前言

依稀记得很久以前被问到过这么一个问题。

如果网络下载下来的图片很大的情况下要怎么处理。

那时候对这块内容不是特别了解，大致只知道内存肯定会爆掉。然后回答的是超大图就不显示了吧😂😂😂。后面也尝试去Google了，但是可能那时候比较急躁，没有很深入的去理解这个问题。今天我在回味YY大佬的iOS 处理图片的一些小 Tip的时候看到了下面的评论里面有人也提了相同的问题，大佬的回答是

可以参考苹果官方例子： https://developer.apple.com/library/ios/samplecode/LargeImageDownsizing/ 另外，在用图片库时，用参数禁用解码。

鉴于我最近高涨的学习兴趣，决定去一探究竟。

加载大图可能出现的问题

我这边尝试写了个demo来看看具体会发生什么。（空的初始化工程，只是首页展示了这张图片）

Xcode 9.3，模拟器是iPhoneX。
图片是8.3MB，JPEG格式，7033 × 10110尺寸。

具体结果：

当用[UIImage imageNamed:name]的方式加载本地大图的时候，内存的变化是 45 MB —> 318.5MB。可以说是内存暴增了，这样的暴增带来的结果很有可能就是闪退。
当用SDWebImage或者YYWebImage加载的时候结果类似，有细微的几MB的差别。差不多都是 45MB -> 240MB -> 47Mb。可以看到还是有段时间是内存暴增的情况，还是存在闪退的风险。

图片加载流程

搞清楚这个问题之前，我们先来看一下图片加载的具体流程。方便后面理解。

假设我们用的是imageNamed的方式来加载图片

1.先在bundle里查找图片的文件名返回给image。
2.加载图片前，通过文件名加载image赋值给imageView。这个时候图片并不会直接解压缩。
3.一个隐式的 CATransaction 捕获到了 UIImageView 图层树的变化；

4.在主线程的下一个 run loop 到来时，Core Animation 提交了这个隐式的 transaction ，这个过程可能会对图片进行 copy 操作，而受图片是否字节对齐等因素的影响，这个 copy 操作可能会涉及以下部分或全部步骤：

  a.分配内存缓冲区用于管理文件 IO 和解压缩操作；
  b.将文件数据从磁盘读到内存中；
  c.将压缩的图片数据解码成未压缩的位图形式，这是一个非常耗时的 CPU 操作；  
  d.最后 Core Animation 使用未压缩的位图数据渲染 UIImageView 的图层。

我们可以看到，图片并不是一赋值给imageView就显示的。图片需要在显示之前解压缩成未压缩的位图形式才能显示。但是这样的一个操作是非常耗时的CPU操作，并且这个操作是在主线程当中进行的。所以如果没有特殊处理的情况下，在图片很多的列表里快速滑动的情况下会有性能问题。

为什么要解压缩呢

在接下去讲内容之前先来解释下这个问题。不管是 JPEG 还是 PNG 图片，都是一种压缩的位图图形格式。按照我的理解就是把原始的位图数据压缩一下，按照特定的格式删掉一些内容，这样一来数据就变少了。图片也就变小了。但是我们展示的时候这样压缩过的格式是无法直接显示的，我们需要拿到图片的原始数据，所以我们就需要在展示前解压缩一下。

解压缩卡顿问题

上面提到，如果我们不做特殊处理的话，解压缩会带来一些性能问题。但是如果我们给imageView提供的是解压缩后的位图那么系统就不会再进行解压缩操作。这种方式也是SDWebImage和YYWebImage的实现方式。具体解压缩的原理就是CGBitmapContextCreate方法重新生产一张位图然后把图片绘制当这个位图上，最后拿到的图片就是解压缩之后的图片。

SDWebImage里面的这部分代码

- (nullable UIImage *)sd_decompressedImageWithImage:(nullable UIImage *)image {
    if (![[self class] shouldDecodeImage:image]) {
        return image;
    }
    
    // autorelease the bitmap context and all vars to help system to free memory when there are memory warning.
    // on iOS7, do not forget to call [[SDImageCache sharedImageCache] clearMemory];
    @autoreleasepool{
        
        CGImageRef imageRef = image.CGImage;
        CGColorSpaceRef colorspaceRef = [[self class] colorSpaceForImageRef:imageRef];
        
        size_t width = CGImageGetWidth(imageRef);
        size_t height = CGImageGetHeight(imageRef);
        
        // kCGImageAlphaNone is not supported in CGBitmapContextCreate.
        // Since the original image here has no alpha info, use kCGImageAlphaNoneSkipLast
        // to create bitmap graphics contexts without alpha info.
        CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL,
                                                     width,
                                                     height,
                                                     kBitsPerComponent,
                                                     0,
                                                     colorspaceRef,
                                                     kCGBitmapByteOrderDefault|kCGImageAlphaNoneSkipLast);
        if (context == NULL) {
            return image;
        }
        
        // Draw the image into the context and retrieve the new bitmap image without alpha
        CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), imageRef);
        CGImageRef imageRefWithoutAlpha = CGBitmapContextCreateImage(context);
        UIImage *imageWithoutAlpha = [UIImage imageWithCGImage:imageRefWithoutAlpha
                                                         scale:image.scale
                                                   orientation:image.imageOrientation];
        
        CGContextRelease(context);
        CGImageRelease(imageRefWithoutAlpha);
        
        return imageWithoutAlpha;
    }
}

YYWebImage里的这部分代码

CGImageRef YYCGImageCreateDecodedCopy(CGImageRef imageRef, BOOL decodeForDisplay) {
    if (!imageRef) return NULL;
    size_t width = CGImageGetWidth(imageRef);
    size_t height = CGImageGetHeight(imageRef);
    if (width == 0 || height == 0) return NULL;
    
    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 {
        CGColorSpaceRef space = CGImageGetColorSpace(imageRef);
        size_t bitsPerComponent = CGImageGetBitsPerComponent(imageRef);
        size_t bitsPerPixel = CGImageGetBitsPerPixel(imageRef);
        size_t bytesPerRow = CGImageGetBytesPerRow(imageRef);
        CGBitmapInfo bitmapInfo = CGImageGetBitmapInfo(imageRef);
        if (bytesPerRow == 0 || width == 0 || height == 0) return NULL;
        
        CGDataProviderRef dataProvider = CGImageGetDataProvider(imageRef);
        if (!dataProvider) return NULL;
        CFDataRef data = CGDataProviderCopyData(dataProvider); // decode
        if (!data) return NULL;
        
        CGDataProviderRef newProvider = CGDataProviderCreateWithCFData(data);
        CFRelease(data);
        if (!newProvider) return NULL;
        
        CGImageRef newImage = CGImageCreate(width, height, bitsPerComponent, bitsPerPixel, bytesPerRow, space, bitmapInfo, newProvider, NULL, false, kCGRenderingIntentDefault);
        CFRelease(newProvider);
        return newImage;
    }
}

问题分析

现在来分析一下为什么会出现内存暴增的问题，上面的内容看似和这个问题没有上面联系。其实不然，上面我们都知道，用系统的方法和用SDWebImage或者YYWebImage加载图片的时候都涉及到了一个解压缩的操作，而解压缩的操作有涉及到了一个位图的创建。

第三方库

先看看SDWebImage或者YYWebImage，它们用的是CGBitmapContextCreate这个方法。我在文档里发现我们需要传递一个data参数，文档里的解释是如下。

data A pointer to the destination in memory where the drawing is to be rendered. The size of this memory block should be at least (bytesPerRow*height) bytes.

Pass NULL if you want this function to allocate memory for the bitmap. This frees you from managing your own memory, which reduces memory leak issues.

也就是说我们需要去生成一个一块大小为bytesPerRow*height的内存，通过查阅其它博客发现最后的计算内存大小的逻辑是（宽度 * 高度 * 4 (一个像素4个字节)），当然你也可以传NULL,这样的话系统就会帮你去创建。我们上面用的图片是7033 × 10110计算出来的尺寸是271MB。这里和上面看见的大小有细微出入，因为不是用的instruments所以可能不是很准，而且可能其它的东西会影响到这个结果。这里暂且不论。我们看到上面的demo里内存最后会有一个回落的过程，结合上面两个库里的代码可以看到，拿到图片之后这两个库都把位图释放掉了，内存得以释放。所以内存也就回落了。

系统方法

看不到系统具体的创建方法，但是创建位图的过程应该类似。并且我们都知道imageNamed加载图片的方式最后会把位图存到一个全局缓存里面去，所以用系统的方式我们看不到内存的回落。

阶段总结

内存暴增就是因为，解压缩展示大图的时候我们创建的位图太大了，占用了很大的内存空间。

解决方法

通过上面的分析我们已经知道具体的原因了。

1.第三方库用参数禁用解码

之前YY大佬的解释里的用参数禁用解码也就很好理解了。由于用第三方库的时候都是提前做了一步解压缩操作，所以当图片很大的情况下这一步创建的位图会占用很大的内存。所以我们需要禁止解压缩。

2.使用苹果的方案来显示图片

如果图片不是解压缩完的位图，那么想要显示在屏幕上无论如何都是要做解压缩的，之前第三方只是提前做了这步的操作。竟然有现成的方案了，我们来看一下具体是需要怎么处理的。

核心的方法逻辑：

计算大图显示对应当前机型对应的缩放比例，分块绘制的高度等等数据，分块绘制的组的数量
CGBitmapContextCreate方法生成一张比例缩放的位图。
CGImageCreateWithImageInRect根据计算的rect获取到图片数据。
CGContextDrawImage根据计算的rect把获取到的图片数据绘制到位图上。
CGBitmapContextCreateImage绘制完毕获取到图片显示。

画了个好像没什么用的图：

具体代码：

-(void)downsize:(id)arg {
    // 创建NSAutoreleasePool
    NSAutoreleasePool* pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

    // 获取图片，这个时候是不会绘制
    sourceImage = [[UIImage alloc] initWithContentsOfFile:[[NSBundle mainBundle] pathForResource:kImageFilename ofType:nil]];
    if( sourceImage == nil ) NSLog(@"input image not found!");

    // 拿到当前图片的宽高
    sourceResolution.width = CGImageGetWidth(sourceImage.CGImage);
    sourceResolution.height = CGImageGetHeight(sourceImage.CGImage);

    // 当前图片的像素
    sourceTotalPixels = sourceResolution.width * sourceResolution.height;

    // 当前图片渲染到界面上的大小
    sourceTotalMB = sourceTotalPixels / pixelsPerMB;

    // 获取当前最合适的图片渲染大小，计算图片的缩放比例
    imageScale = destTotalPixels / sourceTotalPixels;

    // 拿到缩放后的宽高
    destResolution.width = (int)( sourceResolution.width * imageScale );
    destResolution.height = (int)( sourceResolution.height * imageScale );

    // 生成一个rgb的颜色空间
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    
    // 缩放情况下的每一行的字节数
    int bytesPerRow = bytesPerPixel * destResolution.width;

    // 计算缩放情况下的位图大小，申请一块内存
    void* destBitmapData = malloc( bytesPerRow * destResolution.height );
    if( destBitmapData == NULL ) NSLog(@"failed to allocate space for the output image!");

    // 根据计算的参数生成一个合适尺寸的位图
    destContext = CGBitmapContextCreate( destBitmapData, destResolution.width, destResolution.height, 8, bytesPerRow, colorSpace, kCGImageAlphaPremultipliedLast );

    // 如果生成失败了释放掉之前申请的内存
    if( destContext == NULL ) {
        free( destBitmapData ); 
        NSLog(@"failed to create the output bitmap context!");
    }        

    // 释放掉颜色空间
    CGColorSpaceRelease( colorSpace );
    
    // 坐标系转换
    CGContextTranslateCTM( destContext, 0.0f, destResolution.height );
    CGContextScaleCTM( destContext, 1.0f, -1.0f );
    
    // 分块绘制的宽度（原始宽度）
    sourceTile.size.width = sourceResolution.width;
    
    // 分块绘制的高度
    sourceTile.size.height = (int)( tileTotalPixels / sourceTile.size.width );     
    NSLog(@"source tile size: %f x %f",sourceTile.size.width, sourceTile.size.height);
    sourceTile.origin.x = 0.0f;

    // 绘制到位图上的宽高
    destTile.size.width = destResolution.width;
    destTile.size.height = sourceTile.size.height * imageScale;        
    destTile.origin.x = 0.0f;
    NSLog(@"dest tile size: %f x %f",destTile.size.width, destTile.size.height);
    
    // 重合的像素
    sourceSeemOverlap = (int)( ( destSeemOverlap / destResolution.height ) * sourceResolution.height );
    NSLog(@"dest seem overlap: %f, source seem overlap: %f",destSeemOverlap, sourceSeemOverlap);    
    CGImageRef sourceTileImageRef;

    // 分块绘制需要多少次才能绘制完成
    int iterations = (int)( sourceResolution.height / sourceTile.size.height );
    int remainder = (int)sourceResolution.height % (int)sourceTile.size.height;
    if( remainder ) iterations++;
    
    // 添加重合线条
    float sourceTileHeightMinusOverlap = sourceTile.size.height;
    sourceTile.size.height += sourceSeemOverlap;
    destTile.size.height += destSeemOverlap;    

    // 分块绘制
    for( int y = 0; y < iterations; ++y ) {
        // create an autorelease pool to catch calls to -autorelease made within the downsize loop.
        NSAutoreleasePool* pool2 = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
        NSLog(@"iteration %d of %d",y+1,iterations);
        sourceTile.origin.y = y * sourceTileHeightMinusOverlap + sourceSeemOverlap; 
        destTile.origin.y = ( destResolution.height ) - ( ( y + 1 ) * sourceTileHeightMinusOverlap * imageScale + destSeemOverlap );
        
        // 分块拿到图片数据
        sourceTileImageRef = CGImageCreateWithImageInRect( sourceImage.CGImage, sourceTile );
        
        // 计算绘制的位置
        if( y == iterations - 1 && remainder ) {
            float dify = destTile.size.height;
            destTile.size.height = CGImageGetHeight( sourceTileImageRef ) * imageScale;
            dify -= destTile.size.height;
            destTile.origin.y += dify;
        }
        
        // 绘制到位图上
        CGContextDrawImage( destContext, destTile, sourceTileImageRef );
        
        // 释放内存
        CGImageRelease( sourceTileImageRef );
        [sourceImage release];
        [pool2 drain];
        
        // 更新图片显示
        if( y < iterations - 1 ) {            
            sourceImage = [[UIImage alloc] initWithContentsOfFile:[[NSBundle mainBundle] pathForResource:kImageFilename ofType:nil]];
            [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateScrollView:) withObject:nil waitUntilDone:YES];
        }
    }

    // 显示图片，释放内存
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(initializeScrollView:) withObject:nil waitUntilDone:YES];
	CGContextRelease( destContext );
    [pool drain];
}

最后

希望能对大家有一点点的帮助。

参考链接

谈谈 iOS 中图片的解压缩

iOS 处理图片的一些小 Tip