在Android中使用libpng
最近在使用Android的Bitmap.compress方法保存4K png图片时，发现其耗时在1秒钟以上，通过询问deepseek得知相比Bitmap.compress，使用libpng提升png图片的保存速度。接下来本文将阐述在Android中如何集成libpng，以及在使用过程中遇到的问题和最终的对比测试结果。编译libpng
使用AndroidStudio创建Native C++项目或者Android Native Library模块，然后将下载libpng解压到对应的src/main/cpp目录下，与CMakeLists.txt在同级目录下，如：
src/main/cpp
├── CMakeLists.txt
├── libpng在libpng的libpng16分支中已经提供了CMakeLists.txt文件，因此在Android的CMakeLists.txt中添加子路径：
add_subdirectory(libpng)同时添加头文件路径：
include_directories(libpng)build后就可以在build/intermediates/cxx目录下找到编译出来的libpng16.so文件。
接下来在kotlin文件中添加保存png图片的接口：
class PNG {
companion object {
init {
System.loadLibrary("png-jni")
}
external fun save(bitmap: Bitmap, filepath: String): Boolean
}
}在c/c++文件中添加native实现：
extern "C"
JNIEXPORT jboolean JNICALL
Java_com_ihuntto_libpng_PNG_00024Companion_save(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject bitmap,
jstring file_path) {
const char *path = env->GetStringUTFChars(file_path, nullptr);
if (path == nullptr) {
return JNI_FALSE;
}
// 获取 Bitmap 信息
AndroidBitmapInfo info;
if (AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info) < 0) {
env->ReleaseStringUTFChars(file_path, path);
return JNI_FALSE;
}
if (info.format != ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888) {
// 需要 RGBA_8888 格式
env->ReleaseStringUTFChars(file_path, path);
return JNI_FALSE;
}
// 锁定 Bitmap 像素
void *pixels;
if (AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, &pixels) < 0) {
env->ReleaseStringUTFChars(file_path, path);
return JNI_FALSE;
}
FILE *fp = fopen(path, "wb");
if (!fp) {
AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
env->ReleaseStringUTFChars(file_path, path);
return JNI_FALSE;
}
png_structp png = png_create_write_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING, nullptr, nullptr, nullptr);
if (!png) {
fclose(fp);
AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
env->ReleaseStringUTFChars(file_path, path);
return JNI_FALSE;
}
png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png);
if (!info_ptr) {
png_destroy_write_struct(&png, nullptr);
fclose(fp);
AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
env->ReleaseStringUTFChars(file_path, path);
return JNI_FALSE;
}
if (setjmp(png_jmpbuf(png))) {
png_destroy_write_struct(&png, &info_ptr);
fclose(fp);
AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
env->ReleaseStringUTFChars(file_path, path);
return JNI_FALSE;
}
png_init_io(png, fp);
// 设置 PNG 头信息
int color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGBA;
png_set_IHDR(png, info_ptr, info.width, info.height, 8, color_type,
PNG_INTERLACE_NONE,
PNG_COMPRESSION_TYPE_BASE,
PNG_FILTER_TYPE_BASE);
png_write_info(png, info_ptr);
// 写入图像数据
png_bytep *row_pointers = new png_bytep;
for (int y = 0; y < info.height; y++) {
row_pointers = static_cast<png_bytep>(pixels) + y * info.stride;
}
png_write_image(png, row_pointers);
png_write_end(png, nullptr);
// 清理资源
delete[] row_pointers;
png_destroy_write_struct(&png, &info_ptr);
fclose(fp);
AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
env->ReleaseStringUTFChars(file_path, path);
return JNI_TRUE;
}上述实现代码由deepseek提供
最后需要在CMakeLists.txt链接libpng库：
target_link_libraries(${CMAKE_PROJECT_NAME}
# List libraries link to the target library
android
png_shared
jnigraphics
log)注意libpng的链接目标是png_shared，而不是png或png16，因为libpng的CMakeLists.txt中编译的库目标名称为png_shared，输出库文件名称为libpng16.so，因此不要链接错了，否则会编译报错。
现在就可以通过PNG.save()完成libpng的图片保存目标了。
对比测试
为了对比Bitmap.compress和libpng，增加一段对比测试代码：
//omit other code
GlobalScope.launch(Dispatchers.IO) {
var time = System.currentTimeMillis()
val bitmap = createColorNoiseBitmap(binding.root.width, binding.root.height)
val sb = StringBuilder()
sb.append("create bitmap used ${System.currentTimeMillis() - time}ms\n")
time = System.currentTimeMillis()
externalCacheDir?.absolutePath?.let { cacheDir ->
try {
BufferedOutputStream(FileOutputStream(cacheDir + File.separatorChar + "noise1.png")).use {
bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 100, it)
}
sb.append("bitmap compress used ${System.currentTimeMillis() - time}ms\n")
time = System.currentTimeMillis()
PNG.save(bitmap, cacheDir + File.separatorChar + "noise0.png")
sb.append("libpng save used ${System.currentTimeMillis() - time}ms\n")
} catch (e: IOException) {
e.printStackTrace()
}
}
//omit other code
}序号图片分辨率Bitmap.compresslibpng11080*22538.46MB/323ms8.46MB/563ms在Build Variants为debug模式时，libpng的速度比Bitmap.compress的速度要慢，上表只列出了一次测试结果，多次测试后也是libpng的速度慢，但两者保存的图片大小是一致的。接下来看看是否能提升一下libpng的保存速度。
libpng优化
[*]将Build Variants改为release模式。
序号\耗时(ms)Bitmap.compresslibpng13183032310301331828842992925317282测试的图片分辨率都是1080*2253，不再单独列出。
现在libpng的速度已经快于Bitmap.compress，但相差不大。
[*]设置libpng速度优先：
// 1. 设置最快的压缩级别
png_set_compression_level(png, Z_BEST_SPEED);
// 2. 禁用所有过滤器（最快）
png_set_filter(png, PNG_FILTER_TYPE_BASE, PNG_FILTER_NONE);
// 3. 设置压缩策略为最快
png_set_compression_strategy(png, Z_DEFAULT_STRATEGY);序号\耗时(ms)Bitmap.compresslibpng13242332327175331421043032055306211此时libpng已经明显快于Bitmap.compress了，耗时约为Bitmap.compress的三分之二。
[*]开启png硬件优化
在CMakeLists.txt中添加：
set(PNG_HARDWARE_OPTIMIZATIONS ON)不过这个是默认开启的，添加后实际无差异。
[*]其他编译优化
在CMakeLists.txt中添加：
set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "${CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE} -O3 -ffast-math -fno-rtti -fno-exceptions")
set(PNG_STATIC OFF) # 不编译静态库
set(PNG_TESTS OFF) # 不编译测试程序第一个是设置Release的编译优化，经过实际测试几乎无优化；后两个主要可以提升编译速度。
目前从测试结果来看，libpng相比于Android自带的Bitmap.compress带来的速度提升有限，并且还会增加apk的大小，是否需要使用需要根据项目实际情况来评估。
完整项目代码已上传Github。
参考
deepseek
Android Developer API reference
libpng
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