Android 提供了AnimationDrawable用于实现帧动画。在动画开始之前，所有帧的图片都被解析并占用内存，一旦动画较复杂帧数较多，在低配置手机上容易发生 OOM。即使不发生 OOM，也会对内存造成不小的压力。下面代码展示了一个帧数为4的帧动画：
原生帧动画
AnimationDrawable drawable = new AnimationDrawable();
drawable.addFrame(getDrawable(R.drawable.frame1), frameDuration);
drawable.addFrame(getDrawable(R.drawable.frame2), frameDuration);
drawable.addFrame(getDrawable(R.drawable.frame3), frameDuration);
drawable.addFrame(getDrawable(R.drawable.frame4), frameDuration);
drawable.setOneShot(true);
ImageView ivFrameAnim = ((ImageView) findViewById(R.id.frame_anim));
ivFrameAnim.setImageDrawable(drawable);
drawable.start();
有没有什么办法让帧动画的数据逐帧加载，而不是一次性全部加载到内存？SurfaceView就提供了这种能力。
SurfaceView
屏幕的显示机制和帧动画类似，也是一帧一帧的连环画，只不过刷新频率很高，感觉像连续的。为了显示一帧，需要经历计算和渲染两个过程，CPU 先计算出这一帧的图像数据并写入内存，然后调用 OpenGL 命令将内存中数据渲染成图像存放在 GPU Buffer 中，显示设备每隔一定时间从 Buffer 中获取图像并显示。
上述过程中的计算，对于View来说，就好比在主线程遍历 View树 以决定视图画多大(measure)，画在哪(layout)，画些啥(draw)，计算结果存放在内存中，SurfaceFlinger 会调用 OpenGL 命令将内存中的数据渲染成图像存放在 GPU Buffer 中。每隔16.6ms，显示器从 Buffer 中取出帧并显示。所以自定义 View 可以通过重载onMeasure()、onLayout()、onDraw()来定义帧内容，但不能定义帧刷新频率。
SurfaceView可以突破这个限制。而且它可以将计算帧数据放到独立的线程中进行。下面是自定义SurfaceView的模版代码：
public abstract class BaseSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {
public static final int DEFAULT_FRAME_DURATION_MILLISECOND = 50;
//用于计算帧数据的线程
private HandlerThread handlerThread;
private Handler handler;
//帧刷新频率
private int frameDuration = DEFAULT_FRAME_DURATION_MILLISECOND;
//用于绘制帧的画布
private Canvas canvas;
private boolean isAlive;
public BaseSurfaceView(Context context) {
super(context);
init();
}
protected void init() {
getHolder().addCallback(this);
//设置透明背景，否则SurfaceView背景是黑的
setBackgroundTransparent();
}
private void setBackgroundTransparent() {
getHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSLUCENT);
setZOrderOnTop(true);
}
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
isAlive = true;
startDrawThread();
}
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
}
@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
stopDrawThread();
isAlive = false;
}
//停止帧绘制线程
private void stopDrawThread() {
handlerThread.quit();
handler = null;
}
//启动帧绘制线程
private void startDrawThread() {
handlerThread = new HandlerThread("SurfaceViewThread");
handlerThread.start();
handler = new Handler(handlerThread.getLooper());
handler.post(new DrawRunnable());
}
private class DrawRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
if (!isAlive) {
return;
}
try {
//1.获取画布
canvas = getHolder().lockCanvas();
//2.绘制一帧
onFrameDraw(canvas);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//3.将帧数据提交
getHolder().unlockCanvasAndPost(canvas);
//4.一帧绘制结束
onFrameDrawFinish();
}
//不停的将自己推送到绘制线程的消息队列以实现帧刷新
handler.postDelayed(this, frameDuration);
}
}
protected abstract void onFrameDrawFinish();
protected abstract void onFrameDraw(Canvas canvas);
}
用HandlerThread作为独立帧绘制线程，好处是可以通过与其绑定的Handler方便地实现“每隔一段时间刷新”，而且在Surface被销毁的时候可以方便的调用HandlerThread.quit()来结束线程执行的逻辑。
DrawRunnable.run()运用模版方法模式定义了绘制算法框架，其中帧绘制逻辑的具体实现被定义成两个抽象方法，推迟到子类中实现，因为绘制的东西是多样的，对于本文来说，绘制的就是一张张图片，所以新建BaseSurfaceView的子类FrameSurfaceView：
逐帧解析 & 及时回收
public class FrameSurfaceView extends BaseSurfaceView {
public static final int INVALID_BITMAP_INDEX = Integer.MAX_VALUE;
private List bitmaps = new ArrayList<>();
//帧图片
private Bitmap frameBitmap;
//帧索引
private int bitmapIndex = INVALID_BITMAP_INDEX;
private Paint paint = new Paint();
private BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
//帧图片原始大小
private Rect srcRect;
//帧图片目标大小
private Rect dstRect = new Rect();
private int defaultWidth;
private int defaultHeight;
public void setDuration(int duration) {
int frameDuration = duration / bitmaps.size();
setFrameDuration(frameDuration);
}
public void setBitmaps(List bitmaps) {
if (bitmaps == null || bitmaps.size() == 0) {
return;
}
this.bitmaps = bitmaps;
//默认情况下，计算第一帧图片的原始大小
getBitmapDimension(bitmaps.get(0));
}
private void getBitmapDimension(Integer integer) {
final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inJustDecodeBounds = true;
BitmapFactory.decodeResource(this.getResources(), integer, options);
defaultWidth = options.outWidth;
defaultHeight = options.outHeight;
srcRect = new Rect(0, 0, defaultWidth, defaultHeight);
requestLayout();
}
public FrameSurfaceView(Context context) {
super(context);
}
@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);
dstRect.set(0, 0, getWidth(), getHeight());
}
@Override
protected void onFrameDrawFinish() {
//在一帧绘制完后，直接回收它
recycleOneFrame();
}
//回收帧
private void recycleOneFrame() {
if (frameBitmap != null) {
frameBitmap.recycle();
frameBitmap = null;
}
}
@Override
protected void onFrameDraw(Canvas canvas) {
//绘制一帧前需要先清画布，否则所有帧都叠在一起同时显示
clearCanvas(canvas);
if (!isStart()) {
return;
}
if (!isFinish()) {
drawOneFrame(canvas);
} else {
onFrameAnimationEnd();
}
}
//绘制一帧，是张Bitmap
private void drawOneFrame(Canvas canvas) {
frameBitmap = BitmapUtil.decodeOriginBitmap(getResources(), bitmaps.get(bitmapIndex), options);
canvas.drawBitmap(frameBitmap, srcRect, dstRect, paint);
bitmapIndex++;
}
private void onFrameAnimationEnd() {
reset();
}
private void reset() {
bitmapIndex = INVALID_BITMAP_INDEX;
}
//帧动画是否结束
private boolean isFinish() {
return bitmapIndex >= bitmaps.size();
}
//帧动画是否开始
private boolean isStart() {
return bitmapIndex != INVALID_BITMAP_INDEX;
}
//开始播放帧动画
public void start() {
bitmapIndex = 0;
}
private void clearCanvas(Canvas canvas) {
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.CLEAR));
canvas.drawPaint(paint);
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC));
}
}
FrameSurfaceView继承自BaseSurfaceView，所以它复用了基类的绘制框架算法，并且定了自己每一帧的绘制内容：一张Bitmap。
Bitmap资源 id 通过setBitmaps()传递进来， 绘制一帧解析一张 ，在每一帧绘制完毕后，调用Bitmap.recycle()释放图片 native 内存并去除 java 堆中图片像素数据的引用。这样当 GC 发生时，图片像素数据可以及时被回收。
一切都是这么地能够自圆其说，我迫不及待地运行代码并打开AndroidStudio的Profiler标签页，切换到MEMORY，想用真实内存数据验证下性能。但残酷的事实狠狠地打了下脸。。。多次播放帧动画后，内存占用居然比原生AnimationDrawable还大，而且每播放一次，内存中都会多出 N 个Bitmap对象(N为帧动画总帧数)。唯一令人欣慰的是，手动触发 GC 后帧动画图片能够被回收。(AnimationDrawable中的图片数据不会被 GC)
原因就在于自作聪明地及时回收，每一帧绘制完后帧数据被回收，那下一帧解析Bitmap时只能新申请一块内存。帧动画每张图片大小是一致的，是不是能复用上一帧Bitmap的内存空间？于是乎有了下面这个版本的FrameSurfaceView：
逐帧解析 & 帧复用
public class FrameSurfaceView extends BaseSurfaceView {
public static final int INVALID_BITMAP_INDEX = Integer.MAX_VALUE;
private List bitmaps = new ArrayList<>();
private Bitmap frameBitmap;
private int bitmapIndex = INVALID_BITMAP_INDEX;
private Paint paint = new Paint();
private BitmapFactory.Options options;
private Rect srcRect;
private Rect dstRect = new Rect();
public void setDuration(int duration) {
int frameDuration = duration / bitmaps.size();
setFrameDuration(frameDuration);
}
public void setBitmaps(List bitmaps) {
if (bitmaps == null || bitmaps.size() == 0) {
return;
}
this.bitmaps = bitmaps;
getBitmapDimension(bitmaps.get(0));
}
private void getBitmapDimension(Integer integer) {
final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inJustDecodeBounds = true;
BitmapFactory.decodeResource(this.getResources(), integer, options);
defaultWidth = options.outWidth;
defaultHeight = options.outHeight;
srcRect = new Rect(0, 0, defaultWidth, defaultHeight);;
}
public FrameSurfaceView(Context context) {
super(context);
}
@Override
protected void init() {
super.init();
//定义解析Bitmap参数为可变类型，这样才能复用Bitmap
options = new BitmapFactory.Options();
options.inMutable = true;
}
@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);
dstRect.set(0, 0, getWidth(), getHeight());
}
@Override
protected int getDefaultWidth() {
return defaultWidth;
}
@Override
protected int getDefaultHeight() {
return defaultHeight;
}
@Override
protected void onFrameDrawFinish() {
//每帧绘制完毕后不再回收
// recycle();
}
public void recycle() {
if (frameBitmap != null) {
frameBitmap.recycle();
frameBitmap = null;
}
}
@Override
protected void onFrameDraw(Canvas canvas) {
clearCanvas(canvas);
if (!isStart()) {
return;
}
if (!isFinish()) {
drawOneFrame(canvas);
} else {
onFrameAnimationEnd();
}
}
private void drawOneFrame(Canvas canvas) {
frameBitmap = BitmapUtil.decodeOriginBitmap(getResources(), bitmaps.get(bitmapIndex), options);
//复用上一帧Bitmap的内存
options.inBitmap = frameBitmap;
canvas.drawBitmap(frameBitmap, srcRect, dstRect, paint);
bitmapIndex++;
}
private void onFrameAnimationEnd() {
reset();
}
private void reset() {
bitmapIndex = INVALID_BITMAP_INDEX;
}
private boolean isFinish() {
return bitmapIndex >= bitmaps.size();
}
private boolean isStart() {
return bitmapIndex != INVALID_BITMAP_INDEX;
}
public void start() {
bitmapIndex = 0;
}
private void clearCanvas(Canvas canvas) {
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.CLEAR));
canvas.drawPaint(paint);
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC));
}
}
将Bitmap的解析参数inBitmap设置为已经成功解析的Bitmap对象以实现复用。
这一次不管重新播放多少次帧动画，内存中Bitmap数量只会增加1，因为只在解析第一张图片是分配了内存。而这块内存可以在FrameSurfaceView生命周期结束时手动调用recycle()回收。
talk is cheap, show me the code
为了更清晰的展示，上述代码段省略了一些和主题无关的自定义 View 细节，完整的代码可以点击这里。
