JNI, чтобы помочь избежать OOM при использовании больших изображений

фон

в большинстве случаев получение OOM на андроиде связано с использованием слишком большого количества растровых изображений и/или создания больших растровых изображений.

Недавно я решил попробовать JNI, чтобы избежать использования OOM, сохранив данные непосредственно на стороне JNI.

после беспорядка с JNI на некоторое время, я создал несколько сообщений в SO, просящих о помощи и делившихся своими знаниями, и теперь я решил поделиться с вами еще одним кодом. вот сообщения, если кто-то заинтересован в чтении результатов или содействии:

на этот раз я добавил возможность сохранять, восстанавливать, обрезать и поворачивать растровые изображения. должно быть легко добавить дополнительные параметры и , я был бы счастлив, если бы другие люди добавили свой собственный код в более полезные функции.

поэтому код, который я собираюсь показать, на самом деле объединяет все, что я создал.

пример кода использования:

Bitmap bitmap=BitmapFactory.decodeResource(getResources(),R.drawable.ic_launcher);
final int width=bitmap.getWidth(),height=bitmap.getHeight();
// store the bitmap in the JNI "world"
final JniBitmapHolder bitmapHolder=new JniBitmapHolder(bitmap);
// no need for the bitmap on the java "world", since the operations are done on the JNI "world"
bitmap.recycle();
// crop a center square from the bitmap, from (0.25,0.25) to (0.75,0.75) of the bitmap.
bitmapHolder.cropBitmap(width/4,height/4,width*3/4,height*3/4);
//rotate the bitmap:
bitmapHolder.rotateBitmapCcw90();
//get the output java bitmap , and free the one on the JNI "world"
bitmap=bitmapHolder.getBitmapAndFree();

Проект доступен на github

  • Страница проекта доступна на github здесь.

  • не стесняйтесь давать советы и вносить свой вклад.

важные примечания

те же заметки, что показано здесь, плюс:

  • текущие функции, которые написаны здесь (более подробно на странице проекта):

    • магазин

    • восстановления

    • вращение на 90 градусов CCW

    • растениеводство.

  • Подход, который я использовал для этого кода, - это как эффективность памяти (используйте только память, которая мне нужна, и освободите ее, когда это не нужно), и эффективность процессора (я пытался использовать оптимизацию кеш-памяти указателей и CPU возможно).

  • для лучшей производительности я сделал действительно несколько проверок, особенно в части JNI. лучше всего было бы управлять валидациями в Java-мире.

  • Есть еще много отсутствующих функций, которые, я думаю, должны быть добавлены, и я надеюсь, что у меня будет время их добавить. если кто-то хочет внести свой вклад, я буду рад добавить их код тоже. вот функции, которые, по моему мнению, могут быть полезны:

    • получить текущую bitmap-информацию

    • масштабные растровые изображения, в том числе выбор того, какой алгоритм использовать (ближайшая соседняя и билинейная интерполяция должна быть достаточной).

    • использовать разные форматы растровых изображений

    • выполните декодирование внутри JNI, чтобы избежать создания java-растрового изображения (и не использовать кучу в мире java) с самого начала, только в конце, когда вы закончили все операции.

    • обнаружение лица

    • вращение под любым углом или, по крайней мере, очевидные. в настоящее время я только добавил поворот на 90 градусов против часовой стрелки.

Ответы

Ответ 1

ПРИМЕЧАНИЕ: это немного старый код. для наиболее обновленного, проверьте страницу проекта github.

JNI/Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

#bitmap operations module
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE    := JniBitmapOperations
LOCAL_SRC_FILES := JniBitmapOperations.cpp
LOCAL_LDLIBS := -llog
LOCAL_LDFLAGS += -ljnigraphics

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
APP_OPTIM := debug
LOCAL_CFLAGS := -g

#if you need to add more module, do the same as the one we started with (the one with the CLEAR_VARS)

JNI/JniBitmapOperations.cpp

#include <jni.h>
#include <jni.h>
#include <android/log.h>
#include <stdio.h>
#include <android/bitmap.h>
#include <cstring>
#include <unistd.h>

#define  LOG_TAG    "DEBUG"
#define  LOGD(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define  LOGE(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG,__VA_ARGS__)

extern "C"
  {
  JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniStoreBitmapData(JNIEnv * env, jobject obj, jobject bitmap);
  JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniGetBitmapFromStoredBitmapData(JNIEnv * env, jobject obj, jobject handle);
  JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniFreeBitmapData(JNIEnv * env, jobject obj, jobject handle);
  JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniRotateBitmapCcw90(JNIEnv * env, jobject obj, jobject handle);
  JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniCropBitmap(JNIEnv * env, jobject obj, jobject handle, uint32_t left, uint32_t top, uint32_t right, uint32_t bottom);
  }

class JniBitmap
  {
  public:
    uint32_t* _storedBitmapPixels;
    AndroidBitmapInfo _bitmapInfo;
    JniBitmap()
      {
      _storedBitmapPixels = NULL;
      }
  };

/**crops the bitmap within to be smaller. note that no validations are done*/ //
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniCropBitmap(JNIEnv * env, jobject obj, jobject handle, uint32_t left, uint32_t top, uint32_t right, uint32_t bottom)
  {
  JniBitmap* jniBitmap = (JniBitmap*) env->GetDirectBufferAddress(handle);
  if (jniBitmap->_storedBitmapPixels == NULL)
    return;
  uint32_t* previousData = jniBitmap->_storedBitmapPixels;
  uint32_t oldWidth = jniBitmap->_bitmapInfo.width;
  uint32_t newWidth = right - left, newHeight = bottom - top;
  uint32_t* newBitmapPixels = new uint32_t[newWidth * newHeight];
  uint32_t* whereToGet = previousData + left + top * oldWidth;
  uint32_t* whereToPut = newBitmapPixels;
  for (int y = top; y < bottom; ++y)
    {
    memcpy(whereToPut, whereToGet, sizeof(uint32_t) * newWidth);
    whereToGet += oldWidth;
    whereToPut += newWidth;
    }
  //done copying , so replace old data with new one
  delete[] previousData;
  jniBitmap->_storedBitmapPixels = newBitmapPixels;
  jniBitmap->_bitmapInfo.width = newWidth;
  jniBitmap->_bitmapInfo.height = newHeight;
  }

/**rotates the inner bitmap data by 90 degress counter clock wise*/ //
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniRotateBitmapCcw90(JNIEnv * env, jobject obj, jobject handle)
  {
  JniBitmap* jniBitmap = (JniBitmap*) env->GetDirectBufferAddress(handle);
  if (jniBitmap->_storedBitmapPixels == NULL)
    return;
  uint32_t* previousData = jniBitmap->_storedBitmapPixels;
  AndroidBitmapInfo bitmapInfo = jniBitmap->_bitmapInfo;
  uint32_t* newBitmapPixels = new uint32_t[bitmapInfo.height * bitmapInfo.width];
  int whereToPut = 0;
  // A.D D.C
  // ...>...
  // B.C A.B
  for (int x = bitmapInfo.width - 1; x >= 0; --x)
    for (int y = 0; y < bitmapInfo.height; ++y)
      {
      uint32_t pixel = previousData[bitmapInfo.width * y + x];
      newBitmapPixels[whereToPut++] = pixel;
      }
  delete[] previousData;
  jniBitmap->_storedBitmapPixels = newBitmapPixels;
  uint32_t temp = bitmapInfo.width;
  bitmapInfo.width = bitmapInfo.height;
  bitmapInfo.height = temp;
  }

/**free bitmap*/  //
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniFreeBitmapData(JNIEnv * env, jobject obj, jobject handle)
  {
  JniBitmap* jniBitmap = (JniBitmap*) env->GetDirectBufferAddress(handle);
  if (jniBitmap->_storedBitmapPixels == NULL)
    return;
  delete[] jniBitmap->_storedBitmapPixels;
  jniBitmap->_storedBitmapPixels = NULL;
  delete jniBitmap;
  }

/**restore java bitmap (from JNI data)*/  //
JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniGetBitmapFromStoredBitmapData(JNIEnv * env, jobject obj, jobject handle)
  {
  JniBitmap* jniBitmap = (JniBitmap*) env->GetDirectBufferAddress(handle);
  if (jniBitmap->_storedBitmapPixels == NULL)
    {
    LOGD("no bitmap data was stored. returning null...");
    return NULL;
    }
  //
  //creating a new bitmap to put the pixels into it - using Bitmap Bitmap.createBitmap (int width, int height, Bitmap.Config config) :
  //
  //LOGD("creating new bitmap...");
  jclass bitmapCls = env->FindClass("android/graphics/Bitmap");
  jmethodID createBitmapFunction = env->GetStaticMethodID(bitmapCls, "createBitmap", "(IILandroid/graphics/Bitmap$Config;)Landroid/graphics/Bitmap;");
  jstring configName = env->NewStringUTF("ARGB_8888");
  jclass bitmapConfigClass = env->FindClass("android/graphics/Bitmap$Config");
  jmethodID valueOfBitmapConfigFunction = env->GetStaticMethodID(bitmapConfigClass, "valueOf", "(Ljava/lang/String;)Landroid/graphics/Bitmap$Config;");
  jobject bitmapConfig = env->CallStaticObjectMethod(bitmapConfigClass, valueOfBitmapConfigFunction, configName);
  jobject newBitmap = env->CallStaticObjectMethod(bitmapCls, createBitmapFunction, jniBitmap->_bitmapInfo.width, jniBitmap->_bitmapInfo.height, bitmapConfig);
  //
  // putting the pixels into the new bitmap:
  //
  int ret;
  void* bitmapPixels;
  if ((ret = AndroidBitmap_lockPixels(env, newBitmap, &bitmapPixels)) < 0)
    {
    LOGE("AndroidBitmap_lockPixels() failed ! error=%d", ret);
    return NULL;
    }
  uint32_t* newBitmapPixels = (uint32_t*) bitmapPixels;
  int pixelsCount = jniBitmap->_bitmapInfo.height * jniBitmap->_bitmapInfo.width;
  memcpy(newBitmapPixels, jniBitmap->_storedBitmapPixels, sizeof(uint32_t) * pixelsCount);
  AndroidBitmap_unlockPixels(env, newBitmap);
  //LOGD("returning the new bitmap");
  return newBitmap;
  }

/**store java bitmap as JNI data*/  //
JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_jni_bitmap_1operations_JniBitmapHolder_jniStoreBitmapData(JNIEnv * env, jobject obj, jobject bitmap)
  {
  AndroidBitmapInfo bitmapInfo;
  uint32_t* storedBitmapPixels = NULL;
  //LOGD("reading bitmap info...");
  int ret;
  if ((ret = AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &bitmapInfo)) < 0)
    {
    LOGE("AndroidBitmap_getInfo() failed ! error=%d", ret);
    return NULL;
    }
  LOGD("width:%d height:%d stride:%d", bitmapInfo.width, bitmapInfo.height, bitmapInfo.stride);
  if (bitmapInfo.format != ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888)
    {
    LOGE("Bitmap format is not RGBA_8888!");
    return NULL;
    }
  //
  //read pixels of bitmap into native memory :
  //
  //LOGD("reading bitmap pixels...");
  void* bitmapPixels;
  if ((ret = AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, &bitmapPixels)) < 0)
    {
    LOGE("AndroidBitmap_lockPixels() failed ! error=%d", ret);
    return NULL;
    }
  uint32_t* src = (uint32_t*) bitmapPixels;
  storedBitmapPixels = new uint32_t[bitmapInfo.height * bitmapInfo.width];
  int pixelsCount = bitmapInfo.height * bitmapInfo.width;
  memcpy(storedBitmapPixels, src, sizeof(uint32_t) * pixelsCount);
  AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
  JniBitmap *jniBitmap = new JniBitmap();
  jniBitmap->_bitmapInfo = bitmapInfo;
  jniBitmap->_storedBitmapPixels = storedBitmapPixels;
  return env->NewDirectByteBuffer(jniBitmap, 0);
  }

SRC/COM/JNI/bitmap_operations/JniBitmapHolder.java

package com.jni.bitmap_operations;
import java.nio.ByteBuffer;
import android.graphics.Bitmap;
import android.util.Log;

public class JniBitmapHolder
  {
  ByteBuffer _handler =null;
  static
    {
    System.loadLibrary("JniBitmapOperations");
    }

  private native ByteBuffer jniStoreBitmapData(Bitmap bitmap);

  private native Bitmap jniGetBitmapFromStoredBitmapData(ByteBuffer handler);

  private native void jniFreeBitmapData(ByteBuffer handler);

  private native void jniRotateBitmapCcw90(ByteBuffer handler);

  private native void jniCropBitmap(ByteBuffer handler,final int left,final int top,final int right,final int bottom);

  public JniBitmapHolder()
    {}

  public JniBitmapHolder(final Bitmap bitmap)
    {
    storeBitmap(bitmap);
    }

  public void storeBitmap(final Bitmap bitmap)
    {
    if(_handler!=null)
      freeBitmap();
    _handler=jniStoreBitmapData(bitmap);
    }

  public void rotateBitmapCcw90()
    {
    if(_handler==null)
      return;
    jniRotateBitmapCcw90(_handler);
    }

  public void cropBitmap(final int left,final int top,final int right,final int bottom)
    {
    if(_handler==null)
      return;
    jniCropBitmap(_handler,left,top,right,bottom);
    }

  public Bitmap getBitmap()
    {
    if(_handler==null)
      return null;
    return jniGetBitmapFromStoredBitmapData(_handler);
    }

  public Bitmap getBitmapAndFree()
    {
    final Bitmap bitmap=getBitmap();
    freeBitmap();
    return bitmap;
    }

  public void freeBitmap()
    {
    if(_handler==null)
      return;
    jniFreeBitmapData(_handler);
    _handler=null;
    }

  @Override
  protected void finalize() throws Throwable
    {
    super.finalize();
    if(_handler==null)
      return;
    Log.w("DEBUG","JNI bitmap wasn't freed nicely.please rememeber to free the bitmap as soon as you can");
    freeBitmap();
    }
  }