Java 操作 Bitmap
Bitmap 代表一个位图，BitmapDrawable*里封装的图片就是一个 Bitmap 对象。开发者为了把一个 Bitmap 对象包装成 BitmapDrawable 对象，可以调用 BitmapDrawable 的构造器：
BitmapDrawable bitmapDrawable = new BitmapDrawable(bitmap);
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如果需要获取 BitmapDrawable 所包装的 Bitmap 对象，则可以用 BitmapDrawable 的 getBitmap() 的方法：
Bitmap bitmap = bitmapDrawable.getBitmap();
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Bitmap 的创建
在 Bitmap 类中， Bitmap 构造方法默认权限，而且这个类也是 final 的，所以我们无法 new 一个 Bitmap 对象。可以根据静态方法 createBitmap 来创建 Bitmap 类。这些重载的方法有 13 个，这些方法大致可以分为三类：
1. 根据已有的 Bitmap 来创建新 Bitmap
/*** 通过矩阵的方式，返回原始 Bitmap 中的一个不可变子集。新 Bitmap 可能返回的就是原始的 Bitmap，也可能还是复制出来的。* 新 Bitmap 与原始 Bitmap 具有相同的密度（density）和颜色空间;** @param source 原始 Bitmap* @param x 在原始 Bitmap 中 x方向的其起始坐标（你可能只需要原始 Bitmap x方向上的一部分）* @param y 在原始 Bitmap 中 y方向的其起始坐标（你可能只需要原始 Bitmap y方向上的一部分）* @param width 需要返回 Bitmap 的宽度（px）（如果超过原始Bitmap宽度会报错）* @param height 需要返回 Bitmap 的高度（px）（如果超过原始Bitmap高度会报错）* @param m Matrix类型，表示需要做的变换操作* @param filter 是否需要过滤，只有 matrix 变换不只有平移操作才有效*/public static Bitmap createBitmap(@NonNull Bitmap source, int x, int y, int width, int height, @Nullable Matrix m, boolean filter)
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2. 通过像素点数组创建空的 Bitmap
/** * * 返回具有指定宽度和高度的不可变位图，每个像素值设置为colors数组中的对应值。 * 其初始密度由给定的确定DisplayMetrics。新创建的位图位于sRGB 颜色空间中。 * @param display 显示将显示此位图的显示的度量标准 * @param colors 用于初始化像素的sRGB数组 * @param offset 颜色数组中第一个颜色之前要跳过的值的数量 * @param stride 行之间数组中的颜色数（必须> = width或<= -width） * @param width 位图的宽度 * @param height 位图的高度 * @param config 要创建的位图配置。如果配置不支持每像素alpha（例如RGB_565）， * 那么colors []中的alpha字节将被忽略（假设为FF） */ public static Bitmap createBitmap(@NonNull DisplayMetrics display, @NonNull @ColorInt int[] colors, int offset, int stride, int width, int height, @NonNull Config config)
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3. 创建缩放的 Bitmap
/*** 对Bitmap进行缩放，缩放成宽 dstWidth、高 dstHeight 的新Bitmap*/public static Bitmap createScaledBitmap(@NonNull Bitmap src, int dstWidth, int dstHeight,boolean filter)
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此外还可以通过 BitmapFactory 创建：
decodeByteArray(byte[] data, int offset, int length, Options opts)：从指定字节数组的 offset 位置开始，将长度 length 的字节数据解析成 Bitmap 对象。
decodeFile(String pathName, Options opts)：从 pathName 指定的文件中解析、创建 Bitmap 对象。
decodeFileDescriptor(FileDescriptor fd, Rect outPadding, Options opts)：用于从 FileDescriptor 对应的文件中解析、创建 Bitmap 对象。
decodeResource(Resources res, int id, Options opts)：用于给定的资源 ID 从指定资源中解析、创建 Bitmap 对象。
decodeStream(InputStream is, Rect outPadding, Options opts)：用于从指定输入流中解析、创建 Bitmap 对象。
JNI 操作 Bitmap
在 Android 通过 JNI 去调用 Bitmap，通过 CMake 去编 so 动态链接库的话，需要添加 jnigraphics 图像库。
target_link_libraries( # Specifies the target library. native-operation jnigraphics ${log-lib} )
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在 Android 中关于 JNI Bitmap 的操作，都定义在 bitmap.h 的头文件里面了，主要就三个函数，明白它们的含义之后就可以去实践体会了。
检索 Bitmap 对象信息
AndroidBitmap_getInfo 函数允许原生代码检索 Bitmap 对象信息，如它的大小、像素格式等，函数签名如下：
/** * Given a java bitmap object, fill out the AndroidBitmapInfo struct for it. * If the call fails, the info parameter will be ignored. */ int AndroidBitmap_getInfo(JNIEnv* env, jobject jbitmap, AndroidBitmapInfo* info);
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其中，第一个参数就是 JNI 接口指针，第二个参数就是 Bitmap 对象的引用，第三个参数是指向 AndroidBitmapInfo 结构体的指针。
AndroidBitmapInfo 结构体如下：
/** Bitmap info, see AndroidBitmap_getInfo(). */ typedef struct { /** The bitmap width in pixels. */ uint32_t width; /** The bitmap height in pixels. */ uint32_t height; /** The number of byte per row. */ uint32_t stride; /** The bitmap pixel format. See {@link AndroidBitmapFormat} */ int32_t format; /** Unused. */ uint32_t flags; // 0 for now } AndroidBitmapInfo;
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其中，width 就是 Bitmap 的宽，height 就是高，format 就是图像的格式，而 stride 就是每一行的字节数。
图像的格式有如下支持：
/** Bitmap pixel format. */ enum AndroidBitmapFormat { /** No format. */ ANDROID_BITMAP_FORMAT_NONE = 0, /** Red: 8 bits, Green: 8 bits, Blue: 8 bits, Alpha: 8 bits. **/ ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888 = 1, /** Red: 5 bits, Green: 6 bits, Blue: 5 bits. **/ ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGB_565 = 4, /** Deprecated in API level 13. Because of the poor quality of this configuration, it is advised to use ARGB_8888 instead. **/ ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_4444 = 7, /** Alpha: 8 bits. */ ANDROID_BITMAP_FORMAT_A_8 = 8, };
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如果 AndroidBitmap_getInfo 执行成功的话，会返回 0 ，否则返回一个负数，代表执行的错误码列表如下：
/** AndroidBitmap functions result code. */ enum { /** Operation was successful. */ ANDROID_BITMAP_RESULT_SUCCESS = 0, /** Bad parameter. */ ANDROID_BITMAP_RESULT_BAD_PARAMETER = -1, /** JNI exception occured. */ ANDROID_BITMAP_RESULT_JNI_EXCEPTION = -2, /** Allocation failed. */ ANDROID_BITMAP_RESULT_ALLOCATION_FAILED = -3, };
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访问原生像素缓存
AndroidBitmap_lockPixels 函数锁定了像素缓存以确保像素的内存不会被移动。
如果 Native 层想要访问像素数据并操作它，该方法返回了像素缓存的一个原生指针，
/** * Given a java bitmap object, attempt to lock the pixel address. * Locking will ensure that the memory for the pixels will not move * until the unlockPixels call, and ensure that, if the pixels had been * previously purged, they will have been restored. * * If this call succeeds, it must be balanced by a call to * AndroidBitmap_unlockPixels, after which time the address of the pixels should * no longer be used. * * If this succeeds, *addrPtr will be set to the pixel address. If the call * fails, addrPtr will be ignored. */ int AndroidBitmap_lockPixels(JNIEnv* env, jobject jbitmap, void** addrPtr);
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其中，第一个参数就是 JNI 接口指针，第二个参数就是 Bitmap 对象的引用，第三个参数是指向像素缓存地址的指针。
AndroidBitmap_lockPixels 执行成功的话返回 0 ，否则返回一个负数，错误码列表就是上面提到的。
释放原生像素缓存
对 Bitmap 调用完 AndroidBitmap_lockPixels 之后都应该对应调用一次 AndroidBitmap_unlockPixels 用来释放原生像素缓存。
当完成对原生像素缓存的读写之后，就应该释放它，一旦释放后，Bitmap Java 对象又可以在 Java 层使用了，函数签名如下：
/** * Call this to balance a successful call to AndroidBitmap_lockPixels. */ int AndroidBitmap_unlockPixels(JNIEnv* env, jobject jbitmap);
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其中，第一个参数就是 JNI 接口指针，第二个参数就是 Bitmap 对象的引用，如果执行成功返回 0，否则返回 1。
对 Bitmap 的操作，最重要的就是 AndroidBitmap_lockPixels 函数拿到所有像素的缓存地址，然后对每个像素值进行操作，从而更改 Bitmap 。
实战
通过对 Bitmap 进行旋转，上下翻转，左右镜像来体验 JNI 的开发。
通过 JNI 将 Bitmap 旋转
首先定义一个这样的 native 函数：
// 顺时针旋转 90° 的操作 public native Bitmap rotateBitmap(Bitmap bitmap);
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传入一个 Bitmap 对象，然后返回一个 Bitmap 对象。
然后在 C++ 代码中，首先检索 Bitmap 的信息，看看是否成功。
AndroidBitmapInfo bitmapInfo; int ret; if ((ret = AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &bitmapInfo)) < 0) { LOGE("AndroidBitmap_getInfo() failed ! error=%d", ret); return NULL; }
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接下来就是获得 Bitmap 的像素缓存指针：
// 读取 bitmap 的像素内容到 native 内存 void *bitmapPixels; if ((ret = AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, &bitmapPixels)) < 0) { LOGE("AndroidBitmap_lockPixels() failed ! error=%d", ret); return NULL; }
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这个指针指向的就是 Bitmap 像素内容，它是一个以一维数组的形式保存所有的像素点的值，但是我们在定义 Bitmap 图像时，都会定义宽和高，这就相对于是一个二维的了，那么就存在 Bitmap 的像素内容如何转成指针指向的一维内容，是按照行排列还是按照列排列呢？
在这里是按照行进行排列的，而且行的排列是从左往右，列的排列是从上往下，起始点就和屏幕坐标原点一样，位于左上角。
通过 AndroidBitmap_lockPixels 方法，bitmapPixels 指针就指向了 Bitmap 的像素内容，它的长度就是 Bitmap 的宽和高的乘积。
要将 Bitmap 进行旋转，可以通过直接更改 bitmapPixels 指针指向的像素点的值，也可以通过创建一个新的 Bitmap 对象，然后将像素值填充到 Bitmap 对象中，这里选择后者的实现方式。
首先创建一个新的 Bitmap 对象，参考之前文章中提到的方式：Android 通过 JNI 访问 Java 字段和方法调用。
在 Java 代码中，通过 createBitmap 方法可以创建一个 Bitmap，如下所示：
Bitmap.createBitmap(int width, int height, @NonNull Config config)`
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所以在 JNI 中就需要调用 Bitmap 的静态方法来创建一个 Bitmap 对象。
jobject generateBitmap(JNIEnv *env, uint32_t width, uint32_t height) {
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, width, height, bitmapConfig); return newBitmap;}
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首先通过 FindClass 方法找到 Config 类，得到一个 ARGB_8888 的配置，然后得到 Bitmap 类，调用它的静态方法 createBitmap 创建一个新的 Bitmap 对象，具体可以参考之前的文章。
在这里要传入新 Bitmap 的宽高，这个宽高也是通过 AndroidBitmap_getInfo 方法得到原来的宽高之后，根据不同的操作计算后得到的。
// 旋转操作，新 Bitmap 的宽等于原来的高，新 Bitmap 的高等于原来的宽 uint32_t newWidth = bitmapInfo.height; uint32_t newHeight = bitmapInfo.width;
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有了新的 Bitmap 对象，又有了原有的 Bitmap 像素指针，接下来就是创建新的像素指针，并填充像素内容，然后把这个像素内容再填充到 Bitmap 上。
// 创建一个新的数组指针，把这个新的数组指针填充像素值 uint32_t *newBitmapPixels = new uint32_t[newWidth * newHeight]; int whereToGet = 0; for (int y = 0; y < newHeight; ++y) { for (int x = newWidth - 1; x >= 0; x--) { uint32_t pixel = ((uint32_t *) bitmapPixels)[whereToGet++]; newBitmapPixels[newWidth * y + x] = pixel; } }
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在这两个 for 循环里面就是从原来的像素指针中取出像素值，然后把它按照特定的排列顺序填充到新的像素指针中对应位置的值，这里也就是前面强调的像素指针是按照行进行排列的，起点是 Bitmap 的左上角。
void *resultBitmapPixels; if ((ret = AndroidBitmap_lockPixels(env, newBitmap, &resultBitmapPixels)) < 0) { LOGE("AndroidBitmap_lockPixels() failed ! error=%d", ret); return NULL; } int pixelsCount = newWidth * newHeight; memcpy((uint32_t *) resultBitmapPixels, newBitmapPixels, sizeof(uint32_t) * pixelsCount); AndroidBitmap_unlockPixels(env, newBitmap);
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再次创建一个 resultBitmapPixels 指针，并调用 AndroidBitmap_lockPixels 方法获取新的 Bitmap 的像素指针缓存，然后调用 memcpy 方法，将待填充的像素指针填充到 resultBitmapPixels 上，这样就完成了像素的赋值，最后调用 AndroidBitmap_unlockPixels 方法释放像素指针缓存，完成整个赋值过程。
就这样通过读取原有 Bitmap 的像素内容然后进行操作后再赋值给新的 Bitmap 对象就完成了 JNI 操作 Bitmap 。
通过 JNI 将 Bitmap 上下翻转和左右镜像 将 Bitmap 进行上下翻转以及左右镜像和旋转操作类似了，只是针对像素指针的操作方式不同。
上下翻转的操作：
int whereToGet = 0; for (int y = 0; y < newHeight; ++y) { for (int x = 0; x < newWidth; x++) { uint32_t pixel = ((uint32_t *) bitmapPixels)[whereToGet++]; newBitmapPixels[newWidth * (newHeight - 1 - y) + x] = pixel; } }
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左右镜像的操作：
int whereToGet = 0; for (int y = 0; y < newHeight; ++y) { for (int x = newWidth - 1; x >= 0; x--) { uint32_t pixel = ((uint32_t *) bitmapPixels)[whereToGet++]; newBitmapPixels[newWidth * y + x] = pixel; } }
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其他的操作都相同了
总结
本文介绍了 Android Bitmap 相关知识，以及在 JNI 层操纵 Bitmap：检索 Bitmap 对象信息、访问原生像素缓存等，并介绍了 JNI 层旋转、镜像 Bitmap 的操作实战。
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