Android App中实现图片异步加载的实例分享

2022-06-06 08:41

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一、概述
一般大量图片的加载，比如GridView实现手机的相册功能，一般会用到LruCache，线程池，任务队列等；那么异步消息处理可以用哪呢？
1、用于UI线程当Bitmap加载完成后更新ImageView
2、在图片加载类初始化时，我们会在一个子线程中维护一个Loop实例，当然子线程中也就有了MessageQueue，Looper会一直在那loop停着等待消息的到达，当有消息到达时，从任务队列按照队列调度的方式（FIFO,LIFO等），取出一个任务放入线程池中进行处理。
简易的一个流程：当需要加载一张图片，首先把加载图片加入任务队列，然后使用loop线程（子线程）中的hander发送一个消息，提示有任务到达，loop()（子线程）中会接着取出一个任务，去加载图片，当图片加载完成，会使用UI线程的handler发送一个消息去更新UI界面。
说了这么多，大家估计也觉得云里来雾里去的，下面看实际的例子。

二、图库功能的实现
该程序首先扫描手机中所有包含图片的文件夹，最终选择图片最多的文件夹，使用GridView显示其中的图片

1、布局文件


<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" 
 xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" 
 android:layout_width="match_parent" 
 android:layout_height="match_parent" > 
 <GridView 
  android:id="@+id/id_gridView" 
  android:layout_width="match_parent" 
  android:layout_height="match_parent" 
  android:cacheColorHint="@android:color/transparent" 
  android:columnWidth="90dip" 
  android:gravity="center" 
  android:horizontalSpacing="20dip" 
  android:listSelector="@android:color/transparent" 
  android:numColumns="auto_fit" 
  android:stretchMode="columnWidth" 
  android:verticalSpacing="20dip" > 
 </GridView> 
</RelativeLayout>

布局文件相当简单就一个GridView
2、MainActivity


package com.example.zhy_handler_imageloader; 
import java.io.File; 
import java.io.FilenameFilter; 
import java.util.Arrays; 
import java.util.HashSet; 
import java.util.List; 
import android.app.Activity; 
import android.app.ProgressDialog; 
import android.content.ContentResolver; 
import android.database.Cursor; 
import android.net.Uri; 
import android.os.Bundle; 
import android.os.Environment; 
import android.os.Handler; 
import android.provider.MediaStore; 
import android.widget.GridView; 
import android.widget.ImageView; 
import android.widget.ListAdapter; 
import android.widget.Toast; 
public class MainActivity extends Activity 
{ 
 private ProgressDialog mProgressDialog; 
 private ImageView mImageView; 
  
 private int mPicsSize; 
  
 private File mImgDir; 
  
 private List<String> mImgs; 
 private GridView mGirdView; 
 private ListAdapter mAdapter; 
  
 private HashSet<String> mDirPaths = new HashSet<String>(); 
 private Handler mHandler = new Handler() 
 { 
  public void handleMessage(android.os.Message msg) 
  { 
   mProgressDialog.dismiss(); 
   mImgs = Arrays.asList(mImgDir.list(new FilenameFilter() 
   { 
    @Override 
    public boolean accept(File dir, String filename) 
    { 
     if (filename.endsWith(".jpg")) 
      return true; 
     return false; 
    } 
   })); 
    
   mAdapter = new MyAdapter(getApplicationContext(), mImgs, 
     mImgDir.getAbsolutePath()); 
   mGirdView.setAdapter(mAdapter); 
  }; 
 }; 
 @Override 
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) 
 { 
  super.onCreate(savedInstanceState); 
  setContentView(R.layout.activity_main); 
  mGirdView = (GridView) findViewById(R.id.id_gridView); 
  getImages(); 
 } 
  
 private void getImages() 
 { 
  if (!Environment.getExternalStorageState().equals( 
    Environment.MEDIA_MOUNTED)) 
  { 
   Toast.makeText(this, "暂无外部存储", Toast.LENGTH_SHORT).show(); 
   return; 
  } 
  // 显示进度条 
  mProgressDialog = ProgressDialog.show(this, null, "正在加载..."); 
  new Thread(new Runnable() 
  { 
   @Override 
   public void run() 
   { 
    Uri mImageUri = MediaStore.Images.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI; 
    ContentResolver mContentResolver = MainActivity.this 
      .getContentResolver(); 
    // 只查询jpeg和png的图片 
    Cursor mCursor = mContentResolver.query(mImageUri, null, 
      MediaStore.Images.Media.MIME_TYPE + "=? or " 
        + MediaStore.Images.Media.MIME_TYPE + "=?", 
      new String[] { "image/jpeg", "image/png" }, 
      MediaStore.Images.Media.DATE_MODIFIED); 
    while (mCursor.moveToNext()) 
    { 
     // 获取图片的路径 
     String path = mCursor.getString(mCursor 
       .getColumnIndex(MediaStore.Images.Media.DATA)); 
     // 获取该图片的父路径名 
     File parentFile = new File(path).getParentFile(); 
     String dirPath = parentFile.getAbsolutePath(); 
     //利用一个HashSet防止多次扫描同一个文件夹（不加这个判断，图片多起来还是相当恐怖的~~） 
     if(mDirPaths.contains(dirPath)) 
     { 
      continue; 
     } 
     else 
     { 
      mDirPaths.add(dirPath); 
     } 
     int picSize = parentFile.list(new FilenameFilter() 
     { 
      @Override 
      public boolean accept(File dir, String filename) 
      { 
       if (filename.endsWith(".jpg")) 
        return true; 
       return false; 
      } 
     }).length; 
     if (picSize > mPicsSize) 
     { 
      mPicsSize = picSize; 
      mImgDir = parentFile; 
     } 
    } 
    mCursor.close(); 
    //扫描完成，辅助的HashSet也就可以释放内存了 
    mDirPaths = null ; 
    // 通知Handler扫描图片完成 
    mHandler.sendEmptyMessage(0x110); 
   } 
  }).start(); 
 } 
}

MainActivity也是比较简单的，使用ContentProvider辅助，找到图片最多的文件夹后，直接handler去隐藏ProgressDialog，然后初始化数据，适配器等；
但是稍微注意一下：
（1）在扫描图片时，使用了一个临时的HashSet保存扫描过的文件夹，这样可以有效的避免重复扫描。比如，我手机中有个文件夹下面有3000多张图片，如果不判断则会扫描这个文件夹3000多次，处理器时间以及内存的消耗还是很可观的。
（2）在适配器中，保存List<String>的时候，考虑只保存图片的名称，路径单独作为变量传入。一般情况下，图片的路径比图片名长很多，加入有3000张图片，路径长度30，图片平均长度10，则List<String>保存完成路径需要长度为：（30+10）*3000 = 120000 ; 而单独存储只需要：30+10*3000 = 30030 ；图片越多，节省的内存越客观；
总之，尽可能的去减少内存的消耗，这些都是很容易做到的~

3、GridView的适配器


package com.example.zhy_handler_imageloader; 
import java.util.List; 
import android.content.Context; 
import android.view.LayoutInflater; 
import android.view.View; 
import android.view.ViewGroup; 
import android.widget.BaseAdapter; 
import android.widget.ImageView; 
import com.zhy.utils.ImageLoader; 
public class MyAdapter extends BaseAdapter 
{ 
 private Context mContext; 
 private List<String> mData; 
 private String mDirPath; 
 private LayoutInflater mInflater; 
 private ImageLoader mImageLoader; 
 public MyAdapter(Context context, List<String> mData, String dirPath) 
 { 
  this.mContext = context; 
  this.mData = mData; 
  this.mDirPath = dirPath; 
  mInflater = LayoutInflater.from(mContext); 
  mImageLoader = ImageLoader.getInstance(); 
 } 
 @Override 
 public int getCount() 
 { 
  return mData.size(); 
 } 
 @Override 
 public Object getItem(int position) 
 { 
  return mData.get(position); 
 } 
 @Override 
 public long getItemId(int position) 
 { 
  return position; 
 } 
 @Override 
 public View getView(int position, View convertView, final ViewGroup parent) 
 { 
  ViewHolder holder = null; 
  if (convertView == null) 
  { 
   holder = new ViewHolder(); 
   convertView = mInflater.inflate(R.layout.grid_item, parent, 
     false); 
   holder.mImageView = (ImageView) convertView 
     .findViewById(R.id.id_item_image); 
   convertView.setTag(holder); 
  } else 
  { 
   holder = (ViewHolder) convertView.getTag(); 
  } 
  holder.mImageView 
    .setImageResource(R.drawable.friends_sends_pictures_no); 
  //使用Imageloader去加载图片 
  mImageLoader.loadImage(mDirPath + "/" + mData.get(position), 
    holder.mImageView); 
  return convertView; 
 } 
 private final class ViewHolder 
 { 
  ImageView mImageView; 
 } 
}

可以看到与传统的适配器的写法基本没有什么不同之处，甚至在getView里面都没有出现常见的回调（findViewByTag~用于防止图片的错位）；仅仅多了一行代码：


mImageLoader.loadImage(mDirPath + "/" + mData.get(position),holder.mImageView);

是不是用起来还是相当爽的，所有需要处理的细节都被封装了。

4、ImageLoader
现在才到了关键的时刻，我们封装的ImageLoader类，当然我们的异步消息处理机制也出现在其中。
首先是一个懒加载的单例


 
 public static ImageLoader getInstance() 
 { 
  if (mInstance == null) 
  { 
   synchronized (ImageLoader.class) 
   { 
    if (mInstance == null) 
    { 
     mInstance = new ImageLoader(1, Type.LIFO); 
    } 
   } 
  } 
  return mInstance; 
 }

没啥说的，直接调用私有的构造方法，可以看到，默认传入了1（线程池中线程的数量），和LIFO（队列的工作方式）


private ImageLoader(int threadCount, Type type) 
 { 
  init(threadCount, type); 
 } 
 private void init(int threadCount, Type type) 
 { 
  // loop thread 
  mPoolThread = new Thread() 
  { 
   @Override 
   public void run() 
   { 
    try 
    { 
     // 请求一个信号量 
     mSemaphore.acquire(); 
    } catch (InterruptedException e) 
    { 
    } 
    Looper.prepare(); 
    mPoolThreadHander = new Handler() 
    { 
     @Override 
     public void handleMessage(Message msg) 
     { 
      mThreadPool.execute(getTask()); 
      try 
      { 
       mPoolSemaphore.acquire(); 
      } catch (InterruptedException e) 
      { 
      } 
     } 
    }; 
    // 释放一个信号量 
    mSemaphore.release(); 
    Looper.loop(); 
   } 
  }; 
  mPoolThread.start(); 
  // 获取应用程序最大可用内存 
  int maxMemory = (int) Runtime.getRuntime().maxMemory(); 
  int cacheSize = maxMemory / 8; 
  mLruCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) 
  { 
   @Override 
   protected int sizeOf(String key, Bitmap value) 
   { 
    return value.getRowBytes() * value.getHeight(); 
   }; 
  }; 
  mThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(threadCount); 
  mPoolSemaphore = new Semaphore(threadCount); 
  mTasks = new LinkedList<Runnable>(); 
  mType = type == null ? Type.LIFO : type; 
 }

然后在私有构造里面调用了我们的init方法，在这个方法的开始就创建了mPoolThread这个子线程，在这个子线程中我们执行了Looper.prepare,初始化mPoolThreadHander，Looper.loop；如果看过上篇博客，一定知道，此时在这个子线程中维护了一个消息队列，且这个子线程会进入一个无限读取消息的循环中，而mPoolThreadHander这个handler发送的消息会直接发送至此线程中的消息队列。然后看mPoolThreadHander中handleMessage的方法，直接调用了getTask方法取出一个任务，然后放入线程池去执行。如果你比较细心，可能会发现里面还有一些信号量的操作的代码。简单说一下mSemaphore（信号数为1）的作用，由于mPoolThreadHander实在子线程初始化的，所以我在初始化前调用了mSemaphore.acquire去请求一个信号量，然后在初始化完成后释放了此信号量，我为什么这么做呢？因为在主线程可能会立即使用到mPoolThreadHander，但是mPoolThreadHander是在子线程初始化的，虽然速度很快，但是我也不能百分百的保证，主线程使用时已经初始化结束，为了避免空指针异常，所以我在主线程需要使用的时候，是这么调用的：


 
 private synchronized void addTask(Runnable runnable) 
 { 
  try 
  { 
   // 请求信号量，防止mPoolThreadHander为null 
   if (mPoolThreadHander == null) 
    mSemaphore.acquire(); 
  } catch (InterruptedException e) 
  { 
  } 
  mTasks.add(runnable); 
  mPoolThreadHander.sendEmptyMessage(0x110); 
 }

如果mPoolThreadHander没有初始化完成，则会去acquire一个信号量，其实就是去等待mPoolThreadHander初始化完成。如果对此感兴趣的，可以将关于mSemaphore的代码注释，然后在初始化mPoolThreadHander使用Thread.sleep去暂停1秒，就会发现这样的错误。
初始化结束，就会在getView中调用


mImageLoader.loadImage(mDirPath + "/" + mData.get(position),holder.mImageView);

方法了，所以我们去看loadImage方法吧


 
 public void loadImage(final String path, final ImageView imageView) 
 { 
  // set tag 
  imageView.setTag(path); 
  // UI线程 
  if (mHandler == null) 
  { 
   mHandler = new Handler() 
   { 
    @Override 
    public void handleMessage(Message msg) 
    { 
     ImgBeanHolder holder = (ImgBeanHolder) msg.obj; 
     ImageView imageView = holder.imageView; 
     Bitmap bm = holder.bitmap; 
     String path = holder.path; 
     if (imageView.getTag().toString().equals(path)) 
     { 
      imageView.setImageBitmap(bm); 
     } 
    } 
   }; 
  } 
  Bitmap bm = getBitmapFromLruCache(path); 
  if (bm != null) 
  { 
   ImgBeanHolder holder = new ImgBeanHolder(); 
   holder.bitmap = bm; 
   holder.imageView = imageView; 
   holder.path = path; 
   Message message = Message.obtain(); 
   message.obj = holder; 
   mHandler.sendMessage(message); 
  } else 
  { 
   addTask(new Runnable() 
   { 
    @Override 
    public void run() 
    { 
     ImageSize imageSize = getImageViewWidth(imageView); 
     int reqWidth = imageSize.width; 
     int reqHeight = imageSize.height; 
     Bitmap bm = decodeSampledBitmapFromResource(path, reqWidth, 
       reqHeight); 
     addBitmapToLruCache(path, bm); 
     ImgBeanHolder holder = new ImgBeanHolder(); 
     holder.bitmap = getBitmapFromLruCache(path); 
     holder.imageView = imageView; 
     holder.path = path; 
     Message message = Message.obtain(); 
     message.obj = holder; 
     // Log.e("TAG", "mHandler.sendMessage(message);"); 
     mHandler.sendMessage(message); 
     mPoolSemaphore.release(); 
    } 
   }); 
  } 
 }

这段代码比较长，当然也是比较核心的代码了
10-29行：首先将传入imageView设置了path，然在初始化了一个mHandler用于设置imageView的bitmap，注意此时在UI线程，也就是这个mHandler发出的消息，会在UI线程中调用。可以看到在handleMessage中，我们从消息中取出ImageView，bitmap，path；然后将path与imageView的tag进行比较，防止图片的错位，最后设置bitmap;
31行：我们首先去从LruCache中去查找是否已经缓存了此图片
32-40：如果找到了，则直接使用mHandler去发送消息，这里使用了一个ImgBeanHolder去封装了ImageView，Bitmap，Path这三个对象。然后更新执行handleMessage代码去更新UI
43-66行：如果没有存在缓存中，则创建一个Runnable对象作为任务，去执行addTask方法加入任务队列
49行：getImageViewWidth根据ImageView获取适当的图片的尺寸，用于后面的压缩图片，代码按顺序贴下下面
54行：会根据计算的需要的宽和高，对图片进行压缩。代码按顺序贴下下面
56行：将压缩后的图片放入缓存
58-64行，创建消息，使用mHandler进行发送，更新UI


 
 private ImageSize getImageViewWidth(ImageView imageView) 
 { 
  ImageSize imageSize = new ImageSize(); 
  final DisplayMetrics displayMetrics = imageView.getContext() 
    .getResources().getDisplayMetrics(); 
  final LayoutParams params = imageView.getLayoutParams(); 
  int width = params.width == LayoutParams.WRAP_CONTENT ? 0 : imageView 
    .getWidth(); // Get actual image width 
  if (width <= 0) 
   width = params.width; // Get layout width parameter 
  if (width <= 0) 
   width = getImageViewFieldValue(imageView, "mMaxWidth"); // Check 
                 // maxWidth 
                 // parameter 
  if (width <= 0) 
   width = displayMetrics.widthPixels; 
  int height = params.height == LayoutParams.WRAP_CONTENT ? 0 : imageView 
    .getHeight(); // Get actual image height 
  if (height <= 0) 
   height = params.height; // Get layout height parameter 
  if (height <= 0) 
   height = getImageViewFieldValue(imageView, "mMaxHeight"); // Check 
                  // maxHeight 
                  // parameter 
  if (height <= 0) 
   height = displayMetrics.heightPixels; 
  imageSize.width = width; 
  imageSize.height = height; 
  return imageSize; 
 } 
 
 private Bitmap decodeSampledBitmapFromResource(String pathName, 
   int reqWidth, int reqHeight) 
 { 
  // 第一次解析将inJustDecodeBounds设置为true，来获取图片大小 
  final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options(); 
  options.inJustDecodeBounds = true; 
  BitmapFactory.decodeFile(pathName, options); 
  // 调用上面定义的方法计算inSampleSize值 
  options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth, 
    reqHeight); 
  // 使用获取到的inSampleSize值再次解析图片 
  options.inJustDecodeBounds = false; 
  Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(pathName, options); 
  return bitmap; 
 }

接下来看AddTask的代码：


 
 private synchronized void addTask(Runnable runnable) 
 { 
  try 
  { 
   // 请求信号量，防止mPoolThreadHander为null 
   if (mPoolThreadHander == null) 
    mSemaphore.acquire(); 
  } catch (InterruptedException e) 
  { 
  } 
  mTasks.add(runnable); 
  mPoolThreadHander.sendEmptyMessage(0x110); 
 }

可以看到，简单把任务放入任务队列，然后使用mPoolThreadHander发送一个消息到后台的loop中，后台的loop会取出消息执行：


mThreadPool.execute(getTask());

execute执行的就是上面分析的Runnable中的run方法了。
注意一下：上述代码中还会看到mPoolSemaphore这个信号量的身影，说下用处；因为调用addTask之后，会直接去从任务队列取出一个任务，放入线程池，由于线程池内部其实也维持着一个队列，那么”从任务队列取出一个任务”这个动作会瞬间完成，直接加入线程池维护的队列中；这样会造成比如用户设置了调度队列为LIFO，但是由于”从任务队列取出一个任务”这个动作会瞬间完成，队列中始终维持在空队列的状态，所以让用户感觉LIFO根本没有效果；所以我按照用户设置线程池工作线程的数量设置了一个信号量，这样在保证任务执行完后，才会从任务队列去取任务，使得LIFO有着很好的效果；有兴趣的可以注释了所有的mPoolSemaphore代码，测试下就明白了。
到此代码基本介绍完毕。细节还是很多的，后面会附上源码，有兴趣的研究下代码，没有兴趣的，可以运行下代码，如果感觉流畅性不错，体验不错，可以作为工具类直接使用，使用也就getView里面一行代码。

贴一下效果图，我手机最多的文件夹大概3000张图片，加载速度还是相当相当流畅的：

真机录的，有点丢帧，注意看效果图，中间我疯狂拖动滚动条，但是图片基本还是瞬间显示的。
说一下，FIFO如果设置为这个模式，在控件中不做处理的话，用户拉的比较慢效果还是不错的，但是用户手机如果有个几千张，瞬间拉到最后，最后一屏图片的显示可能需要喝杯茶了~当然了，大家可以在控件中做处理，要么，拖动的时候不去加载图片，停在来再加载。或者，当手机抬起，给了一个很大的加速度，屏幕还是很快的滑动时停止加载，停下时加载图片。
LIFO这个模式可能用户体验会好很多，不管用户拉多块，最终停下来的那一屏图片都会瞬间显示~
最后掰一掰使用异步消息处理机制作为背后的子线程的好处，其实直接用一个子线程也可以实现，但是，这个子线程run中可能需要while(true）然后每隔200毫秒甚至更短的时间去查询任务队列是否有任务，没有则Thread.sleep，然后再去查询；这样如果长时间没有去添加任务，这个线程依然会不断的去查询；
而异步消息机制，只有在发送消息时才会去执行，当然更准确；当长时间没有任务到达时，也不会去查询，会一直阻塞在这；还有一点，这个机制Android内部实现的，怎么也比我们搞个Thread稳定性、效率高吧~

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