Android JNI 之 Bitmap 操作
在 Android 中通過 JNI 去操作 Bitmap。
在 Android 通過 JNI 去調(diào)用 Bitmap，通過 CMake 去編 so 動態(tài)鏈接庫的話，需要添加 jnigraphics 圖像庫。
1target_link_libraries(?#?Specifies?the?target?library.
2???????????????????????native-operation
3???????????????????????jnigraphics
4???????????????????????${log-lib}?)
在 Android 中關(guān)于 JNI Bitmap 的操作，都定義在 bitmap.h 的頭文件里面了，主要就三個函數(shù)，明白它們的含義之后就可以去實踐體會了。
檢索 Bitmap 對象信息
AndroidBitmap_getInfo 函數(shù)允許原生代碼檢索 Bitmap 對象信息，如它的大小、像素格式等，函數(shù)簽名如下：
1/**
2?*?Given?a?java?bitmap?object,?fill?out?the?AndroidBitmapInfo?struct?for?it.
3?*?If?the?call?fails,?the?info?parameter?will?be?ignored.
4?*/
5int?AndroidBitmap_getInfo(JNIEnv*?env,?jobject?jbitmap,
6??????????????????????????AndroidBitmapInfo*?info);
其中，第一個參數(shù)就是 JNI 接口指針，第二個參數(shù)就是 Bitmap 對象的引用，第三個參數(shù)是指向 AndroidBitmapInfo 結(jié)構(gòu)體的指針。
AndroidBitmapInfo 結(jié)構(gòu)體如下：
1/**?Bitmap?info,?see?AndroidBitmap_getInfo().?*/
2typedef?struct?{
3????/**?The?bitmap?width?in?pixels.?*/
4????uint32_t????width;
5????/**?The?bitmap?height?in?pixels.?*/
6????uint32_t????height;
7????/**?The?number?of?byte?per?row.?*/
8????uint32_t????stride;
9????/**?The?bitmap?pixel?format.?See?{@link?AndroidBitmapFormat}?*/
10????int32_t?????format;
11????/**?Unused.?*/
12????uint32_t????flags;??????//?0?for?now
13}?AndroidBitmapInfo;
其中，width 就是 Bitmap 的寬，height 就是高，format 就是圖像的格式，而 stride 就是每一行的字節(jié)數(shù)。
圖像的格式有如下支持：
1/**?Bitmap?pixel?format.?*/
2enum?AndroidBitmapFormat?{
3????/**?No?format.?*/
4????ANDROID_BITMAP_FORMAT_NONE??????=?0,
5????/**?Red:?8?bits,?Green:?8?bits,?Blue:?8?bits,?Alpha:?8?bits.?**/
6????ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888?=?1,
7????/**?Red:?5?bits,?Green:?6?bits,?Blue:?5?bits.?**/
8????ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGB_565???=?4,
9????/**?Deprecated?in?API?level?13.?Because?of?the?poor?quality?of?this?configuration,?it?is?advised?to?use?ARGB_8888?instead.?**/
10????ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_4444?=?7,
11????/**?Alpha:?8?bits.?*/
12????ANDROID_BITMAP_FORMAT_A_8???????=?8,
13};
如果 AndroidBitmap_getInfo 執(zhí)行成功的話，會返回 0 ，否則返回一個負(fù)數(shù)，代表執(zhí)行的錯誤碼列表如下：
1/**?AndroidBitmap?functions?result?code.?*/
2enum?{
3????/**?Operation?was?successful.?*/
4????ANDROID_BITMAP_RESULT_SUCCESS???????????=?0,
5????/**?Bad?parameter.?*/
6????ANDROID_BITMAP_RESULT_BAD_PARAMETER?????=?-1,
7????/**?JNI?exception?occured.?*/
8????ANDROID_BITMAP_RESULT_JNI_EXCEPTION?????=?-2,
9????/**?Allocation?failed.?*/
10????ANDROID_BITMAP_RESULT_ALLOCATION_FAILED?=?-3,
11};
訪問原生像素緩存
AndroidBitmap_lockPixels 函數(shù)鎖定了像素緩存以確保像素的內(nèi)存不會被移動。
如果 Native 層想要訪問像素數(shù)據(jù)并操作它，該方法返回了像素緩存的一個原生指針，
1/**
2?*?Given?a?java?bitmap?object,?attempt?to?lock?the?pixel?address.
3?*?Locking?will?ensure?that?the?memory?for?the?pixels?will?not?move
4?*?until?the?unlockPixels?call,?and?ensure?that,?if?the?pixels?had?been
5?*?previously?purged,?they?will?have?been?restored.
6?*
7?*?If?this?call?succeeds,?it?must?be?balanced?by?a?call?to
8?*?AndroidBitmap_unlockPixels,?after?which?time?the?address?of?the?pixels?should
9?*?no?longer?be?used.
10?*
11?*?If?this?succeeds,?*addrPtr?will?be?set?to?the?pixel?address.?If?the?call
12?*?fails,?addrPtr?will?be?ignored.
13?*/
14int?AndroidBitmap_lockPixels(JNIEnv*?env,?jobject?jbitmap,?void**?addrPtr);
其中，第一個參數(shù)就是 JNI 接口指針，第二個參數(shù)就是 Bitmap 對象的引用，第三個參數(shù)是指向像素緩存地址的指針。
AndroidBitmap_lockPixels 執(zhí)行成功的話返回 0 ，否則返回一個負(fù)數(shù)，錯誤碼列表就是上面提到的。
釋放原生像素緩存
對 Bitmap 調(diào)用完 AndroidBitmap_lockPixels 之后都應(yīng)該對應(yīng)調(diào)用一次 AndroidBitmap_unlockPixels ?用來釋放原生像素緩存。
當(dāng)完成對原生像素緩存的讀寫之后，就應(yīng)該釋放它，一旦釋放后，Bitmap Java 對象又可以在 Java 層使用了，函數(shù)簽名如下：
1/**
2?*?Call?this?to?balance?a?successful?call?to?AndroidBitmap_lockPixels.
3?*/
4int?AndroidBitmap_unlockPixels(JNIEnv*?env,?jobject?jbitmap);
其中，第一個參數(shù)就是 JNI 接口指針，第二個參數(shù)就是 Bitmap 對象的引用，如果執(zhí)行成功返回 0，否則返回 1。
對 Bitmap 的操作，最重要的就是 AndroidBitmap_lockPixels 函數(shù)拿到所有像素的緩存地址，然后對每個像素值進(jìn)行操作，從而更改 Bitmap 。
實踐
通過對 Bitmap 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，上下翻轉(zhuǎn)，左右鏡像來體驗 JNI 的開發(fā)。
效果如下：
具體代碼可以參考我的 Github 項目，歡迎 Star。
https://github.com/glumes/AndroidDevWithCpp
通過 JNI 將 Bitmap 旋轉(zhuǎn)
首先定義一個這樣的 native 函數(shù)：
1????//?順時針旋轉(zhuǎn)?90°?的操作
2????public?native?Bitmap?rotateBitmap(Bitmap?bitmap);
傳入一個 Bitmap 對象，然后返回一個 Bitmap 對象。
然后在 C++ 代碼中，首先檢索 Bitmap 的信息，看看是否成功。
1????AndroidBitmapInfo?bitmapInfo;
2????int?ret;
3????if?((ret?=?AndroidBitmap_getInfo(env,?bitmap,?&bitmapInfo))?0)?{
4????????LOGE("AndroidBitmap_getInfo()?failed?!?error=%d",?ret);
5????????return?NULL;
6????}
接下來就是獲得 Bitmap 的像素緩存指針：
1????//?讀取?bitmap?的像素內(nèi)容到?native?內(nèi)存
2????void?*bitmapPixels;
3????if?((ret?=?AndroidBitmap_lockPixels(env,?bitmap,?&bitmapPixels))?0)?{
4????????LOGE("AndroidBitmap_lockPixels()?failed?!?error=%d",?ret);
5????????return?NULL;
6????}
這個指針指向的就是 Bitmap 像素內(nèi)容，它是一個以一維數(shù)組的形式保存所有的像素點(diǎn)的值，但是我們在定義 Bitmap 圖像時，都會定義寬和高，這就相對于是一個二維的了，那么就存在 Bitmap 的像素內(nèi)容如何轉(zhuǎn)成指針指向的一維內(nèi)容，是按照行排列還是按照列排列呢？
在這里是按照行進(jìn)行排列的，而且行的排列是從左往右，列的排列是從上往下，起始點(diǎn)就和屏幕坐標(biāo)原點(diǎn)一樣，位于左上角。
通過 AndroidBitmap_lockPixels 方法，bitmapPixels 指針就指向了 Bitmap 的像素內(nèi)容，它的長度就是 Bitmap 的寬和高的乘積。
要將 Bitmap 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可以通過直接更改 bitmapPixels 指針指向的像素點(diǎn)的值，也可以通過創(chuàng)建一個新的 Bitmap 對象，然后將像素值填充到 Bitmap 對象中，這里選擇后者的實現(xiàn)方式。
首先創(chuàng)建一個新的 Bitmap 對象，參考之前文章中提到的方式：Android 通過 JNI 訪問 Java 字段和方法調(diào)用。
在 Java 代碼中，通過 ?createBitmap 方法可以創(chuàng)建一個 Bitmap，如下所示：
1?Bitmap.createBitmap(int?width,?int?height,?@NonNull?Config?config)`
所以在 JNI 中就需要調(diào)用 Bitmap 的靜態(tài)方法來創(chuàng)建一個 Bitmap 對象。
1jobject?generateBitmap(JNIEnv?*env,?uint32_t?width,?uint32_t?height)?{
2
3????jclass?bitmapCls?=?env->FindClass("android/graphics/Bitmap");
4????jmethodID?createBitmapFunction?=?env->GetStaticMethodID(bitmapCls,
5????????????????????????????????????????????????????????????"createBitmap",
6????????????????????????????????????????????????????????????"(IILandroid/graphics/Bitmap$Config;)Landroid/graphics/Bitmap;");
7????jstring?configName?=?env->NewStringUTF("ARGB_8888");
8????jclass?bitmapConfigClass?=?env->FindClass("android/graphics/Bitmap$Config");
9????jmethodID?valueOfBitmapConfigFunction?=?env->GetStaticMethodID(
10????????????bitmapConfigClass,?"valueOf",
11????????????"(Ljava/lang/String;)Landroid/graphics/Bitmap$Config;");
12
13????jobject?bitmapConfig?=?env->CallStaticObjectMethod(bitmapConfigClass,
14???????????????????????????????????????????????????????valueOfBitmapConfigFunction,?configName);
15
16????jobject?newBitmap?=?env->CallStaticObjectMethod(bitmapCls,
17????????????????????????????????????????????????????createBitmapFunction,
18????????????????????????????????????????????????????width,
19????????????????????????????????????????????????????height,?bitmapConfig);
20????return?newBitmap;
21}
首先通過 FindClass 方法找到 Config 類，得到一個 ARGB_8888 的配置，然后得到 Bitmap 類，調(diào)用它的靜態(tài)方法 createBitmap 創(chuàng)建一個新的 Bitmap 對象，具體可以參考之前的文章。
在這里要傳入新 Bitmap 的寬高，這個寬高也是通過 AndroidBitmap_getInfo 方法得到原來的寬高之后，根據(jù)不同的操作計算后得到的。
1????//?旋轉(zhuǎn)操作，新?Bitmap?的寬等于原來的高，新?Bitmap?的高等于原來的寬
2???uint32_t?newWidth?=?bitmapInfo.height;
3????uint32_t?newHeight?=?bitmapInfo.width;
有了新的 Bitmap 對象，又有了原有的 Bitmap 像素指針，接下來就是創(chuàng)建新的像素指針，并填充像素內(nèi)容，然后把這個像素內(nèi)容再填充到 Bitmap 上。
1????//?創(chuàng)建一個新的數(shù)組指針，把這個新的數(shù)組指針填充像素值
2????uint32_t?*newBitmapPixels?=?new?uint32_t[newWidth?*?newHeight];
3????int?whereToGet?=?0;
4????for?(int?y?=?0;?y?5????????for?(int?x?=?newWidth?-?1;?x?>=?0;?x--)?{
6????????????uint32_t?pixel?=?((uint32_t?*)?bitmapPixels)[whereToGet++];
7????????????newBitmapPixels[newWidth?*?y?+?x]?=?pixel;
8????????}
9????}
在這兩個 for循環(huán)里面就是從原來的像素指針中取出像素值，然后把它按照特定的排列順序填充到新的像素指針中對應(yīng)位置的值，這里也就是前面強(qiáng)調(diào)的像素指針是按照行進(jìn)行排列的，起點(diǎn)是 Bitmap 的左上角。
1????void?*resultBitmapPixels;
2????if?((ret?=?AndroidBitmap_lockPixels(env,?newBitmap,?&resultBitmapPixels))?0)?{
3????????LOGE("AndroidBitmap_lockPixels()?failed?!?error=%d",?ret);
4????????return?NULL;
5????}
6????int?pixelsCount?=?newWidth?*?newHeight;
7????memcpy((uint32_t?*)?resultBitmapPixels,?newBitmapPixels,?sizeof(uint32_t)?*?pixelsCount);
8????AndroidBitmap_unlockPixels(env,?newBitmap);
再次創(chuàng)建一個 resultBitmapPixels 指針，并調(diào)用 AndroidBitmap_lockPixels 方法獲取新的 Bitmap 的像素指針緩存，然后調(diào)用 memcpy 方法，將待填充的像素指針填充到 resultBitmapPixels 上，這樣就完成了像素的賦值，最后調(diào)用 AndroidBitmap_unlockPixels 方法釋放像素指針緩存，完成整個賦值過程。
就這樣通過讀取原有 Bitmap 的像素內(nèi)容然后進(jìn)行操作后再賦值給新的 Bitmap 對象就完成了 JNI 操作 Bitmap 。
通過 JNI 將 Bitmap 上下翻轉(zhuǎn)和左右鏡像
將 Bitmap 進(jìn)行上下翻轉(zhuǎn)以及左右鏡像和旋轉(zhuǎn)操作類似了，只是針對像素指針的操作方式不同。
上下翻轉(zhuǎn)的操作：
1????int?whereToGet?=?0;
2????for?(int?y?=?0;?y?3????????for?(int?x?=?0;?x?4????????????uint32_t?pixel?=?((uint32_t?*)?bitmapPixels)[whereToGet++];
5????????????newBitmapPixels[newWidth?*?(newHeight?-?1?-?y)?+?x]?=?pixel;
6????????}
7????}
左右鏡像的操作：
1????int?whereToGet?=?0;
2????for?(int?y?=?0;?y?3????????for?(int?x?=?newWidth?-?1;?x?>=?0;?x--)?{
4????????????uint32_t?pixel?=?((uint32_t?*)?bitmapPixels)[whereToGet++];
5????????????newBitmapPixels[newWidth?*?y?+?x]?=?pixel;
6????????}
7????}
其他的操作都相同了，具體還是看項目代碼吧。
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覺得不錯，點(diǎn)個在看唄~
