil.caculateInSampleSize(opts,
          imageViewSize.width, imageViewSize.height); 

      opts.inJustDecodeBounds = false;
      is.reset();
      bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is, null, opts); 

      conn.disconnect();
      return bitmap; 

    } catch (Exception e)
    {
      e.printStackTrace();
    } finally
    {
      try
      {
        if (is != null)
          is.close();
      } catch (IOException e)
      {
      } 

      try
      {
        if (fos != null)
          fos.close();
      } catch (IOException e)
      {
      }
    } 

    return null; 

  }

基本和本地压缩差不多，也是两次取样，当然需要注意一点，我们的is进行了包装，以便可以进行reset()；直接返回的is是不能使用两次的。

到此，图片压缩说完了。

2、图片加载框架的架构

我们的图片压缩加载完了，那么就应该放入我们的LruCache，然后设置到我们的ImageView上。

好了，接下来我们来说说我们的这个框架的架构；

1、单例，包含一个LruCache用于管理我们的图片；

2、任务队列，我们每来一次加载图片的请求，我们会封装成Task存入我们的TaskQueue;

3、包含一个后台线程，这个线程在第一次初始化实例的时候启动，然后会一直在后台运行；任务呢？还记得我们有个任务队列么，有队列存任务，得有人干活呀；所以，当每来一次加载图片请求的时候，我们同时发一个消息到后台线程，后台线程去使用线程池去TaskQueue去取一个任务执行；

4、调度策略；3中说了，后台线程去TaskQueue去取一个任务，这个任务不是随便取的，有策略可以选择，一个是FIFO，一个是LIFO，我倾向于后者。

好了，基本就这些结构，接下来看我们具体的实现。

3、具体的实现

1、构造方法

public static ImageLoader getInstance(int threadCount, Type type)
  {
    if (mInstance == null)
    {
      synchronized (ImageLoader.class)
      {
        if (mInstance == null)
        {
          mInstance = new ImageLoader(threadCount, type);
        }
      }
    }
    return mInstance;
  } 

这个就不用说了，重点看我们的构造方法

/**
 * 图片加载类
 *
 * @author zhy
 *
 */
public class ImageLoader
{
  private static ImageLoader mInstance; 

  /**
   * 图片缓存的核心对象
   */
  private LruCache<String, Bitmap> mLruCache;
  /**
   * 线程池
   */
  private ExecutorService mThreadPool;
  private static final int DEAFULT_THREAD_COUNT = 1;
  /**
   * 队列的调度方式
   */
  private Type mType = Type.LIFO;
  /**
   * 任务队列
   */
  private LinkedList<Runnable> mTaskQueue;
  /**
   * 后台轮询线程
   */
  private Thread mPoolThread;
  private Handler mPoolThreadHandler;
  /**
   * UI线程中的Handler
   */
  private Handler mUIHandler; 

  private Semaphore mSemaphorePoolThreadHandler = new Semaphore(0);
  private Semaphore mSemaphoreThreadPool; 

  private boolean isDiskCacheEnable = true; 

  private static final String TAG = "ImageLoader"; 

  public enum Type
  {
    FIFO, LIFO;
  } 

  private ImageLoader(int threadCount, Type type)
  {
    init(threadCount, type);
  } 

  /**
   * 初始化
   *
   * @param threadCount
   * @param type
   */
  private void init(int threadCount, Type type)
  {
    initBackThread(); 

    // 获取我们应用的最大可用内存
    int maxMemory = (int) Runtime.getRuntime().maxMemory();
    int cacheMemory = maxMemory / 8;
    mLruCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheMemory)
    {
      @Override
      protected int sizeOf(String key, Bitmap value)
      {
        return value.getRowBytes() * value.getHeight();
      } 

    }; 

    // 创建线程池
    mThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(threadCount);
    mTaskQueue = new LinkedList<Runnable>();
    mType = type;
    mSemaphoreThreadPool = new Semaphore(threadCount);
  } 

  /**
   * 初始化后台轮询线程
   */
  private void initBackThread()
  {
    // 后台轮询线程
    mPoolThread = new Thread()
    {
      @Override
      public void run()
      {
        Looper.prepare();
        mPoolThreadHandler = new Handler()
        {
          @Override
          public void handleMessage(Message msg)
          {
            // 线程池去取出一个任务进行执行
            mThreadPool.execute(getTask());
            try
            {
              mSemaphoreThreadPool.acquire();
            } catch (InterruptedException e)
            {
            }
          }
        };
        // 释放一个信号量
        mSemaphorePoolThreadHandler.release();
        Looper.loop();
      };
    }; 

    mPoolThread.start();
  }

在贴构造的时候，顺便贴出所有的成员变量；

在构造中我们调用init，init中可以设置后台加载图片线程数量和加载策略；init中首先初始化后台线程initBackThread(),可以看到这个后台线程，实际上是个Looper最终在那不断的loop，我们还初始化了一个mPoolThreadHandler用于发送消息到此线程；

接下来就是初始化mLruCache  ， mThreadPool ，mTaskQueue 等；

2、loadImage

构造完成以后，当然是使用了，用户调用loadImage传入(final String path, final ImageView imageView,final boolean isFromNet)就可以完成本地或者网络图片的加载。

/**
   * 根据path为imageview设置图片
   *
   * @param path
   * @param imageView
   */
  public void loadImage(final String path, final ImageView imageView,
      final boolean isFromNet)
  {
    imageView.setTag(path);
    if (mUIHandler == null)
    {
      mUIHandler = new Handler()
      {
        public void handleMessage(Message msg)
        {
          // 获取得到图片，为imageview回调设置图片
          ImgBeanHolder holder = (ImgBeanHolder) msg.obj;
          Bitmap bm = holder.bitmap;
          ImageView imageview = holder.imageView;
          String path = holder.path;
          // 将path与getTag存储路径进行比较
          if (imageview.getTag().toString().equals(path))
          {
            imageview.setImageBitmap(bm);
          }
        };
      };
    } 

    // 根据path在缓存中获取bitmap
    Bitmap bm = getBitmapFromLruCache(path); 

    if (bm != null)
    {
      refreashBitmap(path, imageView, bm);
    } else
    {
      addTask(buildTask(path, imageView, isFromNet));
    } 

  }

首先我们为imageview.setTag；然后初始化一个mUIHandler，不用猜，这个mUIHandler用户更新我们的imageview，因为这个方法肯定是主线程调用的。

然后调用：getBitmapFromLruCache(path);根据path在缓存中获取bitmap；如果找到那么直接去设置我们的图片；

private void refreashBitmap(final String path, final ImageView imageView,
      Bitmap bm)
  {
    Message message = Message.obtain();
    ImgBeanHolder holder = new ImgBeanHolder();
    holder.bitmap = bm;
    holder.path = path;
    holder.imageView = imageView;
    message.obj = holder;
    mUIHandler.sendMessage(message);
  } 

可以看到，如果找到图片，则直接使用UIHandler去发送一个消息，当然了携带了一些必要的参数，然后UIHandler的handleMessage中完成图片的设置；

handleMessage中拿到path,bitmap,imageview；记得必须要：

// 将path与getTag存储路径进行比较
   if (imageview.getTag().toString().equals(path))
   {
   imageview.setImageBitmap(bm);
   }

否则会造成图片混乱。

如果没找到，则通过buildTask去新建一个任务，在addTask到任务队列。

buildTask就比较复杂了，因为还涉及到本地和网络，所以我们先看addTask代码：

private synchronized void addTask(Runnable runnable)
  {
    mTaskQueue.add(runnable);
    // if(mPoolThreadHandler==null)wait();
    try
    {
      if (mPoolThreadHandler == null)
        mSemaphorePoolThreadHandler.acquire();
    } catch (InterruptedException e)
    {
    }
    mPoolThreadHandler.sendEmptyMessage(0x110);
  }

很简单，就是runnable加入TaskQueue，与此同时使用mPoolThreadHandler（这个handler还记得么，用于和我们后台线程交互。）去发送一个消息给后台线程，叫它去取出一个任务执行；具体代码：

mPoolThreadHandler = new Handler()
        {
          @Override
          public void handleMessage(Message msg)
          {
            // 线程池去取出一个任务进行执行
            mThreadPool.execute(getTask());

直接使用mThreadPool线程池，然后使用getTask去取一个任务。

/**
   * 从任务队列取出一个方法
   *
   * @return
   */
  private Runnable getTask()
  {
    if (mType == Type.FIFO)
    {
      return mTaskQueue.removeFirst();
    } else if (mType == Type.LIFO)
    {
      return mTaskQueue.removeLast();
    }
    return null;
  }

getTask代码也比较简单，就是根据Type从任务队列头或者尾进行取任务。

现在你会不会好奇，任务里面到底什么代码？其实我们也就剩最后一段代码了buildTask

/**
   * 根据传入的参数，新建一个任务
   *
   * @param path
   * @param imageView
   * @param isFromNet
   * @return
   */
  private Runnable buildTask(final String path, final ImageView imageView,
      final boolean isFromNet)
  {
    return new Runnable()
    {
      @Override
      public void run()
      {
        Bitmap bm = null;
        if (isFromNet)
        {
          File file = getDiskCacheDir(imageView.getContext(),
              md5(path));
          if (file.exists())// 如果在缓存文件中发现
          {
            Log.e(TAG, "find image :" + path + " in disk cache .");
            bm = loadImageFromLocal(file.getAbsolutePath(),
                imageView);
          } else
          {
            if (isDiskCacheEnable)// 检测是否开启硬盘缓存
            {
              boolean downloadState = DownloadImgUtils
                  .downloadImgByUrl(path, file);
              if (downloadState)// 如果下载成功
              {
                Log.e(TAG,
                    "download image :" + path
                        + " to disk cache . path is "
                        + file.getAbsolutePath());
                bm = loadImageFromLocal(file.getAbsolutePath(),
                    imageView);
              }
            } else
            // 直接从网络加载
            {
              Log.e(TAG, "load image :" + path + " to memory.");
              bm = DownloadImgUtils.downloadImgByUrl(path,
                  imageView);
            }
          }
        } else
        {
          bm = loadImageFromLocal(path, imageView);
        }
        // 3、把图片加入到缓存
        addBitmapToLruCache(path, bm);
        refreashBitmap(path, imageView, bm);
        mSemaphoreThreadPool.release();
      } 

    };
  } 

  private Bitmap loadImageFromLocal(final String path,
      final ImageView imageView)
  {
    Bitmap bm;
    // 加载图片
    // 图片的压缩
    // 1、获得图片需要显示的大小
    ImageSize imageSize = ImageSizeUtil.getImageViewSize(imageView);
    // 2、压缩图片
    bm = decodeSampledBitmapFromPath(path, imageSize.width,
        imageSize.height);
    return bm;
  } 

我们新建任务，说明在内存中没有找到缓存的bitmap；我们的任务就是去根据path加载压缩后的bitmap返回即可，然后加入LruCache，设置回调显示。

首先我们判断是否是网络任务？

如果是，首先去硬盘缓存中找一下，（硬盘中文件名为：根据path生成的md5为名称）。

如果硬盘缓存中没有，那么去判断是否开启了硬盘缓存：

开启了的话：下载图片，使用loadImageFromLocal本地加载图片的方式进行加载（压缩的代码前面已经详细说过）；

如果没有开启：则直接从网络获取（压缩获取的代码，前面详细说过）；

如果不是网络图片：直接loadImageFromLocal本地加载图片的方式进行加载

经过上面，就获得了bitmap；然后加入addBitmapToLruCache，refreashBitmap回调显示图片。

/**
   * 将图片加入LruCache
   *
   * @param path
   * @param bm
   */
  protected void addBitmapToLruCache(String path, Bitmap bm)
  {
    if (getBitmapFromLruCache(path) == null)
    {
      if (bm != null)
        mLruCache.put(path, bm);
    }
  }

到此，我们所有的代码就分析完成了；

缓存的图片位置：在SD卡的Android/data/项目packageName/cache中：

不过有些地方需要注意：就是在代码中，你会看到一些信号量的身影：

第一个：mSemaphorePoolThreadHandler = new Semaphore(0); 用于控制我们的mPoolThreadHandler的初始化完成，我们在使用mPoolThreadHandler会进行判空，如果为null，会通过mSemaphorePoolThreadHandler.acquire()进行阻塞；当mPoolThreadHandler初始化结束，我们会调用.release();解除阻塞。

第二个：mSemaphoreThreadPool = new Semaphore(threadCount);这个信号量的数量和我们加载图片的线程个数一致；每取一个任务去执行，我们会让信号量减一；每完成一个任务，会让信号量+1，再去取任务；目的是什么呢？为什么当我们的任务到来时，如果此时在没有空闲线程，任务则一直添加到TaskQueue中，当线程完成任务，可以根据策略去TaskQueue中去取任务，只有这样，我们的LIFO才有意义。

到此，我们的图片加载框架就结束了，你可以尝试下加载本地，或者去加载网络大量的图片，拼一拼加载速度~~~

4、MainActivity

现在是使用的时刻~~

我在MainActivity中，我使用了Fragment，下面我贴下Fragment和布局文件的代码，具体的，大家自己看代码：

package com.example.demo_zhy_18_networkimageloader;
import android.content.Context;
import android.os.Bundle;
import android.support.v4.app.Fragment;
import android.util.Log;
import android.view.LayoutInflater;
import android.view.View;
import android.view.ViewGroup;
import android.widget.ArrayAdapter;
import android.widget.GridView;
import android.widget.ImageView; 

import com.zhy.utils.ImageLoader;
import com.zhy.utils.ImageLoader.Type;
import com.zhy.utils.Images; 

public class ListImgsFragment extends Fragment
{
  private GridView mGridView;
  private String[] mUrlStrs = Images.imageThumbUrls;
  private ImageLoader mImageLoader; 

  @Override
  public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
  {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    mImageLoader = ImageLoader.getInstance(3, Type.LIFO);
  } 

  @Override
  public View onCreateView(LayoutInflater inflater, ViewGroup container,
      Bundle savedInstanceState)
  {
    View view = inflater.inflate(R.layout.fragment_list_imgs, container,
        false);
    mGridView = (GridView) view.findViewById(R.id.id_gridview);
    setUpAdapter();
    return view;
  } 

  private void setUpAdapter()
  {
    if (getActivity() == null || mGridView == null)
      return; 

    if (mUrlStrs != null)
    {
      mGridView.setAdapter(new ListImgItemAdaper(getActivity(), 0,
          mUrlStrs));
    } else
    {
      mGridView.setAdapter(null);
    } 

  } 

  private class ListImgItemAdaper extends ArrayAdapter<String>
  { 

    public ListImgItemAdaper(Context context, int resource, String[] datas)
    {
      super(getActivity(), 0, datas);
      Log.e("TAG", "ListImgItemAdaper");
    } 

    @Override
    public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent)
    {
      if (convertView == null)
      {
        convertView = getActivity().getLayoutInflater().inflate(
            R.layout.item_fragment_list_imgs, parent, false);
      }
      ImageView imageview = (ImageView) convertView
          .findViewById(R.id.id_img);
      imageview.setImageResource(R.drawable.pictures_no);
      mImageLoader.loadImage(getItem(position), imageview, true);
      return convertView;
    } 

  } 

}

可以看到我们在getView中，使用mImageLoader.loadImage一行即完成了图片的加载。

fragment_list_imgs.xml

<GridView xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
  xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
  android:id="@+id/id_gridview"
  android:layout_width="match_parent"
  android:layout_height="match_parent"
  android:horizontalSpacing="3dp"
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