iOS 修改图片尺寸的方法

目前在iOS上对于图片的优化点有很多,例如图片解码、图片渐加载和图片尺寸处理。这篇文章是说明目前iOS 代码中修改图片尺寸的两种方法,以及这两种方法区别和注意点。

修改图片尺寸的两种方法

1. 画布ImageContext(UIKit)

/** 利用画布对图片尺寸进行修改
 @param data ---- 图片Data
 @param maxPixelSize ---- 图片最大宽/高尺寸 ,设置后图片会根据最大宽/高 来等比例缩放图片

 @return 目标尺寸的图片Image */
+ (UIImage*) getThumImgOfConextWithData:(NSData*)data withMaxPixelSize:(int)maxPixelSize
{
    UIImage *imgResult = nil;
    if(data == nil)         { return imgResult; }
    if(data.length <= 0)    { return imgResult; }
    if(maxPixelSize <= 0)   { return imgResult; }
    
    const int sizeTo = maxPixelSize; // 图片最大的宽/高
    CGSize sizeResult;
    UIImage *img = [UIImage imageWithData:data];
    if(img.size.width > img.size.height){ // 根据最大的宽/高 值,等比例计算出最终目标尺寸
        float value = img.size.width/ sizeTo;
        int height = img.size.height / value;
        sizeResult = CGSizeMake(sizeTo, height);
    } else {
        float value = img.size.height/ sizeTo;
        int width = img.size.width / value;
        sizeResult = CGSizeMake(width, sizeTo);
    }
    
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(sizeResult, NO, 0);
    [img drawInRect:CGRectMake(0, 0, sizeResult.width, sizeResult.height)];
    img = nil;
    imgResult = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    
    UIGraphicsEndImageContext();
    return imgResult;
}

2. image I/O 创建省略图

/** Image I/O 获取指定尺寸的图片,返回的结果Image 目标尺寸大小 <= 图片原始尺寸大小
 @param data ---- 图片Data
 @param maxPixelSize ---- 图片最大宽/高尺寸 ,设置后图片会根据最大宽/高 来等比例缩放图片

 @return 目标尺寸的图片Image  */
+ (UIImage*) getThumImgOfImgIOWithData:(NSData*)data withMaxPixelSize:(int)maxPixelSize
{
    UIImage *imgResult = nil;
    if(data == nil)         { return imgResult; }
    if(data.length <= 0)    { return imgResult; }
    if(maxPixelSize <= 0)   { return imgResult; }
    
    const float scale = [UIScreen mainScreen].scale;
    const int sizeTo = maxPixelSize * scale;
    CFDataRef dataRef = (__bridge CFDataRef)data;
    
    /* CGImageSource的键值说明
     kCGImageSourceCreateThumbnailWithTransform - 设置缩略图是否进行Transfrom变换
     kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageAlways - 设置是否创建缩略图,无论原图像有没有包含缩略图,默认kCFBooleanFalse,影响 CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex 方法
     kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageIfAbsent - 设置是否创建缩略图,如果原图像有没有包含缩略图,则创建缩略图,默认kCFBooleanFalse,影响 CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex 方法
     kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize - 设置缩略图的最大宽/高尺寸 需要设置为CFNumber值,设置后图片会根据最大宽/高 来等比例缩放图片
     kCGImageSourceShouldCache - 设置是否以解码的方式读取图片数据 默认为kCFBooleanTrue,如果设置为true,在读取数据时就进行解码 如果为false 则在渲染时才进行解码 */
    CFDictionaryRef dicOptionsRef = (__bridge CFDictionaryRef) @{
                                                                 (id)kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageIfAbsent : @(YES),
                                                                 (id)kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize : @(sizeTo),
                                                                 (id)kCGImageSourceShouldCache : @(YES),
                                                                 };
    CGImageSourceRef src = CGImageSourceCreateWithData(dataRef, nil);
    CGImageRef thumImg = CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex(src, 0, dicOptionsRef); //注意:如果设置 kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageIfAbsent为 NO,那么 CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex 会返回nil
    
    CFRelease(src); // 注意释放对象,否则会产生内存泄露
    
    imgResult = [UIImage imageWithCGImage:thumImg scale:scale orientation:UIImageOrientationUp];
    
    if(thumImg != nil){
        CFRelease(thumImg); // 注意释放对象,否则会产生内存泄露
    }
    
    return imgResult;
}

需要注意的是, 使用Image I/O 时,设置kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize 的最大高/宽值时,如果设置值超过了图片文件原本的高/宽值,那么CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex获取的图片尺寸将是原始图片文件的尺寸。比如,设置 kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize 为600,而如果图片文件尺寸为580*212,那么最终获取到的图片尺寸是580 * 212。


小注释:UIKit处理很大的图片时,容易出现内存崩溃(超过App可使用内存的上限),原因是[UIImage drawInRect:]在绘制时,会先解码图片,再生成原始分辨率大小的bitmap,这会占用很大的内存,并且还有位数对齐等耗时操作。目前我知道的较好方法是使用ImageIO接口,避免在改变图片大小的过程中产生临时的bitmap。


两种方法的效率区别

一般我们要决定使用哪种方法的时候,首先都是看哪种方法的效率比较高,那么我们现在比较这两种方法的效率。

测试代码:

 dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSMutableArray<UIImage*> *muAry = [NSMutableArray new];
        NSTimeInterval timeBegin = [[NSDate date] timeIntervalSince1970];
        for(int i=0; i<200; i+=1){ // 循环两百次
            @autoreleasepool{ // 这里注意,需要加上autoreleasepool,具体原因等下说明
                int index = i%5; // 我在项目放了五张图片
                NSString *strName = [NSString stringWithFormat:@"temp%i", index];
                NSString *strFilePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:strName ofType:@"jpg"];
                NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:strFilePath];
                UIImage *img = [self.class getThumImgOfConextWithData:data withMaxPixelSize:500]; // ImageContext 方法
                // UIImage *img = [self.class getThumImgOfImgIOWithData:data withMaxPixelSize:500]; // Image I/O方法
                [muAry addObject:img];
                data = nil;
                strFilePath = nil;
            }
        }
        NSTimeInterval timeEnd = [[NSDate date] timeIntervalSince1970];
        NSLog(@"耗费时间:%f", timeEnd - timeBegin);// 处理耗费时间
    });

模拟器上测试,输出结果:

/** ImageContext */
2018-03-07 15:58:38.836944+0800 Demo[39119:3623621] 耗费时间:6.395285

/** Image I/O */
2018-03-07 15:59:35.482825+0800 JDDemo[39144:3626712] 耗费时间:6.306523

从时间看,两种方法的效率其实是差不多的,看样子用哪种方法都可以的。


但是,需要注意一点!!!
ImageContext有一个很严重的问题
那就是占用内存!

首先,你可以注意到上面的测试代码,我在for循环里面添加了@autoreleasepool,你可以把他去掉再运行试试。


屏幕快照 2018-03-07 16.05.38.png

运行占用内存Memory可以随时让你的App say goodbye ! !!
为什么会出现这种情况呢,接下来我用Time Profiler分析一下。


屏幕快照 2018-03-07 16.13.44.png

从调用的方法可以看到,ImageContext方法的drawInRect底层也是使用image I/O 对图片进行处理。Image I/O函数会创建一个图片数据对象保存,但是关闭ImageContext我们只有一个方法:UIGraphicsEndImageContext。那么我们来看看这个方法干了什么。

屏幕快照 2018-03-07 16.19.22.png

可以看到,这个方法仅仅是把Context对象从栈顶释放,却没有释放我们的图片内存数据,怪不得内存那么高!!!

那么为什么添加了@autoreleasepool就可以解决了呢,我推测是底层代码对图片数据对象 添加了 autorelease 标识,那么他就会添加到最近的 autoreleasepool 中。(如果你不手动添加一层autoreleasepool,那么就会添加到dispatch_async自动添加的autoreleasepool,这个需要等子线程运行结束才会被释放,关于autoreleasepool可以看我的这篇文章:https://www.jianshu.com/p/61d8131c6bf3
以图为证:(没有手动添加@autoreleasepool的情况)

屏幕快照 2018-03-07 16.27.15.png

这就搞明白了为什么运行时内存那么高啦,因为所有图片的数据对象要等到子线程运行结束后才会释放!
那么我们添加@autoreleasepool在for内,然后运行看看 autoreleasepool 做了什么处理


屏幕快照 2018-03-07 16.31.53.png

放上drawInRect的细节图对比更清晰


屏幕快照 2018-03-07 16.36.25.png

好啦,大概明白为什么要加一层@autoreleasepool了吧,不过再深究是不是再imageIO_Malloc导致的占用内存,我就搞不明白啦,毕竟水平有限,我也看着很头疼…

那么为什么用Image I/O没有这个问题呢
因为,我们已经手动调用了CFRelease

CFRelease(src);
CFRelease(thumbnail);

最后说明一下,这篇是我自己找方法监测的,可能存在有错误的地方,如果大神们发现了,请告诉我一声呗,不胜感激!!!


2018.10.09 后续

最近在看资料CoreImage的时候,看到了CoreImage也有一种方法可以进行图片尺寸,那就是利用CIFilter滤镜。

3. CoreImage

/** CoreImage 获取指定尺寸的图片,返回的结果Image 目标尺寸大小 <= 图片原始尺寸大小
 @param data ---- 图片Data
 @param maxPixelSize ---- 图片最大宽/高尺寸 ,设置后图片会根据最大宽/高 来等比例缩放图片
 
 @return 目标尺寸的图片Image  */
+ (UIImage*) getThumImgOfCIWithData:(NSData*)data withMaxPixelSize:(int)maxPixelSize{
    
    UIImage *imgResult = nil;
    if(data == nil)         { return imgResult; }
    if(data.length <= 0)    { return imgResult; }
    if(maxPixelSize <= 0)   { return imgResult; }
    
    const float scale = [UIScreen mainScreen].scale;
    CIImage *imgInput = [CIImage imageWithData:data];
    if(imgInput == nil) { return imgResult; }
    const float maxSizeTo = scale * maxPixelSize;
    
    float scaleHandle = 0;
    CGSize sizeImg = imgInput.extent.size;
    
    if(sizeImg.width > sizeImg.height){ // 根据最大的宽/高 值,等比例计算出最终目标尺寸
        scaleHandle = maxSizeTo / sizeImg.width;
    } else {
        scaleHandle = maxSizeTo / sizeImg.height;
    }
    if(scaleHandle > 1.0){
        scaleHandle = 1.0;
    }
    
    CIFilter *filter = [CIFilter filterWithName:@"CILanczosScaleTransform"];
    [filter setValue:imgInput forKey:kCIInputImageKey];
    [filter setValue:@(scaleHandle) forKey:kCIInputScaleKey]; // 设置图片的缩放比例
    CIImage *imgOuput = [filter valueForKey:kCIOutputImageKey];
    if(imgOuput != nil){ // 此时imgOuput属于CIImage,不能直接通过CPU渲染到屏幕上,需要一个中间对象进行转换
        
        // 方法1:CIContext
        NSDictionary *dicOptions = @{kCIContextUseSoftwareRenderer : @(YES)}; // kCIContextUseSoftwareRenderer 默认YES,设置YES是创建基于GPU的CIContext对象,效率要比CPU高很多。
        CIContext *context = [CIContext contextWithOptions:dicOptions];
        CGImageRef imgRef = [context createCGImage:imgOuput fromRect:imgOuput.extent];
        imgResult = [UIImage imageWithCGImage:imgRef scale:scale orientation:UIImageOrientationUp];
        
        // 方法2: [UIImage imageWithCIImage:]生成UIImage,但是这个方法不能指定CIContext的设置
//        imgResult = [UIImage imageWithCIImage:imgOuput scale:scale orientation:UIImageOrientationUp];
        
        /* ========================================================
         方法1和2的区别在于,方法1把图片渲染到屏幕的准备工作已经提前完成了,CPU可以直接把结果图片显示到图片上;
         而方法2则是把屏幕渲染工作推迟到了图片真正显示到屏幕的时候才进行,会卡住主线程的。
          ======================================================== */
    }
    
    return imgResult;
}

不过CIFilter的主要问题在于,虽然其处理图片渲染很强大,但是在进行图片尺寸缩放的操作时会比较耗时,明显比ImageI/O和UIKit慢,所以这个方法仅仅只是说明一下,在处理图片尺寸时优先选用ImageI/O。

最后这是我做方法对比时写的demo结果截图(把原图压缩到100时各个方法的图片内存大小)。


Simulator Screen Shot - iPhone 6s - 2018-10-09 at 14.22.11.png
/** 获取图片在内存中占用的空间大小 */
+ (UInt64) getMemorySizeWithImg:(UIImage*)img{
    UInt64 cgImageBytesPerRow = CGImageGetBytesPerRow(img.CGImage);
    UInt64 cgImageHeight = CGImageGetHeight(img.CGImage);
    UInt64 size  = cgImageHeight * cgImageBytesPerRow;
    NSLog(@"MemorySize:%lu Bytes",(unsigned long)size);
    return size;
}

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