Android加载硬件位图

Bitmap.Config.HARDWARE 介绍

最近在一些内存很低的机器上做应用内存优化，实际上除了排查内存泄漏外，其他常见的方法对快速降低内存占用不太明显。一个应用端的应用，特别是会加载很多图片的应用，大部分内存都用来加载Bitmap了，一张铺面全屏的图片，粗略算算会占用接近8MB的内存（1920x1080x4B），我们可以从减少Bitmap的内存占用入手降低native内存占用，常见的方法是将 inPreferredConfig 从 Bitmap.Config.AGRB8888 改成 Bitmap.Config.RGB565，这样能少一半的内存占用。
在实践时发现在 Android 8.0 API Level 26 后还存在一种叫 Bitmap.Config.HARDWARE 的配置，它的介绍如下：

/**
 * Special configuration, when bitmap is stored only in graphic memory.
 * Bitmaps in this configuration are always immutable.
 *
 * It is optimal for cases, when the only operation with the bitmap is to draw it on a
 * screen.
 */
HARDWARE    (7);

在这种配置下，Bitmap只存在 GPU内存 中，适用于只用于显示的Bitmap。那是不是这部分bitmap内存就不存在native堆中了呢？接下来我们通过实验验证，使用BitmapFactory加载显示一张宽高都是8000px的图片，如果以 AGRB8888 加载，会占用 8000x8000x4B 约等于 244MB 的内存空间，加载的代码如下：

BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();

//使用 AGRB8888
//options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.AGRB8888

//使用 HARDWARE
//options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.HARDWARE;

options.inScaled = false;
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.large, options);
imageview.setImageBitmap(bitmap);

1. 使用AGRB8888加载时profiler memory：
   
2. 使用HARDWARE加载时profiler memory：
   
   可以发现，使用 AGRB8888 时，明显存在两部分大小相等的内存被分配，一部分在native中，对应客户端进程加载这张大图时分配的内存，而另一部分被统计在了 Graphics ，表示为了渲染这张图片和 GPU 共享的显示内存。而使用 HARDWARE 时，在开始加载时native内存会突然激增，之后内存被快速回收，推测是使用解码器解码图片时生成的真正的bitmap，这和使用什么样的 Bitmap.Config 没关系，无论怎么优化也需要先得到这张bitmap才行。之后将bitmap立马上传到GPU显存后立即释放了内存，所以最终会看到只是增大了共享GPU内存，而native内存回归了以前的水平。

所以通过实验证明了使用 HARDWARE 确实可以节约一部分加载图片的内存。

加载硬件位图的源码

以使用BitmapFactory为例：

-> frameworks/base/graphics/java/android/graphics/BitmapFactory.java decodeStream()
  -> frameworks/base/graphics/java/android/graphics/BitmapFactory.java nativeDecodeAsset()
    -> frameworks/base/libs/hwui/jni/BitmapFactory.cpp nativeDecodeAsset()
      -> frameworks/base/libs/hwui/jni/BitmapFactory.cpp doDecode()

在 doDecode 中会调用解码器解码各种格式的图片文件，然后把它们转换成Android中Bitmap，我们这里是加载硬件位图，这个方法中会继续再将Bitmap内存上传到 GPU内存中：

//frameworks/base/libs/hwui/jni/BitmapFactory.cpp doDecode()
static jobject doDecode(JNIEnv* env, std::unique_ptr<SkStreamRewindable> stream,
                        jobject padding, jobject options, jlong inBitmapHandle,
                        jlong colorSpaceHandle) {

    //解码图片......

    if (isHardware) {
        sk_sp<Bitmap> hardwareBitmap = Bitmap::allocateHardwareBitmap(outputBitmap);
        if (!hardwareBitmap.get()) {
            return nullObjectReturn("Failed to allocate a hardware bitmap");
        }
        return bitmap::createBitmap(env, hardwareBitmap.release(), bitmapCreateFlags,
                ninePatchChunk, ninePatchInsets, -1);
    }

allocateHardwareBitmap 的调用栈如下：

-> frameworks/base/libs/hwui/hwui/Bitmap.cpp allocateHardwareBitmap()
  -> frameworks/base/libs/hwui/HardwareBitmapUploader.cpp allocateHardwareBitmap(const SkBitmap& sourceBitmap)
    -> frameworks/base/libs/hwui/HardwareBitmapUploader.cpp  uploadHardwareBitmap()
      -> frameworks/base/libs/hwui/HardwareBitmapUploader.cpp EGLUploader onUploadHardwareBitmap()

最后会在 EGLUploader 这个实现类中正式上传纹理：

bool onUploadHardwareBitmap(const SkBitmap& bitmap, const FormatInfo& format,
                            AHardwareBuffer* ahb) override {
    ATRACE_CALL();

    EGLDisplay display = getUploadEglDisplay();

    LOG_ALWAYS_FATAL_IF(display == EGL_NO_DISPLAY, "Failed to get EGL_DEFAULT_DISPLAY! err=%s",
                        uirenderer::renderthread::EglManager::eglErrorString());
    // We use an EGLImage to access the content of the buffer
    // The EGL image is later bound to a 2D texture
    const EGLClientBuffer clientBuffer = eglGetNativeClientBufferANDROID(ahb);
    AutoEglImage autoImage(display, clientBuffer);
    if (autoImage.image == EGL_NO_IMAGE_KHR) {
        ALOGW("Could not create EGL image, err =%s",
              uirenderer::renderthread::EglManager::eglErrorString());
        return false;
    }

    {
        ATRACE_FORMAT("CPU -> gralloc transfer (%dx%d)", bitmap.width(), bitmap.height());
        EGLSyncKHR fence = mUploadThread->queue().runSync([&]() -> EGLSyncKHR {
            AutoSkiaGlTexture glTexture;
            glEGLImageTargetTexture2DOES(GL_TEXTURE_2D, autoImage.image);
            if (GLUtils::dumpGLErrors()) {
                return EGL_NO_SYNC_KHR;
            }

            // glTexSubImage2D is synchronous in sense that it memcpy() from pointer that we
            // provide.
            // But asynchronous in sense that driver may upload texture onto hardware buffer
            // when we first use it in drawing
            glTexSubImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 0, 0, bitmap.width(), bitmap.height(),
                            format.format, format.type, bitmap.getPixels());
            if (GLUtils::dumpGLErrors()) {
                return EGL_NO_SYNC_KHR;
            }

            EGLSyncKHR uploadFence =
                    eglCreateSyncKHR(eglGetCurrentDisplay(), EGL_SYNC_FENCE_KHR, NULL);
            if (uploadFence == EGL_NO_SYNC_KHR) {
                ALOGW("Could not create sync fence %#x", eglGetError());
            };
            glFlush();
            GLUtils::dumpGLErrors();
            return uploadFence;
        });

        if (fence == EGL_NO_SYNC_KHR) {
            return false;
        }
        EGLint waitStatus = eglClientWaitSyncKHR(display, fence, 0, FENCE_TIMEOUT);
        ALOGE_IF(waitStatus != EGL_CONDITION_SATISFIED_KHR,
                "Failed to wait for the fence %#x", eglGetError());

        eglDestroySyncKHR(display, fence);
    }
    return true;
}

renderthread::EglManager mEglManager;
};

glTexSubImage2D 方法就是将纹理上传到与GPU共享的内存中去的方法。到这里，就认为Bitmap内存已经变成了GPU共享内存了，但还有很多问题，比如 Skbitmap的内存这时哪里去了？一直没找到释放内存的代码。我们滑动布局时，这个共享内存的Bitmap是怎么同步画布移动的？为什么会占用两个文件描述符？这些问题现在暂时没法理解，希望以后有机会。

systrace日志

注意到上面 onUploadHardwareBitmap 有ATRACE日志，抓一段systrace验证下这个过程：

1. 应用进程decode bitmap，可以看到这里直接发起了一次跨进程调用，目的是通知一个专门分配GPU内存的进程（这个应该是手机厂商实现的，不同的机器进程不一样）创建一块内存
   
2. 分配GPU内存的进程，分配了一块内存
   
3. 应用进程调用gl方法
   

Glide加载硬件位图

哈哈不出所料,我能遇到的问题 Glide 一定能帮我解决好了！实际上在Glide v4.1.0 版本中就加入了对硬件位图的支持，之后的迭代版本一直在优化这个功能。我们只需要加载图片时加入
new RequestOption().set(Downsampler.ALLOW_HARDWARE_CONFIG, true); 它就可以自动帮我们加载硬件位图，并且它还帮我们判断了很多异常的情况，比如 1.文件描述符不足 2.EGL还没初始化 3.图片太小不值得😂 4.黑名单机型 等 ，一旦有一项不满足就不会使用硬件位图。
Glide hardwarebitmaps介绍