前言
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在移動(dòng)app開(kāi)發(fā)過(guò)程中,圖片往往是不可或缺的資源。從磁盤(pán)上加載一張圖片,到顯示到屏幕上,中間經(jīng)過(guò)了一些復(fù)雜的過(guò)程,其中非常重要的一步就是對(duì)圖片的解壓縮。下面來(lái)一起看看詳細(xì)的介紹吧
一.圖像從文件到屏幕過(guò)程
通常計(jì)算機(jī)在顯示是CPU與GPU協(xié)同合作完成一次渲染.接下來(lái)我們了解一下CPU/GPU等在這樣一次渲染過(guò)程中,具體的分工是什么?
圖片顯示到屏幕上是CPU與GPU的協(xié)作完成
對(duì)應(yīng)應(yīng)用來(lái)說(shuō),圖片是最占用手機(jī)內(nèi)存的資源,將一張圖片從磁盤(pán)中加載出來(lái),并最終顯示到屏幕上,中間其實(shí)經(jīng)過(guò)了一系列復(fù)雜的處理過(guò)程。
二.圖片加載的工作流程
1、假設(shè)我們使用 +imageWithContentsOfFile: 方法從磁盤(pán)中加載一張圖片,這個(gè)時(shí)候的圖片并沒(méi)有解壓縮;
2、然后將生成的 UIImage 賦值給 UIImageView ;
3、接著一個(gè)隱式的 CATransaction 捕獲到了 UIImageView 圖層樹(shù)的變化;
4、在主線程的下一個(gè) runloop 到來(lái)時(shí),Core Animation 提交了這個(gè)隱式的 transaction ,這個(gè)過(guò)程可能會(huì)對(duì)圖片進(jìn)行 copy 操作,而受圖片是否字節(jié)對(duì)齊等因素的影響,這個(gè) copy 操作可能會(huì)涉及以下部分或全部步驟:
5、渲染流程
我們提到了圖片的解壓縮是一個(gè)非常耗時(shí)的 CPU 操作,并且它默認(rèn)是在主線程中執(zhí)行的。那么當(dāng)需要加載的圖片比較多時(shí),就會(huì)對(duì)我們應(yīng)用的響應(yīng)性造成嚴(yán)重的影響,尤其是在快速滑動(dòng)的列表上,這個(gè)問(wèn)題會(huì)表現(xiàn)得更加突出。
三.為什么要解壓縮圖片
既然圖片的解壓縮需要消耗大量的 CPU 時(shí)間,那么我們?yōu)槭裁催€要對(duì)圖片進(jìn)行解壓縮呢?是否可以不經(jīng)過(guò)解壓縮,而直接將圖片顯示到屏幕上呢?答案是否定的。要想弄明白這個(gè)問(wèn)題,我們首先需要知道什么是位圖
其實(shí),位圖就是一個(gè)像素?cái)?shù)組,數(shù)組中的每個(gè)像素就代表著圖片中的一個(gè)點(diǎn)。我們?cè)趹?yīng)用中經(jīng)常用到的 JPEG 和 PNG 圖片就是位圖
大家可以嘗試
UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"text.png"]; CFDataRef rawData = CGDataProviderCopyData(CGImageGetDataProvider(image.CGImage));
打印rawData,這里就是圖片的原始數(shù)據(jù).
事實(shí)上,不管是 JPEG 還是 PNG 圖片,都是一種壓縮的位圖圖形格式。只不過(guò) PNG 圖片是無(wú)損壓縮,并且支持 alpha 通道,而 JPEG 圖片則是有損壓縮,可以指定 0-100% 的壓縮比。值得一提的是,在蘋(píng)果的 SDK 中專門提供了兩個(gè)函數(shù)用來(lái)生成 PNG 和 JPEG 圖片:
// return image as PNG. May return nil if image has no CGImageRef or invalid bitmap format UIKIT_EXTERN NSData * __nullable UIImagePNGRepresentation(UIImage * __nonnull image); // return image as JPEG. May return nil if image has no CGImageRef or invalid bitmap format. compression is 0(most)..1(least) UIKIT_EXTERN NSData * __nullable UIImageJPEGRepresentation(UIImage * __nonnull image, CGFloat compressionQuality);
因此,在將磁盤(pán)中的圖片渲染到屏幕之前,必須先要得到圖片的原始像素?cái)?shù)據(jù),才能執(zhí)行后續(xù)的繪制操作,這就是為什么需要對(duì)圖片解壓縮的原因。
四.解壓縮原理
既然圖片的解壓縮不可避免,而我們也不想讓它在主線程執(zhí)行,影響我們應(yīng)用的響應(yīng)性,那么是否有比較好的解決方案呢?
我們前面已經(jīng)提到了,當(dāng)未解壓縮的圖片將要渲染到屏幕時(shí),系統(tǒng)會(huì)在主線程對(duì)圖片進(jìn)行解壓縮,而如果圖片已經(jīng)解壓縮了,系統(tǒng)就不會(huì)再對(duì)圖片進(jìn)行解壓縮。因此,也就有了業(yè)內(nèi)的解決方案,在子線程提前對(duì)圖片進(jìn)行強(qiáng)制解壓縮。
而強(qiáng)制解壓縮的原理就是對(duì)圖片進(jìn)行重新繪制,得到一張新的解壓縮后的位圖。其中,用到的最核心的函數(shù)是 CGBitmapContextCreate :
CG_EXTERN CGContextRef __nullable CGBitmapContextCreate(void * __nullable data, size_t width, size_t height, size_t bitsPerComponent, size_t bytesPerRow, CGColorSpaceRef cg_nullable space, uint32_t bitmapInfo) CG_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0, __IPHONE_2_0);
五.YYImage\SDWebImage開(kāi)源框架實(shí)現(xiàn)
用于解壓縮圖片的函數(shù) YYCGImageCreateDecodedCopy 存在于 YYImageCoder 類中,核心代碼如下
CGImageRef YYCGImageCreateDecodedCopy(CGImageRef imageRef, BOOL decodeForDisplay) { ... if (decodeForDisplay) { // decode with redraw (may lose some precision) CGImageAlphaInfo alphaInfo = CGImageGetAlphaInfo(imageRef) & kCGBitmapAlphaInfoMask; BOOL hasAlpha = NO; if (alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedLast || alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedFirst || alphaInfo == kCGImageAlphaLast || alphaInfo == kCGImageAlphaFirst) { hasAlpha = YES; } // BGRA8888 (premultiplied) or BGRX8888 // same as UIGraphicsBeginImageContext() and -[UIView drawRect:] CGBitmapInfo bitmapInfo = kCGBitmapByteOrder32Host; bitmapInfo |= hasAlpha ? kCGImageAlphaPremultipliedFirst : kCGImageAlphaNoneSkipFirst; CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL, width, height, 8, 0, YYCGColorSpaceGetDeviceRGB(), bitmapInfo); if (!context) return NULL; CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), imageRef); // decode CGImageRef newImage = CGBitmapContextCreateImage(context); CFRelease(context); return newImage; } else { ... } }
它接受一個(gè)原始的位圖參數(shù) imageRef ,最終返回一個(gè)新的解壓縮后的位圖 newImage ,中間主要經(jīng)過(guò)了以下三個(gè)步驟:
事實(shí)上,SDWebImage 中對(duì)圖片的解壓縮過(guò)程與上述完全一致,只是傳遞給 CGBitmapContextCreate 函數(shù)的部分參數(shù)存在細(xì)微的差別
性能對(duì)比:
總結(jié)
1、圖片文件只有在確認(rèn)要顯示時(shí),CPU才會(huì)對(duì)齊進(jìn)行解壓縮.因?yàn)榻鈮菏欠浅O男阅艿氖虑?解壓過(guò)的圖片就不會(huì)重復(fù)解壓,會(huì)緩存起來(lái).
2、圖片渲染到屏幕的過(guò)程: 讀取文件->計(jì)算Frame->圖片解碼->解碼后紋理圖片位圖數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線交給GPU->GPU獲取圖片F(xiàn)rame->頂點(diǎn)變換計(jì)算->光柵化->根據(jù)紋理坐標(biāo)獲取每個(gè)像素點(diǎn)的顏色值(如果出現(xiàn)透明值需要將每個(gè)像素點(diǎn)的顏色*透明度值)->渲染到幀緩存區(qū)->渲染到屏幕
3、面試中如果能按照這個(gè)邏輯闡述,應(yīng)該沒(méi)有大的問(wèn)題.不過(guò),如果細(xì)問(wèn)到離屏渲染和渲染中的細(xì)節(jié)處理.就需要掌握OpenGL ES/Metal 這個(gè)2個(gè)圖形處理API. 面試過(guò)程可能會(huì)遇到不在自己技術(shù)能力范圍問(wèn)題,盡量知之為知之不知為不知.
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,謝謝大家對(duì)創(chuàng)新互聯(lián)的支持。
文章名稱:iOS中圖片的解壓縮到渲染過(guò)程詳解
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