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）。
当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。
当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

当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系统借点时间，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。