Android:简单实现并理解图片三级缓存

学习Android网络开发的过程中，势必会经历很多痛苦的过程，其中一个大坑就是图片缓存，当然现在有很多现成的库非常方便，常常几行代码就可以实现想要的功能，但不懂其中的原理是不行的，所以对于刚开始学习网络编程的小猿们，最好的方法就是手动实现一下。没有经历过HttpClient或HttpUrlConnection连接网络的繁琐过程，怎么能感受到OkHttp，Volley，Retrofit的方便，下面，我们就一起开始学习图片三级缓存。

使用图片缓存的原因

• 提高用户体验：如果每次启动都从网络下载图片，势必会加载很慢，图片无法显示，或需要很久才能完全显示，用户体验及其不好
• 节约流量：如果每次加载页面，甚至只是滑动控件浏览就会下载的话，会消耗很多流量，占用网络资源的同时，也会因为应用耗流量而用户数量级受到影响

什么是三级缓存

1. 内存缓存：优先加载，速度最快
2. 本地缓存：次优先加载，速度较快
3. 网络缓存：最后加载，速度较慢

缓存策略

为什么使用缓存策略

上面从用户角度考虑了为什么要使用图片缓存，此外，从开发人员角度看，Bitmap的创建非常消耗时间和内存，可能导致频繁GC，使用缓存策略能够高效加载Bitmap，减少卡顿，从而减少读取耗时和电量消耗。

缓存策略是什么

具体通过三级级缓存策略，内存作为一级缓存，本地作为二级缓存，网络直接下载为最后，其实严格来说不算缓存。其中内存采用LruCache，其内部通过LinkedhashMap来持有外界缓存对象的强引用；对于本地缓存，我这里为了简单快速理解原理，直接使用的是文件IO操作，而网上也有人采用DiskLruCache (不是Android官网提供，但被官网推荐)。加载图片时，首先采用LRU方式进行寻找，若找不到指定内容，则进行本地搜索，若本地也找不到，向网络发起请求来获取图片。

图片请求缓存框架

调用bindBitmap，传递url和ImageView，首先是loadBitmapFromMemCache从内存缓冲区中根据url去找，如果找不到的话，则调用loadBitmap，通过一个runnable，提交到线程池，得到结果后，通过主线程handler来进行ui的更新。这里要注意，当我们加载图片的时候，如果图片从内存中找不到，调用了loadBitmap，这个时候，已经将loadbitmap封装在Runnable中，然后提交到线程池中了，也就是后续的都是和主线程处于异步的状态同时展开的了，可以很好的解决因为Bitmap的申请创建耗时导致的掉帧现象的出现。

下面是loadBitmap的工作流程：

上图中，对于loadBitmapFromHttp，在调用的时候，通过urlConnection，将网络的数据流写入到本地后，然后又调用的laodBitmapFromDiskCache，也就是在图片被下载下来之后，首先会将其添加到我们的本地磁盘缓存中，然后当这个图片被使用的时候，我们又会将其添加到我们的内存缓存中。

以上就是整个图片请求缓存框架的流程介绍，基本都是按照函数方法的设计进行介绍的，下面就来看看在代码中，应该如何实现。

图片缓存代码实现

首先是整个缓存的函数，相当于前面图中的 bindBitmap，根据Url来获取图片Bitmap。

1、从内存中获取，函数：loadBitmapFromMemCache，这里用到LruCache，是Android提供的一个缓存工具类，其算法是最近最少使用算法。它把最近使用的对象用“强引用”存储在LinkedHashMap中，并且把最近最少使用的对象在缓存值达到预设定值之前就从内存中移除。

注意，这里是将url作为key值进行哈希，因为url中可能有特殊字符影响使用，一般采用其MD5值来作为key，我这里没有实现，只是简单的将特殊符号进行了替换。

2、从磁盘中加载，函数：loadBitmapFromDiskCache

这里我用了自己写的工具类FileUtils来进行文件的读写，主要包括sd卡的检查，读取图片，存取图片等操作。注意，若从文件中获取成功，则将其按照键值对的形式存至内存中。

3、从网络中获取图片，函数：loadBitmapFromHttp

同理，这里用了工具类HttpUtils来进行网络的连接，获取输入流InputStream，同时将流直接BitmapFactory.decodeStream转为Bitmap。若从网络获取图片成功，要将图片存入磁盘缓存，同时写入内存。

至此，一个简易的图片缓存框架就结束了，但还要注意一下几点：

• Bitmap缩放：从网络加载过来的图片我们不可能将其全部加载到内存，需要根据其大小做一个显示的处理，获取图片的宽高，根据控件的宽高进行一个缩放，用BitmapFactory.Options修改其属性后，设置为该Bitmap的属性，具体代码比较容易实现，网上教程较多，这里不再赘述。
• AsyncTask线程池问题：这里在实现加载图片时大多是在多线程中进行的，而android中比较常用比较方便的就是AsyncTask，我按照上述代码完成后，发现程序加载图片速度没有明显改进，依然会有一个肉眼可见的缓慢过程，经过阅读源码发现，虽然利用AsyncTask表面开启了多个线程，但实际其底层只开了一个单线程顺序执行，因而想要同时开启多个线程下载需要用线程池的方式开启AsyncTask，具体原因见我上一篇博客
• 创建类ImageLoader，将imageview，bitmap和url绑定在一起，同时给imageview设置tag进行标记，防止因为异步下载导致的图片错位
• 附上代码用到的工具类代码
  1、Http工具类

2、File工具类

参考资料

Android网络图片请求+二级缓存实现
Android ImageLoader 实现
Android中图片的三级缓存
详细解读LruCache类