利用Android系统源码中giflib实现播放gif文件

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包子388321

修改于 2020-07-01 17:46:29

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前言

目前市场上流行的图片框架都是可以很好的处理gif图片，像glide是通过Java层来处理gif的展示，但是Java层来处gif的展示，始终会存在OOM的风险。今天学习了一下Android系统源码中拓展源码的giflib加载gif。

开始扯犊子

想要实现gif的一帧一帧的播放，必须要了解一下gif的大体结构，关于gif格式图片的详细解析，这边大体介绍一下。

gif的结构介绍

GIF是Compuserve公司开发的图形文件格式，一共有两个版本87a和89a，现在市场上大部分使用的都是89a的版本，89a版本相对87a多了数据扩展块，也正是我们实现需要用到的内容。下图：列出gif大体文件构造元素。

由图我们可以看出：

GIF文件结构：文件头，数据流，结束器。

GIF文件内部是按块划分的，包括控制块（ Control Block ）和数据块（Data Sub-blocks）两种。

数据流包含：逻辑屏幕标识，全局颜色列表，符图像块，图形控制拓展，应用程序拓展等。

思考一个gif有很多帧的文件图片，每一帧图片的展示需要通过绘制图片的像素和每一个像素的颜色值，以及还需要知道每一帧到下一帧的展示的时间。
设计 1、利用giflib的DGIFOpenFileName以文件流的形式加载gif文件，获取到gif的图片结构包括：图片的宽高，像素，颜色表，像素帧，gif中的图片帧数，每一帧数需要播放的时间（距离下一帧图像出现的时间）。 2、创建GIFBean的结构体，用来保存：第一帧到下一帧的计算每一帧的延迟时间，gif图片中总共的图片帧数，当前播放的是哪一帧。 3、通过绘制每一帧的像素来达到展示，利用每一帧延迟时间对下一帧的图像进行播放。 4、绘制中，需要遍历每一帧的图像的像素，并从gif中的颜色表中取值，然后对像素进行填色。
gif内部结构草图.png

Android系统源码的giflib介绍

个人这边以Android8.1的系统源码的giflib来讲解 \android-8.1.0_r1\external\giflib

GifFileType结构体

typedef int GifWord;
typedef struct GifFileType {
    GifWord SWidth, SHeight;         /* gif的逻辑宽高 */
    GifWord SColorResolution;        /*  gif文件需要生成的多少种颜色，最大不会超过255 */
    GifWord SBackGroundColor;        /* 画布的背景颜色 */
    GifByteType AspectByte;	     /*  用来计算宽高比 */
    ColorMapObject *SColorMap;       /* 颜色列表，如果局部颜色列表为空，这边表示的是全局颜色列表，否则是局部颜色列表 */
    int ImageCount;                  /*  gif的图像帧数 */
    GifImageDesc Image;              /* 当前帧图像 */
    SavedImage *SavedImages;         /*用来存储已经读取过得图像数据 */
    int ExtensionBlockCount;         /* 表示图像扩展数据块数量 */
    ExtensionBlock *ExtensionBlocks; /* 用来存储图像的数据块 */    
    int Error;			     /* 错误码 */
    void *UserData;                  /* 用来存储开发者的数据，类似view设置tag */
    void *Private;                   /* Don't mess with this! */
} GifFileType;

涉及到的结构体

typedef unsigned char GifByteType;
typedef int GifWord;

typedef struct GifColorType {
    GifByteType Red, Green, Blue;   /* rgb 三种色 */
} GifColorType;

//表示颜色表的结构体，用来存储每一个像素的rgb颜色
typedef struct ColorMapObject {
    int ColorCount;   
    int BitsPerPixel;
    bool SortFlag;
    GifColorType *Colors;    /* on malloc(3) heap */
} ColorMapObject;
// 图像的基本参数，宽高，颜色表，gif存储的是顺序或者是交错的方式
typedef struct GifImageDesc {
    GifWord Left, Top, Width, Height;   /* Current image dimensions. */
    bool Interlace;                     /* Sequential/Interlaced lines. */
    ColorMapObject *ColorMap;           /* The local color map */
} GifImageDesc;

// 数据块： 字节数，字节表，块函数编码，表示是哪一种数据块（图形控制扩展，图形文本扩展等）
typedef struct ExtensionBlock {
    int ByteCount;
    GifByteType *Bytes; /* on malloc(3) heap */
    int Function;       /* The block function code */
#define CONTINUE_EXT_FUNC_CODE    0x00    /* continuation subblock */
#define COMMENT_EXT_FUNC_CODE     0xfe    /* 注释扩展*/
#define GRAPHICS_EXT_FUNC_CODE    0xf9    /* 图形控制扩展（89a版本才有的） */
#define PLAINTEXT_EXT_FUNC_CODE   0x01    /* 图形文本扩展*/
#define APPLICATION_EXT_FUNC_CODE 0xff    /* 应用程序扩展 */
} ExtensionBlock;

上面介绍的结构体，都是涉及到gif文件结构的一些信息。

撸起袖子开始搬砖

首先加载gif文件图片，获取图片的基本信息 giflib有两种加载方式：以文件流方式打开gif文件和以文件句柄方式这边直接采用文件流方式

const char * path = env->GetStringUTFChars(path_, NULL);
int error;
//以文件流来打开gif文件，读取gif文件信息，并且返回一个结构体
GifFileType *gifFileType = DGifOpenFileName(path, &error);
//将整个GIF读入内核，挂起它所有的状态信息 GifFileType指针
DGifSlurp(gifFileType);

创建一个我们自己的结构体用来存储：

每一帧的延迟时间
总的图像帧数
当前的播放帧位置

typedef struct GifBean{
    int current_frame;
    int total_frame;
    int *delays;    /* 每一帧的延迟时间都有可能不一样, 所以列表形式存储 */
} GifBean;

接着计算每一帧的延迟时间（每一帧的延迟时间都有可能不一样）和存储所有的帧数

 //给自定义的结构体GifBean分配空间
    GifBean *gifBean = (GifBean*)(malloc(sizeof(GifBean)));
    //初始化，清空内存
    memset(gifBean, 0, sizeof(GifBean));
    //将我们创建的gifbean的数据指针传到GifFileType的用户数据指针变量
    gifFileType->UserData = gifBean;

    //给gif所有帧播放的时间，分配内存空间
    gifBean->delays = (int *)malloc(sizeof(int) * gifFileType->ImageCount);
    //清空初始化分配好的内存
    memset(gifBean->delays, 0, sizeof(int) * gifFileType->ImageCount);

    //存储gif文件一共有多少帧
    gifBean->total_frame = gifFileType->ImageCount;
    //定义拓展块结构体
    ExtensionBlock *extensionBlock;
    for (int i = 0; i < gifFileType->ImageCount; ++i) {
        // SaveImages变量用来存储已经读取过得图像数据。
        // 获取每一帧图像的资源
        SavedImage savedImage = gifFileType->SavedImages[i];
        // 遍历当前这一帧的图片中的拓展块的数据
        for (int j = 0; j < savedImage.ExtensionBlockCount; ++j) {
            //拿到图形拓展的内容
            if (savedImage.ExtensionBlocks[j].Function == GRAPHICS_EXT_FUNC_CODE) {
                extensionBlock = &savedImage.ExtensionBlocks[j];
                break;
            }
        }
        if (extensionBlock) {
            //拿到图形拓展块后，计算每一帧的播放时长
            int frame_delay = 10 * (extensionBlock->Bytes[2] << 8 | extensionBlock->Bytes[1]);
            LOGE("时间  %d   ",frame_delay);
            gifBean->delays[i] = frame_delay;
        }
    }
    LOGE("gif  长度大小    %d  ",gifFileType->ImageCount);
    env->ReleaseStringUTFChars(path_, path);
    //到这做了两件事：一是计算gif图片中，每一帧图片的播放时长，二是保持总共多少帧图片
    //返回结构体的首地址
    return (jlong) gifFileType;

获取gif的宽高

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_jason_ndk_gifdemo_GifHandler_getGifWidth(JNIEnv *env, jobject thiz, jlong gif_point) {
    GifFileType *gifFileType = (GifFileType *) gif_point;
    //返回gif的宽度
    return gifFileType->SWidth;
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_jason_ndk_gifdemo_GifHandler_getGifHeight(JNIEnv *env, jobject thiz, jlong gif_point) {
    GifFileType *gifFileType = (GifFileType *) gif_point;
    //返回gif的高度
    return gifFileType->SHeight;
}

绘制每一帧图像

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_jason_ndk_gifdemo_GifHandler_updateFrame(JNIEnv *env, jobject thiz, jlong gif_point,
                                                  jobject bitmap) {
    GifFileType *gifFileType = (GifFileType *) gif_point;
    //拿出我们所保持在GifFileType的GIFBean数据
    GifBean *gifBean = (GifBean *)gifFileType->UserData;
    AndroidBitmapInfo info;
    //代表一幅图片的像素数组
    void *pixel;
    //获取bitmap的图片信息
    AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info);
    //锁定bitmap
    AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, &pixel);
    //绘制每一帧
    drawFrame(gifFileType, gifBean, info, pixel);
    //播放完成之后，循环到下一帧
    gifBean->current_frame += 1;
    LOGE("当前帧  %d  ",gifBean->current_frame);
    if (gifBean->current_frame >= gifBean->total_frame-1) {
        //当前播放到最后一帧，重置为第一帧，开始重新播放
        gifBean->current_frame = 0;
        LOGE("重新过来  %d  ",gifBean->current_frame);
    }
    //接触锁定bitmap
    AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
    return gifBean->delays[gifBean->current_frame];
}

绘制每一帧的像素

void drawFrame(GifFileType *gifFileType, GifBean *gifBean, AndroidBitmapInfo info, void *pixels) {
    //播放底层代码
    //拿到当前帧
    SavedImage savedImage = gifFileType->SavedImages[gifBean->current_frame];
    //
    GifImageDesc frameInfo = savedImage.ImageDesc;
    //整幅图片的首地址
    int* px = (int *)pixels;
    //每一行的首地址
    int *line;

    //其中一个像素的位置  不是指针  在颜色表中的索引
    int pointPixel;
    //gif的字节类型
    GifByteType  gifByteType;
    //gif图片的像素颜色类型
    GifColorType gifColorType;
    //获取gif图片的颜色表
    ColorMapObject* colorMapObject=frameInfo.ColorMap;
    //计算像素，对每一个像素进行颜色填充
    //px = px + info.stride * frameInfo.Top;   //会直接被向上去值，px是int，stride是char，位数不同
    px = (int *) ((char*)px + info.stride * frameInfo.Top);
    for (int y = frameInfo.Top; y < frameInfo.Top + frameInfo.Height; ++y) {
        //更新行数
        line = px;
        for (int x = frameInfo.Left; x < frameInfo.Left + frameInfo.Width; ++x) {
            pointPixel = (y - frameInfo.Top) * frameInfo.Width + (x - frameInfo.Left);
            //获取gif这个像素点的颜色类型，是red，green，blue中的一个，GifByteType 本身是无符号的字符 unsigned char
            gifByteType = savedImage.RasterBits[pointPixel];
            //获取到当前像素的颜色RGB的结构体
            gifColorType = colorMapObject->Colors[gifByteType];
            line[x] = argb(255,gifColorType.Red, gifColorType.Green, gifColorType.Blue);
        }
        //像素位置更新
        px = (int *) ((char*)px + info.stride);  //info.stride 表示是每行字节数的数量
    }
}

在Java中的调用和显示

public void load(ImageView imageView, final String path) {
    imageViewWeakReference = new WeakReference<ImageView>(imageView);
    new Thread() {
      @Override
      public void run() {
        load(path);
      }
    }.start();
  }

  private void load(String path) {

    File file = new File(path);
    if(!file.exists()) {
      System.err.println("not found gif file");
      return;
    }

    GifHandler gifHandler = new GifHandler(file.getAbsolutePath());
    int width = gifHandler.getWidth();
    int height = gifHandler.getHeight();
    Bitmap  bitmap= Bitmap.createBitmap(width,height, Bitmap.Config.ARGB_8888);
      
    int nextFrame = gifHandler.updateFrame(bitmap);
    handler.sendEmptyMessageDelayed(1,nextFrame);
  }

  private Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()){

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      ImageView gifIv = imageViewWeakReference.get();
      if(gifIv == null) {
        return;
      }
      int mNextFrame = gifHandler.updateFrame(bitmap);
      handler.sendEmptyMessageDelayed(1,mNextFrame);
      gifIv.setImageBitmap(bitmap);
    }
  };

最后运行就可以看到gif图片播放了。