iOS图片内存优化
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基于现在iOS11新生成的图片都是HEIF，该图片使用UIImage(named: name)已不在那么优雅，图片大小为1.8m大小的，读进手机内存，直接飙升了45M，这是我们不想看到的结果，一个页面有多个这样子的图的话，恐怕就是灾难了。
既然原图不能读入，那么如何可以用更少的内存和CPU来解决呢?
这就要先了解该图片的编码了。
HEIC HEIF
带有元数据的HEIF的另一种形式。HEIC文件包含一个或多个以“高效图像格式”（HEIF）保存的图像，该格式通常用于在移动设备上存储照片。它可能包含单个图像或图像序列以及描述每个图像的元数据。最常使用文件扩展名“ .heic”，但HEIC文件也可能显示为.HEIF文件
heic和heif是广色域图片的格式，广色域比sRGB表示范围大25%，在广色域设备中能显示更广的色彩，sRGB 8bit/dept，广色域达到16bit/dept。广色域只是在硬件支持的情况下才能显示的。 其实就是苹果搞的一个更高效体积更小效率更高的压缩方式。
加载
加载image，只是把文件信息加载到内存中，下一步就是解码。在代码中体现就是
let image = UIImage(contentsOfFile: url.path)
或 加载图片到内存 会常驻内存
let image = UIImage(named: name)!解码
其实是发生在添加到要显示的view上面才会解码
let imageV = UIImageView.init(image: image)
imageV.frame = CGRect(x: 50, y: (250 * i) + 100, width: 200, height: 200)
self.view.addSubview(imageV)最后一行不写，则不会解码。
渲染
当view显示出来则是渲染。过程是解码的data buffer 复制到frame buffer,硬件从帧缓冲区读取数据显示到屏幕上。
self.view.addSubview(imageV)内存暴涨原因
一部分图片加载到内存，在解码过程中出现了内存暴涨问题，今天探究一下原因和解决方案。
首先有请我们准备的素材和设备(6s 64g版本)
A:jpg
20M 12000*12000
B:jpg
2.8M 3024*4032
C:HEIC
1.8M 3024*4032素材A
APP运行内存：13.8M
加载Image: 240.3M之后稳定到220M
CPU：峰值5%，随后降低到0%
image占内存：226.5M素材B
APP运行内存：13.7M
加载Image: 31.5
CPU：峰值5%，随后降低到0%
image占内存：17.8M素材C
APP运行内存：13.8M
加载Image: 32.3
CPU：峰值4%，随后降低到0%
image占内存：18.5M我们猜测是否是imageView的大小影响内存的呢？ size改为原来的1/10结果运行内存还是和以前一样。
为什么呢？
内存大小不是取决于view的size，而是原始文件image size。
渲染格式
SRGB
每个像素4字节
display p3 宽色域
每个像素8字节，使用机型iphone7 、iphone8、iphone X及以后的设备，不支持该格式的机型无法显示该效果。
亮度和透明度
每个像素2字节，单一的色调和透明度，只能来显示白色和黑色之间的色值，没有其他颜色。
Alpha 8 Format
每个像素1字节，用来表示透明度，一般用作蒙版和文字。 相比sRGB容量小了75%，详细 宽色域 容量小了87.5%
渲染图片大小计算
图片大小 = 图片格式容量 * 像素个数 当我们把大小是20*20使用Alpha 8 format渲染到20*20的view上面，和40*40的image使用p3渲染到20*20的view中，后着占用内存是前者的8倍。
使用sRGB色域进行渲染所占用的大小为
imageWidth*imageHeight*4 字节每个像素占用了4字节，每个字节8位，
使用display p3则每个通道占用16位，那么占用内存大小是
imageWidth*imageHeight*8 字节如何选择正确的图片格式
不要主动选择图片格式，让格式选择你。
不要再使用UIGraphicsBeginImageContextWithOptions,该方法总是使用sRGB格式，你想节约内存是不行的，在支持p3的设备上想绘制出来p3色域的图片也是不行的。那么使用UIGraphicsImageRenderer系统可以自动为你选择格式，如果绘制image，自己再添加单色蒙版，是不需要另外单独分配内存的。
if let im = imageV {
//第二次添加蒙版
im.tintColor = UIColor.black
}else{
//绘制一个红色矩形
let bounds = CGRect(x: 0, y: 0, width: width, height: height)
let renderer = UIGraphicsImageRenderer(bounds: bounds)
let image = renderer.image { (coxt) in
UIColor.red.setFill()
let path = UIBezierPath(roundedRect: bounds,
cornerRadius: 20)
path.addClip()
UIRectFill(bounds)
}
imageV = UIImageView(image: image)
imageV?.frame = bounds
self.view.addSubview(imageV!)
}UIImage 直接读出来需要将所有UIImage的data全部解码到内存，很耗费内存和性能。为了节省内存和降低CPU使用率，可以采用下采样。
下采样
当image素材大小是1000*1000，但是在手机上显示出来只有200*200，我们其实是没必要将1000*1000的数据都解码的，只需要缩小成200*200的大小即可，这样子节省了内存和CPU，用户感官也没有任何影响。 在UIKit中使用UIGraphicsImageRenderer会有瞬间很高的内存和CPU峰值，那么
1.UIKit UIGraphicsImageRenderer
使用素材A下采样技术，使用UIKit中的UIGraphicsImageRenderer
Memory
High:16.4M
normal:14.8M
CPU:
Hight:29%
normal:0%func resizedImage(at url: URL, for size: CGSize) -> UIImage? {
guard let image = UIImage(contentsOfFile: url.path) else {
return nil
}
if #available(iOS 10.0, *) {
let renderer = UIGraphicsImageRenderer(size: size)
return renderer.image { (context) in
image.draw(in: CGRect(origin: .zero, size: size))
}
}else{
UIGraphicsBeginImageContext(size)
image.draw(in: CGRect(origin: .zero, size: size))
let image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()
UIGraphicsEndImageContext()
return image
}
}用子线程绘制，会出现CPU略微升高，当image size大很多的时候会出现内存飙升然后慢慢恢复到normal。
2.CoreGraphics CGContext上下文绘制缩略图
使用上下文绘制 cpu 和内存变化如下,CPU和内存没有大的变动解决了该问题，也做到省电、顺滑。
Memory
High:42.3M
normal:14.1M
CPU:
Hight:6%
normal:0%func resizedImage2(at url: URL, for size: CGSize) -> UIImage?{
guard let imageSource = CGImageSourceCreateWithURL(url as NSURL, nil),
let image = CGImageSourceCreateImageAtIndex(imageSource, 0, nil)
else{
return nil;
}
let cxt = CGContext(data: nil,
width: Int(size.width),
height: Int(size.height),
bitsPerComponent: image.bitsPerComponent,
bytesPerRow: image.bytesPerRow,
space: image.colorSpace ?? CGColorSpace(name: CGColorSpace.sRGB)!
,
bitmapInfo: image.bitmapInfo.rawValue)
cxt?.interpolationQuality = .high
cxt?.draw(image, in: CGRect(origin: .zero, size: size))
guard let scaledImage = cxt?.makeImage() else {
return nil
}
let ima = UIImage(cgImage: scaledImage)
return ima
}3.ImageIO 创建缩略图
使用ImageIO 中创建图像，CPU和内存记录反而更高了，内存也居高不下，时间上基本2s才将图像绘制出来。
Memory
High:320M
normal:221M
CPU:
Hight:73%
normal:0%func resizedImage3(at url: URL, for size: CGSize) -> UIImage?{
let ops:[CFString:Any] = [kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageIfAbsent:true,
kCGImageSourceCreateThumbnailWithTransform:true,
kCGImageSourceShouldCacheImmediately:true,
kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize:max(size.width, size.height)]
guard let imageSource = CGImageSourceCreateWithURL(url as NSURL, nil),
let image = CGImageSourceCreateImageAtIndex(imageSource, 0, ops as CFDictionary) else {
return nil;
}
let ima = UIImage(cgImage: image)
printImageCost(image: ima)
return ima
}4.CoreImage 滤镜
使用滤镜处理反而有点麻烦，在iOS不是专业处理图像的APP中略微臃肿，而且性能不是很好。在重复删除添加操作，第二次出现了APP闪退问题。
Memory
High:1.04G
normal:566M
CPU:
Hight:73%
normal:0% func resizedImage4(at url: URL, for size: CGSize) -> UIImage?{
let shareContext = CIContext(options: [.useSoftwareRenderer:false])
guard let image = CIImage(contentsOf: url) else { return nil }
let fillter = CIFilter(name: "CILanczosScaleTransform")
fillter?.setValue(image, forKey: kCIInputImageKey)
fillter?.setValue(1, forKey: kCIInputScaleKey)
guard let outPutCIImage = fillter?.outputImage,let outputCGImage = shareContext.createCGImage(outPutCIImage, from: outPutCIImage.extent) else { return nil }
return UIImage(cgImage: outputCGImage)
}5.使用 vImage 优化图片渲染
使用vImage创建图像性能略低，内存使用较多，步骤麻烦，是我们该舍弃的。在内存只有1G的手机上恐怕要crash了。
Memory
High:998.7M
normal:566M
CPU:
Hight:78%
normal:0%func resizedImage5(at url: URL, for size: CGSize) -> UIImage? {
// 解码源图像
guard let imageSource = CGImageSourceCreateWithURL(url as NSURL, nil),
let image = CGImageSourceCreateImageAtIndex(imageSource, 0, nil),
let properties = CGImageSourceCopyPropertiesAtIndex(imageSource, 0, nil) as? [CFString: Any],
let imageWidth = properties[kCGImagePropertyPixelWidth] as? vImagePixelCount,
let imageHeight = properties[kCGImagePropertyPixelHeight] as? vImagePixelCount
else {
return nil
}
// 定义图像格式
var format = vImage_CGImageFormat(bitsPerComponent: 8,
bitsPerPixel: 32,
colorSpace: nil,
bitmapInfo: CGBitmapInfo(rawValue: CGImageAlphaInfo.first.rawValue),
version: 0,
decode: nil,
renderingIntent: .defaultIntent)
var error: vImage_Error
// 创建并初始化源缓冲区
var sourceBuffer = vImage_Buffer()
defer { sourceBuffer.data.deallocate() }
error = vImageBuffer_InitWithCGImage(&sourceBuffer,
&format,
nil,
image,
vImage_Flags(kvImageNoFlags))
guard error == kvImageNoError else { return nil }
// 创建并初始化目标缓冲区
var destinationBuffer = vImage_Buffer()
error = vImageBuffer_Init(&destinationBuffer,
vImagePixelCount(size.height),
vImagePixelCount(size.width),
format.bitsPerPixel,
vImage_Flags(kvImageNoFlags))
guard error == kvImageNoError else { return nil }
// 优化缩放图像
error = vImageScale_ARGB8888(&sourceBuffer,
&destinationBuffer,
nil,
vImage_Flags(kvImageHighQualityResampling))
guard error == kvImageNoError else { return nil }
// 从目标缓冲区创建一个 CGImage 对象
guard let resizedImage =
vImageCreateCGImageFromBuffer(&destinationBuffer,
&format,
nil,
nil,
vImage_Flags(kvImageNoAllocate),
&error)?.takeRetainedValue(),
error == kvImageNoError
else {
return nil
}
return UIImage(cgImage: resizedImage)
}内存优化
图片解码后加载在内存中的数据需要在恰当的时机删除掉，在合适的时机添加上，也是保持低内存使用率的手段。
在用户拨打电话或者进入到其他APP中可以先删除掉大图片，等回来的时候再次添加也是不错的选择。
# 1
NotificationCenter.default.addObserver(forName: UIApplication.didEnterBackgroundNotification,
object: nil,
queue: .main)
{[weak self] (note) in
self?.unloadImage()
}
NotificationCenter.default.addObserver(forName: UIApplication.willEnterForegroundNotification,
object: nil,
queue: .main)
{[weak self] (note) in
self?.loadImage()
}
# 2
override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {
super.viewWillAppear(animated)
self.loadImage()
}
override func viewWillDisappear(_ animated: Bool) {
super.viewWillDisappear(animated)
self.unloadImage()
}DemoCode download from github
总结
- 基于性能综合考虑方法1是最简单最合适的
- 使用滤镜和vImage略微复杂点，平时开发过程中可以不用考虑了。
- 图片解码缓存和图片大小有关，适当的下采样是不错的选择。
