- 原文連結:Introducing Fresco: A new image library for Android
- 譯者 : ZhaoKaiQiang
- 校對者: Chaossss
- 校對者: bboyfeiyu
- 校對者: BillionWang
在Android裝置上面，快速高效的顯示圖檔是極為重要的。過去的幾年裡，我們在如何高效的存儲圖像這方面遇到了很多問題。圖檔太大，但是手機的 記憶體卻很小。每一個像素的R、G、B和alpha通道總共要占用4byte的空間。如果手機的螢幕是480*800,那麼一張螢幕大小的圖檔就要占用 1.5M的記憶體。手機的記憶體通常很小，特别是Android裝置還要給各個應用配置設定記憶體。在某些裝置上，分給Facebook App的記憶體僅僅有16MB。一張圖檔就要占據其記憶體的十分之一。
當你的App記憶體溢出會發生什麼呢？它當然會崩潰！我們開發了一個庫來解決這個問題，我們叫它Fresco。它可以管理使用到的圖檔和記憶體，從此App不再崩潰。
記憶體區
為了了解Facebook到底做了什麼工作，在此之前我們需要了解在Android可以使用的堆記憶體之間的差別。Android中每個App的 Java堆記憶體大小都是被嚴格的限制的。每個對象都是使用Java的new在堆記憶體執行個體化，這是記憶體中相對安全的一塊區域。記憶體有垃圾回收機制，是以當 App不在使用記憶體的時候，系統就會自動把這塊記憶體回收。
不幸的是，記憶體進行垃圾回收的過程正是問題所在。當記憶體進行垃圾回收時，記憶體不僅僅進行了垃圾回收，還把 Android 應用完全終止了。這也是使用者在使用 App 時最常見的卡頓或短暫假死的原因之一。這會讓正在使用 App 的使用者非常郁悶，然後他們可能會焦躁地滑動螢幕或者點選按鈕，但 App 唯一的響應就是：在 App 恢複正常之前，請求使用者耐心等待
相比之下，Native堆是由C++程式的new進行配置設定的。在Native堆裡面有更多可用記憶體，App隻被裝置的實體可用記憶體限制，而且沒有垃圾回收機制或其他東西拖後腿。但是c++程式員必須自己回收所配置設定的每一塊記憶體，否則就會造成記憶體洩露，最終導緻程式崩潰。
Android有另外一種記憶體區域，叫做Ashmem。它操作起來更像Native堆，但是也有額外的系統調用。Android 在操作 Ashmem 堆時，會把該堆中存有資料的記憶體區域從 Ashmem 堆中抽取出來，而不是把它釋放掉，這是一種弱記憶體釋放模式；被抽取出來的這部分記憶體隻有當系統真正需要更多的記憶體時（系統記憶體不夠用）才會被釋放。當 Android 把被抽取出來的這部分記憶體放回 Ashmem 堆，隻要被抽取的記憶體空間沒有被釋放，之前的資料就會恢複到相應的位置。
可消除的Bitmap
Ashmem不能被Java應用直接處理，但是也有一些例外，圖檔就是其中之一。當你建立一張沒有經過壓縮的Bitmap的時候，Android的API允許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。不管發生什麼，垃圾回收器都不會自動回收這些 Bitmap。當 Android 繪制系統在渲染這些圖檔，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。如果一個被抽取的圖檔需要再繪制一次，系統僅僅需要把它再解碼一次，這個操作非常迅速。
這聽起來像一個完美的解決方案，但是問題是Bitmap解碼的操作是運作在UI線程的。Bitmap解碼是非常消耗CPU資源的，當消耗過大時會引起UI阻塞。因為這個原因，是以Google不推薦使用這個特性。 現在它們推薦使用另外一個特性——inBitmap。但是這個特性直到Android3.0之後才被支援。即使是這樣，這個特性也不是非常有用，除非 App 裡的所有圖檔大小都相同，這對Fackbook來說顯然是不适用的。一直到4.4版本，這個限制才被移除了。但我們需要的是能夠運作在 Android 2.3 - 最新版本中的通用解決方案。
自力更生
對于上面提到的“解碼操作緻使 UI 假死”的問題，我們找到了一種同時使 UI 顯示和記憶體管理都表現良好的解決方法。如果我們在 UI 線程進行渲染之前把被抽取的記憶體區域放回到原來的位置，并確定它再也不會被抽取，那我們就可以把這些圖檔放在 Ashmem 裡，同時不會出現 UI 假死的問題。幸運的是，Android 的 NDK 中有一個函數可以完美地實作這個需求，名字叫做 AndroidBitmap_lockPixels。這個函數最初的目的就是：在調用 unlockPixels 再次抽取記憶體區域後被執行。
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。如果我們隻調用lockPixels而不調用對應的unlockPixels，那麼我們就 可以在Java的堆記憶體裡面建立一個記憶體安全的圖像，并且不會導緻UI線程加載緩慢。隻需要幾行c++代碼，我們就完美的解決了這個問題。
用C++的思想寫Java代碼
就像《蜘蛛俠》裡面說的：“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 内置的清除機制處理，這使得使用它們可能會造成記憶體洩露。是以我們隻能靠自己啦。
在c++中,通常的解決方案是建立智能指針類,實作引用計數。這些需要利用到c++的語言特性——拷貝構造函數、指派操作符和确定的析構函數。這種文法在Java之中不存在，因為垃圾回收器能夠處理這一切。是以我們必須以某種方式在Java中實作C++的這些保證機制。
我們建立了兩個類去完成這件事。其中一個叫做“SharedReference”，它有addReference和deleteReference 兩個方法，調用者調用時必須采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開發者去調用這些方法是很容易出錯的。Java語言就是為了避免做這樣的事情的！是以SharedReference之 上,我們建構了CloseableReference類。它不僅實作了Java的Closeable接口,而且也實作了Cloneable接口。它的構造 器和clone()方法會調用addReference()，而close()方法會調用deleteReference()。是以Java開發者需要遵 守下面兩條簡單的的規則：
- 在配置設定CloseableReference新對象的時候,調用.clone()。
- 在超出作用域範圍的時候，調用.close()，這通常是在finally代碼塊中。
這些規則可以有效地防止記憶體洩漏,并讓我們在像Fackbook的Android用戶端這種大型的Java程式中享受Native記憶體管理和通信。
不僅僅是加載程式，它是一個管道
在移動裝置上顯示圖檔需要很多的步驟：
幾個優秀的開源庫都是按照這個順序執行的，比如 Picasso,Universal Image Loader,Glide和 Volley等等。上面這些開源庫為Android的發展做出了非常重要的貢獻。我們相信Fresco在幾個重要方面會表現的更好。
我們的不同之處在于把上面的這些步驟看作是管道，而不僅僅是加載器。每一個步驟和其他方面應該是盡可能獨立的，把資料和參數傳遞進去，然後産生一個 輸出，就這麼簡單。它應該可以做一些操作，不管是并行還是串行。一些操作隻能在特性條件下才能執行。一些有特殊要求的線上程上執行。除此之外，當我們考慮 改進圖像的時候，所有的圖檔就會變得非常複雜。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檔，甚至經常是在圖檔沒有完全 下載下傳完之前。
不要煩惱，擁抱stream
在Java中，異步代碼曆來都是通過Future機制來執行的。在另外的線程裡面代碼被送出執行，然後一個類似Future的對象可以檢查執行的結 果是不是已經完成了。但是，這隻在假設隻有一種結果的情況下行得通。在處理漸進的圖像的時候，我們希望可以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，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可以從DataSource擷取到進行中和處理完畢的結果，并且提供了很 簡單的方法來區分。因為我們需要非常頻繁的處理這些對象，是以必須有一個明确的close調用，幸運的是，DataSource本身就是 Closeable。
在背景，每一個箱子上面都實作了一個叫做“生産者/消費者”的新架構。在這個問題是，我們是從ReactiveX擷取的靈感。我們的系統擁有和RxJava相似的接口，但是更加适合移動裝置，并且有内置的對Closeables的支援。
保持簡單的接口。Producer隻有一個叫做produceResults的方法，這個方法需要一個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，那麼它看起來應該是這個樣子：
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這可以使我們把非常複雜的步驟串起來，同時也可以保持他們邏輯的獨立性。
動畫全覆寫
使用Facebook的人都非常喜歡Stickers，因為它可以以動畫形式存儲GIF和Web格式。如果支援這些格式，就需要面臨新的挑戰。因為 每一個動畫都是由不止一張圖檔組成的，你需要解碼每一張圖檔，存儲在記憶體裡，然後顯示出來。對于大一點的動畫，把每一幀圖檔放在記憶體是不可行的。
我們建立了AnimatedDrawable,一個強大的可以呈現動畫的Drawable,同時支援GIF和WebP格式。 AnimatedDrawable實作标準的Android Animatable接口,是以調用者可以随意的啟動或者停止動畫。為了優化記憶體使用，如果圖檔足夠小的時候，我們就在記憶體裡面緩存這些圖檔，但是如果太 大，我們可以迅速的解碼這些圖檔。這些行為調用者是完全可控的。
所有的背景都用c++代碼實作。我們保持一份解碼資料和中繼資料解析,如寬度和高度。我們引用技術資料，它允許多個Java端的Drawables同時通路一個WebP圖像。
如何去愛你？我來告訴你...
當一張圖檔從網絡上下載下傳下來之後，我們想顯示一張占位圖。如果下載下傳失敗了，我們就會顯示一個錯誤标志。當圖檔加載完之後，我們有一個漸變動畫。通過 使用硬體加速，我們可以按比例放縮，或者是矩陣變換成我們想要的大小然後渲染。我們不總是按照圖檔的中心進行放縮，那麼我們可以自己定義放縮的聚焦點。有 些時候，我們想顯示圓角甚至是圓形的圖檔。所有的這些操作都應該是迅速而平滑的。
我們之前的實作是使用Android的View對象——時機到了，可以使用ImageView替換出占位的View。這個操作是非常慢的。改變 View會讓Android強制重新整理整個布局，當使用者滑動的時候，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, 它可以迅速的被替換。
是以我們建立了Drawee。這是一個像MVC架構的圖檔顯示架構。該模型被稱為DraweeHierarchy。它被實作為Drawables的一個層，對于底層的圖像而言，每一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配接到圖像上——或者是其他的圖檔加載庫——并且處理背景的圖檔操作。他們從管道接收事件并決定如何處理他們。他們控制DraweeHierarchy實際上的操作——無論是占位圖檔,錯誤條件或是完成的圖檔。
DraweeViews 的功能不多,但都是至關重要的。他們監聽Android的View不再顯示在螢幕上的系統事件。當圖檔離開螢幕的時候,DraweeView可以告訴 DraweeController關閉使用的圖像資源。這可以避免記憶體洩露。此外,如果它已經不在螢幕範圍内的話，控制器會告訴圖檔管道取消網絡請求。因 此，像Fackbook那樣滾動一長串的圖檔的時候，不會頻繁的網絡請求。
通過這些努力，顯示圖檔的辛苦操作一去不複返了。調用代碼隻需要執行個體化一個DraweeView,然後指定一個URI和其他可選的參數就可以了。剩下的一切都會自動完成。開發人員不需要擔心管理圖像記憶體，或更新圖像流。Fresco為他們把一切都做了。
Fresco
完成這個圖像顯示和操作複雜的工具庫之後,我們想要把它分享到Android開發者社群。我們很高興的宣布，從今天起，這個項目已經作為開源代碼了！
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。我們許多偉大的藝術家使用這種名字,從意大利文藝複興時期的大師拉斐爾到壁畫藝術家斯裡 蘭卡。我們并不是假裝達到這個偉大的水準，我們真的希望Android開發者能像我們當初享受建立這個開源庫的過程一樣，非常享受的使用它。
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Fresco中文文檔
轉自：http://android.jobbole.com/80922/
![與專家面對面：Android開發入門問與答[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)