篇2:SDWebImage源码看图片缓存

导语:这是SDWebImage源码理解的第二篇,本篇介绍SDWebImage中的缓存相关的内容

一、概述

在SDWebImage中处理图片缓存的是SDImageCache类

1、SDImageCache的由来
  • 通过图片数据(数据可能来自磁盘,也可能来自网络) 创建 UIImage(imageWithData:) 时,底层调用 ImageIO 的 CGImageSourceCreateWithData() 方法,在 64 位的设备上默认开启缓存(ShouldCache为YES);在 CGImage 内部,缓存了第一次渲染到屏幕上的解码位图数据;只要image对象不释放,该image对象再次显示到屏幕时,不再需要解码;如果这个图片被释放掉,其内部的解码数据也会被立刻释放。

  • 在SDWebImage中,从网络上下载的图片,或从磁盘中取出图片,会在子线程中解码图片,解码后得到位图图片数据,不被UIImage缓存,需要SDWebImage自己去缓存。

2、SDImageCache简述
  • SDImageCache中缓存有两个部分,一部分是内存缓存,通过NSCache实现,以Key-Value的形式存储图片,当内存不够的时候会清除所有缓存图片;一部分是磁盘缓存,通过File System实现,在退出到后台和应用将终止情形下,清除过期的图片(默认保存时间大于一周的图片)。

  • SDWebImageManager向SDImageCache请求图片资源时,先搜索内存缓存图片,有就直接返回;没有的话去从磁盘读取图片,然后解码图片,并将解码结果保存在内存缓存中;如果内存和磁盘中都没有,才去网络请求数据。

  • SDWebImageDownloader从网络中下载图片,将图片解码结果缓存到内存缓存中,将图片数据保存在磁盘中。

二、内存缓存图片

SDImageCache中负责内存缓存的是NSCache的子类AutoPurgeCache

1、NSCache简介
  • NSCache是苹果官方提供的缓存类,是线程安全的,在多线程中无需对NSCache进行加锁。NSCache的key只做强引用,无需实现NSCopying协议,不会像NSDictionary一样复制对象。

  • NSCache的属性有三个,分别是:totalCostLimit(最大cost限制)默认值是 0,表示无限制; countLimit(最大个数限制)默认值是 0,表示无限制;evictsObjectsWithDiscardedContent(是否回收废弃的内容),默认值是 YES,表示自动回收。

  • NSCache的方法有存、取、删除等方法,在SDImageCache中缓存图片时,需要设置对应图片对应的cost(setObject:forKey:cost:), 缓存里的数据量到达限制时,会触发NSCache的清理策略,具体清除策略由NSCache内部实现,外部无法控制。

    //SDImageCache中,在iphone 设备上,单个图片的cost计算公式如下:
    cost = imageHeight * imageWidth * imageScale * imageScale;
    
  • NSCacheDelegate只有一个方法,将要删除对象时调用(cache:willEvictObject),该方法中不能修改缓存中内容。

2、AutoPurgeCache的设计

具体代码如下:

@interface AutoPurgeCache : NSCache
@end

@implementation AutoPurgeCache
- (nonnull instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
#if SD_UIKIT
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(removeAllObjects)   name:UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification object:nil];
#endif
    }
    return self;
}

- (void)dealloc {
#if SD_UIKIT
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self name:UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification object:nil];
#endif
}
@end

说明:因为NSCache在iOS7系统中不会响应内存告警,SDWebImage中就子类化了NSCache,自己监听内存告警,并removeAllObjects。

3、内存缓存的清除策略
  • 当内存不足,收到内存警告(UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification)时,会清除内存缓存中所有数据(100%实现)。

  • 内存缓存可以设置countLimit和 totalCostLimit(默认没设置);当缓存对象个数超过countLimit,或者cost之和超过totalCostLimit,cache中的对象会触发清除机制,但是具体的清除时机和策略依赖于cache的实现细节。

三、磁盘缓存图片

1、保存图片到磁盘
  • 将 UIImage 保存到磁盘的方式有三种:1)直接用 NSKeyedArchiver 把 UIImage 序列化保存; 2)用 UIImagePNGRepresentation() 先把图片转为 PNG 保存; 3) **UIImageJPEGRepresentation() **把图片压缩成 JPEG 保存。

  • 其中,NSKeyedArchiver 是调用了 UIImagePNGRepresentation() 进行序列化的,用它来保存图片是消耗最大的。苹果对 JPEG 有硬编码和硬解码,保存成 JPEG 会大大缩减编码解码时间,也能减小文件体积。如果图片不包含透明像素时,**UIImageJPEGRepresentation(0.9) **是比较好的图片保存方式,其次是 UIImagePNGRepresentation()

  • 从网络中下载下来的是图片数据(imageData), 只有在SDWebImageDownloaderScaleDownLargeImages情形下,图片压缩后,使用UIImagePNGRepresentation()进行序列化,更新imageData,再保存到磁盘,其他情况下,直接保存网络下载下来的imageData到磁盘。

2、从磁盘中读取图片
  • SDWebImageManager向SDImageCache请求图片资源时,内存缓存中没有图片,需要从磁盘中读取图片数据(diskImageDataBySearchingAllPathsForKey:),然后解码图片,并将解码结果保存在内存缓存中;如果内存和磁盘中都没有,才去网络请求数下载图片。

  • imageData转成image对象的工作由UIImage (MultiFormat)中的sd_imageWithData:完成,其中利用sd_imageOrientationFromImageData:来根据imageData数据获取图片类型。利用sd_imageOrientationFromImageData:获取图片的旋转方向。

    + (nullable UIImage *)sd_imageWithData:(nullable NSData *)data {
      if (!data) {
          return nil;
      }
    
      UIImage *image;
      SDImageFormat imageFormat = [NSData sd_imageFormatForImageData:data];
      if (imageFormat == SDImageFormatGIF) {
          image = [UIImage sd_animatedGIFWithData:data];
      }
      #ifdef SD_WEBP
      else if (imageFormat == SDImageFormatWebP)
      {
          image = [UIImage sd_imageWithWebPData:data];
      }
      #endif
      else {
          image = [[UIImage alloc] initWithData:data];
      #if SD_UIKIT || SD_WATCH
          UIImageOrientation orientation = [self sd_imageOrientationFromImageData:data];
          if (orientation != UIImageOrientationUp) {
              image = [UIImage imageWithCGImage:image.CGImage
                                      scale:image.scale
                                orientation:orientation];
          }
      #endif
          }
      return image;
    }
    
3、磁盘缓存的清除策略
  • 每次下载下来的图片数据,默认会保存在磁盘中;时间久了,如果不去清除就的图片数据,就会浪费磁盘空间,所以SDWebImage在 App退出到后台应用即将被终止 的时候会执行清除工作。主要是清除所有过期(保存时间超过maxCacheAge)的图片,如果还未到达磁盘空间要求(大于maxCacheSize),再从旧到新删除文件,直到满足。最大缓存时间(maxCacheAge)和最大占用磁盘空间(maxCacheSize)在 SDImageCacheConfig类设置。

  • App退出到后台清除缓存需要注意:此时需要调用UIApplication的beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:方法,来向iOS系统点时间,处理清除过期图片这个耗时较长的任务,在任务结束后需要调用endBackgroundTask:方法,并标志任务结束,否则程序会被iOS系统终止。

    - (void)backgroundDeleteOldFiles {
        Class UIApplicationClass = NSClassFromString(@"UIApplication");
        if(!UIApplicationClass || ![UIApplicationClass respondsToSelector:@selector(sharedApplication)]) {
          return;
      }
      UIApplication *application = [UIApplication performSelector:@selector(sharedApplication)];
      __block UIBackgroundTaskIdentifier bgTask = [application beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:^{
          // Clean up any unfinished task business by marking where you
          // stopped or ending the task outright.
          [application endBackgroundTask:bgTask];
          bgTask = UIBackgroundTaskInvalid;
      }];
    
      // Start the long-running task and return immediately.
      [self deleteOldFilesWithCompletionBlock:^{
          [application endBackgroundTask:bgTask];
          bgTask = UIBackgroundTaskInvalid;
      }];
    }
    

End

  • 参考资料

    SDWebImage源码之SDImageCache
    iOS 处理图片的一些小 Tip

  • 我是南华coder,曾经梦想写诗走天涯,而今埋头苦思忙coder。

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