Android Bitmap 缓存策略

作者: 乆丩乣 | 来源:发表于2016-07-01 16:02 被阅读1589次

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【【【【ImageCache】】】】

Android中最常用到缓存的地方就是图片，通过过缓存即可以提高应用程序的效率，又可以节省用户的流量。

图片的缓存简单来说可以分为SD卡缓存和内存缓存，也可以俩者配合使用。
Android中图片缓存遵循的策略就是：当第一次从网络中加载图片的时候，将其缓存到存储设备上（比如sd卡，这也就是我们说的SD卡缓存），并且在内存中同样也缓存一份(内存缓存)，这样当下次使用或者网络请求图片的时候，就先去内存中获取（因为从内存中读取要比从SD卡中读取的快，所以我们先从内存中读取，这样的话在节省流量的同时也可以提高程序的性能），如果内存中没有的话再去SD卡中获取，如果SD卡中也没有的话才去网络上请求。

当然，由于设备的存储容量限制，我们也需要把缓存到SD卡的图片资源在一个合适的时间内删除。当然，这个合适的时间怎么定义就仁者见仁智者见智了，目前常用的是算法是LRU算法，所以一个完整的缓存策略包括添加，获取，删除三类操作

LRU缓存算法

LRU(Least Recently Used),近期最少使用算法，它的核心思想就是当缓存满时，优先淘汰即删除近期最少使用的缓存对象。
采用LRU算法的缓存有俩种：

LruCache，用于实现内存缓存
DiskLruCache，用于实现存储设备缓存（它不属于官方SDK的一部分，但得到官方的推荐）
其他存储方式，比如文件存储。SqlLite存储等

LruCache

LruCache是Android 3.1 提供的，使用support-4兼容包中LruCache可以向下兼容到2.2。
LruCache内部采用一个LinkedHashMap以强引用的方式存储外界提供的缓存对象，提供了put和get方法来添加和获取缓存对象，另外LruCache也是线程安全的。。

1、LruCache的使用

Runtime.getRuntime().maxMemory()在Java中返回的是java虚拟机（这个进程）能构从操纵系统那里挖到的最大的内存，而在Android中返回应用程序最大可用内存，以字节为单位。也可以用
((ActivityManager)getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE)).getMemoryClass()来获取，不过返回值的单位是M。
Runtime.getRuntime().totalMemory()在Java中返回的是java虚拟机现在已经从操纵系统那里挖过来的内存大小，也就是java虚拟机这个进程当时所占用的所有内存，在Android中返回的是应用程序已获得内存，所以totalMemory()是慢慢增大的。
Runtime.getRuntime().freeMemory()简单来说就是已经获取到但是还没有使用的内存。
创建LruCache代码：

//创建LruCache对象
int maxSize = (int) Runtime.getRuntime().maxMemory();// 返回byte
int cacheSize = maxSize / 1024 / 8;
// 创建LruCache时需要提供缓存的最大容量
mCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {
    @Override
    protected int sizeOf(String key, Bitmap value) {
        return super.sizeOf(key, value);
    }
    @Override
    protected void entryRemoved(boolean evicted, String key, Bitmap oldValue, Bitmap newValue) {
        // 当调用put或remove时触发此方法，可以在这里完成一些资源回收的操作
        super.entryRemoved(evicted, key, oldValue, newValue);
    }
};
mCache.put(key, value);// 添加缓存对象
mCache.get(key);// 获取缓存对象
mCache.remove(key);// 删除缓存对象
mCache.resize(1024);// 重新设置缓存的总容量大小

DiskLruCache

上面讲过，DiskLruCache不属于Android SDK 的一部分，但是它得到了Google官方的认可与推荐，它的源码在这里或者这里；其实GitHub上才是正儿八经的出产地哈。在使用DiskLruCache时，首先要从网上下载DiskLruCache的源码，然后放到自己的项目里编译后才能正常使用。

1、DiskLruCache 的创建

DiskLruCache不能通过构造方法来创建，它通过open方法来穿件自身
public static DiskLruCache open(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize)

directory表示磁盘缓存的存储路径
缓存目录没有具体限制，可以根据需求自己的定义。一般来说，可以选择SD卡上的/sdcard/Android/data/<application package>/cache目录，这个目录是Android系统指定的应用程序缓存目录，当应用卸载时，缓存也会被系统清除；当然还可以选择sd卡上的其他目录，也可以选择data下的当前应用目录。当然，一个严禁的程序还要考虑SD卡是否存在等。
appVersion表示应用的版本号
当appVersion改变时，之前的缓存都会被清除，所以如非必要，我们为其指定一个1，不再改变即可
valueCount表示单个节点对应的数据个数，也就是同一个key可以对应多少个缓存文件，一般来说我们都选取1.
maxSize缓存的总大小。

 private void createDiskLruCache() {
     try {
         File cacheDir = getDiskCacheDir(DiskLruCacheActivity.this, "bitmapsCache");
         if (!cacheDir.exists()) {
             cacheDir.mkdirs();
         }
         diskLruCache = DiskLruCache.open(cacheDir, 1, 1, MAX_DISK_CACHE);
     } catch (IOException e) {
         Log.i("disk cache", "createDiskLruCache e: " + e.toString());
     }
 }

2、DiskLruCache 添加缓存

DiskLruCache的缓存添加是通过Editor完成的，代码如下：

 // 把图片添加到硬盘缓存
 private void exeAdd2DiskCache(DiskLruCache.Editor editor) {
     if (editor != null) {
         try {
             // 创建DiskLruCache时设置一个节点只有一个数据，所以这里的index直接设为0即可
             OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(0);
             if (downloadUrlToStream(imageUrl, outputStream)) {
                 editor.commit();// 提交写入操作
                 Log.i("disk cache", "onCreate editor.commit() ");
             } else {
                 editor.abort();// 回退整个操作
                 Log.i("disk cache", "onCreate editor.abort() ");
             }
             diskLruCache.flush();
         } catch (IOException e) {
             Log.i("disk cache", "onCreate e: " + e.toString());
         }
     }
 }

 // 建立HTTP请求，并获取Bitmap对象。
 private boolean downloadUrlToStream(String urlString, OutputStream outputStream) {
     HttpURLConnection urlConnection = null;
     BufferedOutputStream out = null;
     BufferedInputStream in = null;
     try {
         final URL url = new URL(urlString);
         urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
         in = new BufferedInputStream(urlConnection.getInputStream(), 8 * 1024);
         out = new BufferedOutputStream(outputStream, 8 * 1024);
         int b;
         while ((b = in.read()) != -1) {
             out.write(b);
         }
         return true;
     } catch (final IOException e) {
         e.printStackTrace();
     } finally {
         if (urlConnection != null) {
             urlConnection.disconnect();
         }
         try {
             if (out != null) {
                 out.close();
             }
             if (in != null) {
                 in.close();
             }
         } catch (final IOException e) {
             e.printStackTrace();
         }
     }
     return false;
 }

当然，以上只是展示DiskLruCache的用法，在实际项目中还要和项目需求结合，考虑实际情况，比如Caused by: android.os.NetworkOnMainThreadException异常等。

3、DiskLruCache 从缓存中查找

首先需要将URL转换成Key，然后通过DiskLruCache的get方法得到一个Snapshot对象，在通过Snapshot对象得到缓存文件的输入流，再把输入流转换成Bitamp对象。

 // 从缓存中获取Bitmap对象
 private Bitmap getCacheBitmap() {
     String key = hashKeyForDisk(imageUrl);// 把Url转换成KEY
     try {
         DiskLruCache.Snapshot snapShot = diskLruCache.get(key);// 通过key获取Snapshot对象
         if (snapShot != null) {
             InputStream is = snapShot.getInputStream(0);// 通过Snapshot对象获取缓存文件的输入流
             Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is);// 把输入流转换成Bitmap对象
             return bitmap;
         }
     } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     return null;
 }

关于 BitmapFactory.decodeStream(is) 更多资料请点这里查看

4、DiskLruCache 缓存的删除

    private void deleteCacheBitmap(String url){
        try {
            String key = hashKeyForDisk(imageUrl);
            diskLruCache.remove(key);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

这个remove方法，如果不是必要的话，我们尽量不要去调用，因为我们已经设定了最大缓存容量，当超过这个容量时，系统会根据Lru算法自动删除该删除的缓存文件。

5、DiskLruCache 其他几个重要且常用的方法

diskLruCache.delete() 删除所有的缓存数据
diskLruCache. size() 返回当前缓存路径下所有缓存数据的大小，以byte为单位
editor.abort() 图片下载发生异常时，可以通过这个方法回退整个操作
editor.commit() 提交写入操作，这个放在在写入缓存数据时是一定要调用的
diskLruCache.flush() 这个方法用于将内存中的操作记录同步到日志文件（也就是journal文件，系统LRU算法依赖于这个文件，因为这个文件中保存着对数据的操作记录）当中；但其实并不是每次写入缓存都要调用一次flush()方法的，频繁地调用并不会带来任何好处，只会额外增加同步journal文件的时间。比较标准的做法就是在Activity的onPause()方法中去调用一次flush()方法就可以了。
diskLruCache.close() 这个方法用于将DiskLruCache关闭掉，是和open()方法对应的一个方法。关闭掉了之后就不能再调用DiskLruCache中任何操作缓存数据的方法，通常只应该在Activity的onDestroy()方法中去调用close()方法。

6、journal 文件

当执行完写入操作后，我们看看对应的目录下(/sdcard/Android/data/<application package>/cache)有什么文件？

打开cache目录后，发现里边只有一个bitmapsCache的文件夹；这个文件是哪里来的呢？这个其实就是上文在创建DiskLruCache实例时传入的url中拼接的（看 getDiskCacheDir 方法），为什么要指定这么一个目录呢？其实就是类似于分类的概念，比如你可以把缓存的Bitmap放到一个文件夹下，把file或者其他格式的数据放到另外一个文件夹下。

打开bitmapsCache文件夹，它的子目录又有哪些呢？首先有一个文件，这个文件的文件名很长而且没有任何规则，完全看不懂是什么意思；另外下边还有一个journal文件。其实文件名很长的文件就是一张缓存的图片，每个文件都对应着一张图片，如果我们缓存了很多图片的话，就会有一堆这样的文件；而journal文件是DiskLruCache的一个日志文件，就像我上面说的：这个文件中保存着对数据的操作记录。如下图：

QQ截图20160701155032.png

打开journal这个文件，发现它长成这样长得也很整齐：
首先有一行字符串“libcore.io.DiskLruCache”表示我们使用的是DiskLruCache技术；然后又有三行，且每行都只有一个“1”，其中第一行的“1”表示DiskLruCache的版本号，这个值是恒为1的，第2行的“1”表示应用程序的版本号，我们在open()方法里传入的版本号是什么这里就会显示什么，第三个“1”表示的是valueCount，表示单个节点对应的数据个数，这个值也是在open()方法中传入的，通常情况下都为1。接下来就是一个空行，标志着开始记录数据的操作记录。

接下来，会有DIRTY开头的一行数据，DIRTY后边跟着的是文件的key，DIRTY表示开始向缓存中写入数据，但写入结果是什么还未知。然后调用commit()方法表示写入缓存成功，这时会向journal中写入一条CLEAN记录，表示数据写入成功；如果数据写入失败，会调用abort()方法回退整个操作，这时会向journal中写入一条REMOVE记录。当调用get()方法去读取一条缓存数据时，就会向journal文件中写入一条READ记录；另外，某些行后面还有一个数字（20090、6602），这个数字就是缓存图片的大小，以byte为单位。