防止在渲染之前复制 C# WPF BitmapSource 字节

Question

我一直在使用 32 位 C# WPF 应用程序，该应用程序在 ListBox 中显示大量大图像（在许多情况下为 1080p）。问题是在我的 C# 对象（我已经绑定到）中保留一个 BitmapSource 对象会显着增加内存，因为我创建的 BitmapSource 的字节在渲染之前被复制/复制。如果我保留 BitmapSource 对象以便重用它或在其他地方重新显示它，我最终会由于渲染前复制而产生原始图像字节的多个副本。更具体地说，CopyPixels(Int32Rect sourceRect, Array pixels, int stride, int offset) 在渲染之前被调用。带有堆栈跟踪的内存/堆分析证实了在渲染之前复制字节的想法。

我创建的唯一“解决方法”，每次需要时都会生成 BitmapSource，如下所示：

ImageData data = _backendImage.getData();
SWIGTYPE_p_unsigned_char rawData = _backendImage.getRawData();
IntPtr dataPointer = SWIGTYPE_p_unsigned_char.getCPtr(rawData).Handle;
GC.Collect(); // forces garbage collection on not-displayed images
return Utilities.GenerateBitmapSource((int)_backendImage.getWidth(), (int)_backendImage.getHeight(), _backendImage.getByteOrder(), dataPointer, data.Count);

最后一行是我自己的函数来实际生成一个 BitmapSource 对象，超出了这个问题的范围。

解决方法的性能非常差，因为在每次渲染到 ListBox 之前，我要做的不仅仅是一份，而是两份数据副本（一份进入 BitmapSource，一份用于渲染）。保留 BitmapSource 会删除所有重复的复制操作，但会占用大量内存。

这是我的 ListBox XAML：

<ListBox Name="SlideShowListBox" ItemsSource="{Binding SlideData.PreviewData}" 
                 SelectedIndex="{Binding SelectedIndex}" 
                 ScrollViewer.VerticalScrollBarVisibility="Visible"
                 SelectionMode="Extended"
                 VirtualizingStackPanel.VirtualizationMode="Recycling">
    <ListBox.ItemTemplate>
        <DataTemplate>
            <VirtualizingStackPanel Orientation="Horizontal" Margin="0, 2.5, 0, 2.5">
                <Label Content="{Binding data.ImageNumber}" VerticalAlignment="Top" Width="30" HorizontalContentAlignment="Right" Margin="0,-6.5,0,0"/>
                <Grid>
                    <Image Source="{Binding data.ImageThumbnail}" RenderOptions.BitmapScalingMode="HighQuality" VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Left"
                           Name="ListImage"
                           MaxWidth="{Binding ElementName=ListBoxItemSizer,
                                            Path=ActualWidth, Converter={ikriv:MathConverter}, ConverterParameter=(x - 20)}">
                        <Image.Style>
                            <Style TargetType="{x:Type Image}">
                                <Style.Triggers>
                                    <DataTrigger Binding="{Binding data.IsHidden}" Value="True">
                                        <Setter Property="Opacity" Value="0.5"/>
                                    </DataTrigger>
                                </Style.Triggers>
                            </Style>
                        </Image.Style>
                    </Image>
                </Grid>
            </VirtualizingStackPanel>
        </DataTemplate>
    </ListBox.ItemTemplate>
</ListBox>

问题：当我已经将所有字节存储在 RAM 中并在图像上调用了.Freeze() 时，有什么方法可以防止 WPF 在渲染之前复制字节？我想要一份副本我的图像字节在 RAM 中：不多也不少。

可能相关：.NET Memory issues loading ~40 images, memory not reclaimed -- 似乎不相关，因为我是从原始字节构建 BitmapSource 对象，而不是（文字）流对象。

编辑：有趣的说明——我在两个不同的屏幕上的 2 个不同的 ListBox 项目中显示这些 BitmapSource 项目。如果我将对象保留在周围，则 RAM 使用量只会在 第一次 渲染 BitmapSource 时增加，而不会在后续渲染时增加，无论 BitmapSource 出现在哪个屏幕或 ListBox 上。

Answer 1

我无法在渲染前阻止复制。在尝试了从 BitmapImage 和 CacheOption = BitmapCacheOption.None 到从文件而不是内存中的图像加载的所有方法之后，在 RAM 中保留 1 个字节副本的修复相对简单。

要修复它，请创建您自己的继承自 BitmapSource 的自定义类。按照接受的答案here 中的代码进行操作，根据需要对您自己的图像格式进行调整。例如，我需要使用自己的步幅值而不是提供的值，因为我将 24bpp 数组转换为 Pbgra32 格式。我使用不安全的复制代码来获得更快的复制（再次针对我的用例进行了修改）。我已将我的代码复制到这篇文章的底部，但它与链接的 SO 帖子非常相似。

但是，您的自定义 BitmapSource 仍然有 2 个字节副本。 （CopyPixels 函数名暴露了这一点。）要摆脱现在无关的副本，只需设置 _data = null 并让 GC 尽可能清理它。多田！ RAM 中的一个字节副本，性能快，ListBox 滚动有效，您可以在其他屏幕和其他地方重复使用您的BitmapSource，并且内存使用是可以接受的。

我很担心如果在渲染后调用这会破坏CreateInstanceCore()，并且这可能会在我自己以外的其他用例中破坏。

class RGB24BitmapSource : BitmapSource
{
    private byte[] _data;
    private int _stride;
    private int _pixelWidth;
    private int _pixelHeight;

    public RGB24BitmapSource(int pixelWidth, int pixelHeight, IntPtr data, int dataLength, int stride)
    {
        if (dataLength != 0 && data != null && data.ToInt64() != 0)
        {
            _data = new byte[dataLength];
            Marshal.Copy(data, _data, 0, dataLength);
        }
        _stride = stride;
        _pixelWidth = pixelWidth;
        _pixelHeight = pixelHeight;
    }

    private RGB24BitmapSource(int pixelWidth, int pixelHeight, byte[] data, int stride)
    {
        _data = data;
        _stride = stride;
        _pixelWidth = pixelWidth;
        _pixelHeight = pixelHeight;
    }

    unsafe public override void CopyPixels(Int32Rect sourceRect, Array pixels, int stride, int offset)
    {
        if (_data != null)
        {
            fixed (byte* source = _data, destination = (byte[])pixels)
            {
                byte* dstPtr = destination + offset;
                for (int y = sourceRect.Y; y < sourceRect.Y + sourceRect.Height; y++)
                {
                    for (int x = sourceRect.X; x < sourceRect.X + sourceRect.Width; x++)
                    {
                        byte* srcPtr = source + _stride * y + 3 * x;
                        byte a = 255;
                        *(dstPtr++) = (byte)((*(srcPtr + 2)) * a / 256);
                        *(dstPtr++) = (byte)((*(srcPtr + 1)) * a / 256);
                        *(dstPtr++) = (byte)((*(srcPtr + 0)) * a / 256);
                        *(dstPtr++) = a;
                    }
                }
            }
        }
        _data = null; // it was copied for render, so next GC cycle could theoretically reclaim this memory. This is the magic fix.
    }

    protected override Freezable CreateInstanceCore()
    {
        return new RGB24BitmapSource(_pixelWidth, _pixelHeight, _data, _stride);
    }

    // DO. NOT. COMMENT. THESE. OUT. IF YOU DO, CRASHES HAPPEN!
#pragma warning disable 0067 // disable unused warnings
    public override event EventHandler<DownloadProgressEventArgs> DownloadProgress;
    public override event EventHandler DownloadCompleted;
    public override event EventHandler<ExceptionEventArgs> DownloadFailed;
    public override event EventHandler<ExceptionEventArgs> DecodeFailed;
#pragma warning restore 0067

    public override double DpiX
    {
        get { return 96; }
    }

    public override double DpiY
    {
        get { return 96; }
    }

    public override System.Windows.Media.PixelFormat Format
    {
        get { return PixelFormats.Pbgra32; }
    }

    public override BitmapPalette Palette
    {
        get { return BitmapPalettes.WebPalette; }
    }

    public override int PixelWidth
    {
        get { return _pixelWidth; }
    }

    public override int PixelHeight
    {
        get { return _pixelHeight; }
    }

    public override double Width
    {
        get { return _pixelWidth; }
    }

    public override double Height
    {
        get { return _pixelHeight; }
    }
}