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大きな画像を使用するときにOOMを回避するためにJNIビットマップ操作を使用する方法

バックグラウンド

ほとんどの場合、AndroidでOOMを取得するのは、ビットマップの使用が多すぎるか、大きなビットマップを作成するためです。

最近、JNI側にデータ自体を保存してOOMを回避できるようにするために、JNIを試してみることにしました。

しばらくJNIをいじってから、SOに助けを求めて知識を共有するための投稿をいくつか作成しました。調査結果を読んだり貢献したりすることに興味がある人のための投稿：

今回は、ビットマップを保存、復元、トリミング、回転する機能を追加しました。さらにオプションを追加するのは簡単なはずですし、ここにいる他の人がもっと便利な関数に独自のコードを追加してくれたら嬉しいです。

したがって、これから紹介するコードは、実際に作成したすべてのものをマージしています。

使用法のサンプルコード：

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();

プロジェクトはgithubで利用可能です

  • プロジェクトページはgithub here で入手できます。

  • 気軽にアドバイスをして貢献してください。

重要な注意事項

here に示されているものと同じ注記、さらに：

  • ここに記述されている現在の機能（プロジェクトページでさらに更新）：

    • 格納

    • リストア

    • cCWを90度回転

    • 作物。

  • このコードのために取ったアプローチは、メモリ効率（必要なメモリのみを使用し、不要な場合は解放する）とCPU効率（可能な場合は常にポインタとCPUメモリキャッシュの最適化を使用しようとしました）の両方です。

  • 最高のパフォーマンスを得るために、特にJNIの部分では、検証をほとんど行いませんでした。 Java "world"の検証を管理するのが最善かもしれません。

  • 追加する必要があると思われる多くのmissing機能があり、それらを追加する時間があることを願っています。誰かが貢献したい場合は、彼らもコードを追加してうれしいです。ここに便利だと思う機能があります：

    • 現在のビットマップ情報を取得

    • 使用するアルゴリズムの選択を含むビットマップのスケーリング（最近接補間と双一次補間で十分です）。

    • 異なるビットマップ形式を使用する

    • Javaビットマップ（およびJava world）のヒープを使用しない）の作成を回避するために、JNI内でデコードを行い、最後にのみ、すべての操作が終了したとき。

    • 顔検出

    • 任意の角度の回転、または少なくとも明らかな角度。現在、私は90度の反時計回りの回転を追加しました。

androidbitmapandroid-ndkjava-native-interfaceout-of-memory
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android developer

注：これは少し古いコードです。最新のものについては、 github のプロジェクトページをご覧ください。

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();
    }
  }
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