Question

如何有效释放WriteableBitmap占用的内存

Answer 1

　　说说WriteableBitmap

　　使用 WriteableBitmap 类基于每个框架来更新和呈现位图。这对于生成算法内容（如分形图像）和数据可视化（如音乐可视化工具）很有用。

　　WriteableBitmap 类使用两个缓冲区。“后台缓冲区”在系统内存中分配，它可以累计当前未显示的内容。“前台缓冲区”在系统内存中分配，它包含当前显示的内容。呈现系统将前台缓冲区复制到视频内存中以便显示。

　　两个线程使用这两个缓冲区。“用户界面 (UI) 线程”生成 UI 但不将其呈现在屏幕上。UI 线程响应用户输入、计时器以及其他事件。一个应用程序可以具有多个 UI 线程。“呈现线程”撰写和呈现 UI 线程的变化。每个应用程序只有一个呈现线程。

　　UI 线程将内容写入后台缓冲区。呈现线程从前台缓冲区读取内容，然后将其复制到视频内存中。将使用更改的矩形区域跟踪对后台缓冲区的更改。

　　：

　　WriteableBitmap使用两个线程来使用这两个缓冲区。UI 线程响应用户输入、计时器以及其他事件。“呈现线程”撰写和呈现 UI 线程的变化。在WriteableBitmap中，UI 线程将内容写入后台缓冲区。呈现线程从前台缓冲区读取内容，然后将其复制到视频内存中，最后切换两个缓存区。

　　WritePixel方法

　　可以使用WritePixel方法来更新缓冲区：

　　1. public void WritePixels(Int32Rect sourceRect, Array pixels, int stride, int offset);
　　2. public void WritePixels(Int32Rect sourceRect, IntPtr buffer, int bufferSize, int stride);
　　3. public void WritePixels(Int32Rect sourceRect, Array sourceBuffer, int sourceBufferStride,
　　int destinationX, int destinationY);
　　4. public void WritePixels(Int32Rect sourceRect, IntPtr sourceBuffer, int sourceBufferSize,
　　int sourceBufferStride, int destinationX, int destinationY);

　　关于Stride

　　Stride是Bitmap里一个令人头痛的东西，它代表着一张图片每一行的扫描宽度（跨距）。跨距总是大于或等于实际像素宽度。如果跨距为正，则位图自顶向下。如果跨距为负，则位图颠倒。Stride是指图像每一行需要占用的字节数。根据BMP格式的标准，Stride一定要是4的倍数。据个例子，一幅1024*768的24bppRgb的图像，每行有效的像素信息应该是1024*3 = 3072。因为已经是4的倍数，所以Stride就是3072。那么如果这幅图像是35*30，那么一行的有效像素信息是105，但是105不是4的倍数，所以填充空字节（也就是0），Stride应该是108。

　　在WritableBitmap中，可以使用：

　　.BackBufferStride
　　属性来获得Stride值。

　　明白了Stride的意义，让我们来看看以下代码：

　　WriteableBitmap bitmap = new WriteableBitmap(15, 2, 72, 72, PixelFormats.Bgr24, null);
　　Byte[] buffer = new Byte[bitmap.BackBufferStride * bitmap.PixelHeight];
　　for (byte i = 0; i < buffer.Length; i++)
　　{
　　buffer[i] = i;
　　}
　　bitmap.WritePixels(new Int32Rect(0, 0, 15, 2), buffer, bitmap.BackBufferStride, 0);

　　Marshal.Copy(bitmap.BackBuffer, buffer, 0, buffer.Length);
　　在上面的代码里，我们新建了一个15X2的24位位图，它的行跨距是(15*3+3)/4*4=48，没行多了3个填充字节。我们把一个由0到95的连续数组复制到该位图中，然后重新复制回来，可以看到，第45、46、47个元素值是0：

　　

　　WritePixel函数中的Stride

　　在WritePixel的四个重载函数里，同样有一个stride的参数（后两个重载函数用的是sourceBufferStride），该参数表示源数组（函数里的sourceBuffer参数）的跨度。

　　举个例子，假设WriteableBitmap是8位的，源数组是一个长度为12的一维数组，如果stride为4，则表示填充时，该一维数组代表的一个4X3的图像：

　　如果stride为3，则该数组代表的是一个3X4的图像：

　　WritePixel方法就是用这个图像来填充缓存区域：

　　sourceRect和stride

　　刚才说到，在WritePixel函数里，通过传入参数stride来设定填充源数组（sourceBuffer参数）的尺寸，把它看做一个“二维数组”，WritePixel把这个“二维数组”的值写入WriteableBitmap对象的缓冲区中。那么，如果我只想写这个“二维数组”的一部分，该怎么做呢？

　　于是第一个参数sourceRect就是设定这个区域。

　　设想一下，如下图，我们使用stride把一个长度为81的sourceBuffer分割成9X9的“二维数组”，因为这里使用的WriteableBitmap是24位的，因此在图上我用三种颜色表示RGB值：

　　显然，该数组一次最多可以填充一个3X9的像素的缓冲区（因为WriteableBitmap是24位的，所以填充时三个字节才能填充一个像素），如果需要填充的区域大于3X9，会抛出异常：ArgumentException。

　　如果我打算填充的区域是2X4的区域呢？这意味着仅仅使用一部分sourceBuffer：

　　这时，可以把sourceRect设置为（1，2，2，4）

　　总之，WritePixel方法的本质就是把sourceBuffer看做一副图片，使用stride来设定该图片的宽度，利用sourceRect来确定使用该图片的哪部分填充，而destinationX、destinationY则是指定把图片填充到缓冲区的位置坐标。函数调用完成后，会自动调用更新，重新绘制屏幕上的图像。

　　Lock、Unlock和AddDirtyRect

　　一般的，WritePixel方法使用于快速填充图像，如果我们仅仅想对图像进行“像素级”的改变，那么，WritePixel未免过于粗犷。这时候，需要使用Lock、AddDirtyRect、Unlock方法了。

　　以下代码，通过使用上述函数，把一副图片“反色”：

　　unsafe
　　{
　　var bytes = (byte*)m_Bitmap.BackBuffer.ToPointer();
　　m_Bitmap.Lock();
　　for (int i = 0; i < m_Bitmap.BackBufferStride * m_Bitmap.PixelHeight; i++)
　　{
　　bytes[i] = (byte)(255-bytes[i]);
　　}
　　m_Bitmap.AddDirtyRect(new Int32Rect(0, 0, m_Bitmap.PixelWidth, m_Bitmap.PixelHeight));
　　m_Bitmap.Unlock();
　　}

　　在进行操作前，先使用Lock方法，锁定后台缓冲区，这时，呈现系统得不到后台缓冲区的数据，因此不发送更新，屏幕不发生变化。

　　其次，直接修改图片内存，c#不推荐使用指针，因此该方法是unsafe的。

　　再次，调用AddDirtyRect方法，指示代码对后台缓冲区所做的更改，通知呈现系统，缓冲区哪部分发生了改变。

　　最后，使用Unlock方法，解除对后台缓冲区的锁定。

　　一般来说，为了提高效率，不需要更新整幅图片，因此，可以通过调用多次AddDirtyRect方法，进行局部修改：

　　m_Bitmap.AddDirtyRect(new Int32Rect(0, 0, 100, 100));
　　m_Bitmap.AddDirtyRect(new Int32Rect(150, 150, 100, 100));
　　m_Bitmap.AddDirtyRect(new Int32Rect(300, 300, 100, 100));