Android Bitmap内存限制问题

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在编写Android程序的时候，我们总是难免会碰到OOM的错误，那么这个错误究竟是怎么来的呢？我们先来看一下这段异常信息：

08-14 05:15:04.764: ERROR/dalvikvm-heap(264): 3528000-byte external allocation too large for this process.
08-14 05:15:04.764: ERROR/(264): VM won’t let us allocate 3528000 bytes
08-14 05:15:04.764: DEBUG/skia(264): — decoder->decode returned false
08-14 05:15:04.774: DEBUG/AndroidRuntime(264): Shutting down VM
08-14 05:15:04.774: WARN/dalvikvm(264): threadid=3: thread exiting with uncaught exception (group=0x4001b188)
08-14 05:15:04.774: ERROR/AndroidRuntime(264): Uncaught handler: thread main exiting due to uncaught exception
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264): java.lang.OutOfMemoryError: bitmap size exceeds VM budget
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.graphics.BitmapFactory.nativeDecodeAsset(Native Method)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.graphics.BitmapFactory.decodeStream(BitmapFactory.java:447)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.graphics.BitmapFactory.decodeResourceStream(BitmapFactory.java:323)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.graphics.BitmapFactory.decodeResource(BitmapFactory.java:346)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.graphics.BitmapFactory.decodeResource(BitmapFactory.java:372)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at com.xixun.test.HelloListView.onCreate(HelloListView.java:33)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1047)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2459)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity(ActivityThread.java:2512)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.app.ActivityThread.access$2200(ActivityThread.java:119)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1863)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:99)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.os.Looper.loop(Looper.java:123)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:4363)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:521)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:860)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:618)
08-14 05:15:04.794: ERROR/AndroidRuntime(264):     at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)

从上面这段异常信息中，我们看到了一个OOM(OutOfMemory)错误，我称其为(OMG错误)。出现这个错误的原因是什么呢？为什么解码图像会出现这样的问题呢？关于这个问题，我纠结了一段时间，在网上查询了很多资料，甚至查看了Android Issues，确实看到了相关的问题例如Issue 3405，Issue 8488，尤其Issue 8488下面一楼的回复，让我觉得很雷人啊：

Comment 1 by romain…@android.com, May 23, 2010

Your app needs to use less memory.
当然我们承认不好的程序总是程序员自己错误的写法导致的 ，不过我们倒是非常想知道如何来规避这个问题，那么接下来就是解答这个问题的关键。

我们从上面的异常堆栈信息中，可以看出是在BitmapFactory.nativeDecodeAsset()，对应该方法的native方法是在BitmapFactory.cpp中的doDecode()方法，在该方法中申请JavaPixelAllocator对象时，会调用到Graphics.cpp中的setJavaPixelRef()方法，在setJavaPixelRef()中会对解码需要申请的内存空间进行一个判断，代码如下：

bool r = env->CallBooleanMethod(gVMRuntime_singleton,

                                   gVMRuntime_trackExternalAllocationMethodID,

                                   jsize);

而JNI方法ID — gVMRuntime_trackExternalAllocationMethodID对应的方法实际上是dalvik_system_VMRuntime.c中的Dalvik_dalvik_system_VMRuntime_trackExternalAllocation()，而在该方法中又会调用大HeapSource.c中的dvmTrackExternalAllocation()方法，继而调用到externalAllocPossible()方法，在该方法中这句代码是最关键的

heap = hs2heap(hs);

   currentHeapSize = mspace_max_allowed_footprint(heap->msp);

   if (currentHeapSize + hs->externalBytesAllocated + n <=

           heap->absoluteMaxSize)

   {

       return true;

   }

这段代码的意思应该就是当前堆已使用的大小(由currentHeapSize和hs->externalBytesAllocated构成)加上我们需要再次分配的内存大小不能超过堆的最大内存值。那么一个堆的最大内存值究竟是多大呢。通过下面这张图，我们也许可以看到一些线索(自己画的，比较粗糙)





最终的决定权其实是在Init.c中，因为Android在启动系统的时候会去优先执行这个里面的函数，通过调用dvmStartup()方法来初始化虚拟机，最终调用到会调用到HeapSource.c中的dvmHeapSourceStartup()方法，而在Init.c中有这么两句代码：

gDvm.heapSizeStart = 2 * 1024 * 1024;   // Spec says 16MB; too big for us.

gDvm.heapSizeMax = 16 * 1024 * 1024;    // Spec says 75% physical mem

在另外一个地方也有类似的代码，那就是AndroidRuntime.cpp中的startVM()方法中：

strcpy(heapsizeOptsBuf, "-Xmx");

property_get("dalvik.vm.heapsize", heapsizeOptsBuf+4, "16m");

//LOGI("Heap size: %s", heapsizeOptsBuf);

opt.optionString = heapsizeOptsBuf;

同样也是默认值为16M，虽然目前我看到了两个可以启动VM的方法，具体Android何时会调用这两个初始化VM的方法，还不是很清楚。不过可以肯定的一点就是，如果启动DVM时未指定参数，那么其初始化堆最大大小应该就是16M，那么我们在网上查到了诸多关于解码图像超过8M就会出错的论断是如何得出来的呢？

我们来看看HeapSource.c中的这个方法的注释

/*

* External allocation tracking

*

* In some situations, memory outside of the heap is tied to the

* lifetime of objects in the heap.  Since that memory is kept alive

* by heap objects, it should provide memory pressure that can influence

* GCs.

*/

static bool

externalAllocPossible(const HeapSource *hs, size_t n)

{

    const Heap *heap;

    size_t currentHeapSize;

   /* Make sure that this allocation is even possible.

     * Don’t let the external size plus the actual heap size

     * go over the absolute max.  This essentially treats

     * external allocations as part of the active heap.

     *

     * Note that this will fail "mysteriously" if there’s

     * a small softLimit but a large heap footprint.

     */

    heap = hs2heap(hs);

    currentHeapSize = mspace_max_allowed_footprint(heap->msp);

    if (currentHeapSize + hs->externalBytesAllocated + n <=

            heap->absoluteMaxSize)

    {

        return true;

    }

    HSTRACE("externalAllocPossible(): "

            "footprint %zu + extAlloc %zu + n %zu >= max %zu (space for %zu)\n",

            currentHeapSize, hs->externalBytesAllocated, n,

            heap->absoluteMaxSize,

            heap->absoluteMaxSize -

                    (currentHeapSize + hs->externalBytesAllocated));

    return false;

}

标为红色的注释的意思应该是说，为了确保我们外部分配内存成功，我们应该保证当前已分配的内存加上当前需要分配的内存值，大小不能超过当前堆的最大内存值，而且内存管理上将外部内存完全当成了当前堆的一部分。也许我们可以这样理解，Bitmap对象通过栈上的引用来指向堆上的Bitmap对象，而Bitmap对象又对应了一个使用了外部存储的native图像，实际上使用的是byte[]来存储的内存空间，如下图：





我想到现在大家应该已经对于Bitmap内存大小限制有了一个比较清楚的认识了。至于前几天从Android123上看到“Android的Btimap处理大图片解决方法”一文中提到的使用BitmapFactory.Options来设置inTempStorage大小，我当时看完之后就尝试了一下，这个设置并不能解决问题，而且很有可能会给你带来不必要的问题。从BitmapFactory.cpp中的代码来看，如果option不为null的话，那么会优先处理option中设置的各个参数，假设当前你设置option的inTempStorage为1024*1024*4(4M)大小的话，而且每次解码图像时均使用该option对象作为参数，那么你的程序极有可能会提前失败，在我的测试中，我使用了一张大小为1.03M的图片来进行解码，如果不使用option参数来解码，可以正常解码四次，也就是分配了四次内存，而如果我使用option的话，就会出现OOM错误，只能正常解码两次不出现OOM错误。那么这又是为什么呢？我想是因为这样的，Options类似与一个预处理参数，当你传入options时，并且指定临时使用内存大小的话，Android将默认先申请你所指定的内存大小，如果申请失败，就抛出OOM错误。而如果不指定内存大小，系统将会自动计算，如果当前还剩3M空间大小，而我解码只需要2M大小，那么在缺省情况下将能解码成功，而在设置inTempStorage大小为4M的情况下就将出现OOM错误。所以，我个人认为通过设置Options的inTempStorage大小根本不能作为解决大图像解码的方法，而且可能带来不必要的问题，因为OOM错误在某些情况是必然出现的，也就是上面我解释的那么多关于堆内存最大值的问题，只要解码需要的内存超过系统可分配的最大内存值，那么OOM错误必然会出现。当然对于Android开发网为何发布了这么一篇文章，个人觉得很奇怪，我想作为一个技术人员发布一篇文章，至少应该自己尝试着去测试一下自己的程序吧，如果只是翻翻SDK文档，然后就出来一两篇文章声称是解决某问题的方案，恐怕并不是一种负责任的行为吧。

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还是点到为止吧，希望大家都自己去测试一下，验证一下，毕竟自己做过验证的才能算是放心的。

评论

3 楼 freedomray 2011-09-25  

很有钻研精神。楼主是否研究了突破这个内存限制的方法呢？期待ing。

2 楼 hualang 2011-07-27  

能不能用JAVA来表达啊，Android还是基本用的JAVA啊

1 楼 追求幸福 2011-07-06  

好文章！