by Will of TinyLab.org
2015/04/21
最初发表：泰晓科技 – 聚焦嵌入式 Linux，追本溯源，见微知著！
原文链接：Android加载不同DPI资源与内存消耗之间的关系
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Android 设备在物理尺寸和屏幕密度上都有很大的不同，为了简化多设备的设计方案，就是设定一套分级标准。屏幕密度上的分级标准就是：LDPI、MDPI、HDPI、XHDPI，也就是各种大小的 DPI(Dots per inch)。DPI 就是屏幕像素密度的衡量标准。
现在进入正题。
Q：不少公司出于简化设计和研发的目的，往往在方案中只使用一套 DPI 资源，这样做可不可行呢？
A：Android 有一套加载资源的规则，如果对应的 DPI 文件夹不存在要用的资源就会按照规则去找其它的DPI 文件夹，如果最终能找到就可以使用。所以上述方案是“可行的”-- 可以正常运行不报错的。那可行性的另一个方面就是对性能有没有影响。上述问题就变为下面问题：
Q：同一套 DPI 资源在不同手机上使用时内存消耗有什么不同？ 或 App 中加载不同 DPI 文件夹中的资源内存消耗有什么不同？
下面以 png 图片的加载为例。
原始图片（attribute—width:960，height:540，bit depth:32，size:217082bytes）。
做简单的 demo app，即在 activity 中只加载这一个图片。
放在 hdpi 文件夹中，dumpsys meminfo 后发现 Heap Alloc 为 5420，远远大于 size，所以先肯定的是内存消耗与图片文件大小无关。
再放到不同的 DPI 文件夹中发现：越是 DPI 小的文件夹内存消耗越大！
由于 Heap Alloc 只能看到堆的分配总体大小，不能看到上述发现有什么“规律”，所以接着使用 MAT 分析。
在 hdpi 中抓取 hprof 文件，用 MAT 打开：
见图中的 byte 数组，大小为 2073600，这个大小就是加载的那张 png 图片占用的内存大小。
分别分析图片资源放在 mdpi、ldpi 和 xhdpi 时的 hprof 文件，byte 数组大小分别为：4665600、8294400、1166400。不同 DPI 文件夹与图片占用的内存大小关系如下：
| DPIs | ldpi | mdpi | hdpi | xhdpi |
| Byte[] size | 8294400 | 4665600 | 2073600 | 1166400 |
| Ratio | 8^2 | 6^2 | 4^2 | 3^2 |
开始就说到 Android 的屏幕密度的分级标准是 LDPI、MDPI、HDPI、XHDPI 这些各种大小的 DPI。也就是 LDPI 的设备默认使用的是 ldpi 文件夹下的资源。根据 DPI 值的大小再整理一下，屏幕像素密度的值对应使用的 DPI 文件夹关系如下：
| DPIs | ldpi | mdpi | hdpi | xhdpi |
| Density | 120 | 160 | 240 | 320 |
| Ratio | 3 | 4 | 6 | 8 |
根据上面两个表格的 Ratio 值，可以发现内存占用和 DPI 资源是有一定规律的。其实我们知道 png 加载内存的消耗与文件大小无关，而是与 png 图片的长宽和位深有关，也就是：
Memory Consumption Size(UOM:byte) = Width * Height * (Bit depth / 8)
上面公式是不能完全在 Android 中使用的，根据上述找到的规律，Android 中 png 图片内存消耗公式可以概括为：
Memory Consumption Size(UOM:byte) = ScaledWidth * ScaledHeight * (Bit depth / 8)
ScaledWidth = Width * factor
ScaledHeight = Height * factor
factor = DENSITY_DEVICE / ResourceDensity // DENSITY_DEVICE 是设备的 DPI 大小， ResourceDensity 是设备加载的 DPI 文件夹对应的 DPI 大小
所以：
Memory Consumption Size = Width * Height * (DENSITY_DEVICE / ResourceDensity)^2 * (Bit depth / 8)
上述 hdpi 中的 2073600 可以由此计算得出:
960 * 540 * (240 / 240)^2 * (32 / 8) = 2073600
在 BitmapFactory.cpp 的 doDecode() 中 添加 log ，可验证上述公式(资源在 xdpi 中，sx、sy 就是上述公式中的 factor)：
01-15 21:00:49.479 3079 3079 D BitmapFactory: doDecode----sx:0.750000 ,sy:0.750000 ,scaledWidth:405 ,scaledHeight:720 ,decodingBitmap.width:540 ,decodingBitmap.heigth:960
Android 加载资源默认选用和设备 DPI 匹配的资源，如果没有就去到其它 DPI 文件夹中寻找资源。找到后它会认为使用了不同 DPI 的资源，为了保持与设备 DPI 一致，就会对资源做拉伸或缩放处理再加载。下面是上述 png 图片分别放在 mdpi 和 xxhdpi 文件夹下的截图：
| mdpi | xxhdpi |
很明显就可以看到在 xxhdpi 下时的截图模糊了不少。使用的测试手机是 hdpi 的，但是默认 hdpi 找不到图片资源，它就会按照一定规则找到我放在 xxhdpi 中的资源。手机认为从 xxhdpi 获取的资源比手机的 dpi 要高，它就会按照表格中的比例把资源缩小，也就是加载到内存中的图片资源已经是原来大小的 1/2，占用的内存当然会缩小不做缩放操作图片的 1/4。但是坏处也是显而易见的，显示到手机的图片资源清晰度下降，模糊了很多。
相反的，hdpi 的手机加载低 dpi 资源，例如 ldpi，加载到内存前会先按比例拉伸。拉伸后再显示到手机中清晰度是没有问题，但是内存占用确增大为原来的 4 倍！还是要注意到这一点，如果图片资源在 app 中放错 dpi 文件夹，使用体验会大打折扣，或者尽量使用 9patch 图片。
现在就可以回答提出的问题了：
Q：同一套 DPI 资源在不同手机上使用时内存消耗有什么不同？ 或 App 中加载不同 DPI 文件夹中的资源内存消耗有什么不同？
A：不要使用一套资源适用于各种不同 DPI 的设备，这样图片的清晰度和内存消耗都会有问题。这就是为什么 Android 要求对不同 DPI 文件做不同的资源，并且不同 DPI 资源的长宽比要与 DPI Ratio 相对应。
PS：此文结论一句话就能给说清楚，但推导的过程更重要。爱因斯坦说过：Imagination is more important than knowledge.
参考的 Android 源码:
/frameworks/base/core/java/android/util/DisplayMetrics.java
/frameworks/base/graphics/java/android/graphics/Bitmap.java
/frameworks/base/graphics/java/android/graphics/drawable/BitmapDrawable.java
/frameworks/base/core/jni/android/graphics/BitmapFactory.cpp