iOS面试 - SDWebImage(SDWebImage 的实现机制)

主要功能

• 提供 UIImageView 的一个分类，以支持网络图片的加载与缓存管理 一个异步的图片加载器。
• 一个异步的内存+磁盘图片缓存
• 支持 GIF 图片
• 支持 WebP 图片
• 后台图片解压缩处理
• 确保同一个 URL 的图片不被下载多次
• 确保虚假的 URL 不会被反复加载
• 确保下载及缓存时，主线程不被阻塞
• SDWebImage 下载的核心其实就是利用 NSURLConnection 对象来加载数据。每个图片的下 载都由一个 Operation 操作来完成，并将这些操作放到一个操作队列中。这样可以实现 图片的并发下载。

缓存

• 为了减少网络流量的消耗，我们都希望下载下来的图片缓存到本地，下次再去获取同一张图片时，可以直接从本地获取，而不再从远程服务器获取。这样做的另一个好处是提升了用户体验，用户第二次查看同一幅图片时，能快速从本地获取图片直接呈现给用户。

• SDWebImage 提供了对图片缓存的支持，而该功能是由 SDImageCache 类来完成的。该类负责处理内存缓存及一个可选的磁盘缓存。其中磁盘缓存的写操作是异步的，这样就不会对 UI 操作造成影响。

• SDImageCache 提供了大量方法来缓存、获取、移除及清空图片。而对于每个图片，为了方便地在内存或磁盘中对它进行这些操作，我们需要一个 key 值来索引它。

• 在内存中，我们将其作为 NSCache 的 key 值；而在磁盘中，我们用这个 key 作为图片的文件名。

• 对于一个远程服务器下载的图片，其 url 是作为这个 key 的最佳选择了。我们在后面会看到这个 key 值的重要性。

实现机制

1. UIImageView+WebCache: setImageWithURL:placeholderImage:options: 先显示 placeholderImage ，同时由SDWebImageManager 根据 URL 来在本地查找图片。
2. SDWebImageManager: downloadWithURL:delegate:options:userInfo: SDWebImageManager 是将 UIImageView+WebCache 同 SDImageCache 链接起来的类， SDImageCache: queryDiskCacheForKey:delegate:userInfo: 用来从缓存根据 CacheKey 查找图片是否已经在缓存中。
3. 如果内存中已经有图片缓存，SDWebImageManager 会回调 SDImageCacheDelegate : imageCache:didFindImage:forKey:userInfo: ，而 UIImageView+WebCache 则回调SDWebImageManagerDelegate: webImageManager:didFinishWithImage: 来显示图片。
4. 如果内存中没有图片缓存，那么生成 NSInvocationOperation 添加到队列，从硬盘查找图片 是否已被下载缓存。
5. 根据 URLKey 在硬盘缓存目录下尝试读取图片文件。这一步是在 NSOperation 进行的操作， 所以回主线程进行结果回调 notifyDelegate:
6. 如果上一操作从硬盘读取到了图片，将图片添加到内存缓存中（如果空闲内存过小，会先清空内存缓存）。然后 SDImageCacheDelegate 回调 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo: 展示图片。
7. 如果从硬盘缓存目录读取不到图片，说明所有缓存都不存在该图片，需要下载图片，回调 imageCache:didNotFindImageForKey:userInfo: 共享或重新生成一个下载器 SDWebImageDownloader 开始下载图片。
8. 图片下载由 NSURLConnection 来做，实现相关 delegate 来判断图片下载中、下载完成和下
   载失败。
9. connection:didReceiveData: 中利用 ImageIO 做了按图片下载进度加载效果。
10. connectionDidFinishLoading: 数据下载完成后交给 SDWebImageDecoder 做图片解码处理。
11. 图片解码处理在一个 NSOperationQueue 完成，不会拖慢主线程 UI。如果有需要对下载的图
    片进行二次处理，最好也在这里完成，效率会好很多。
12. 在主线程 notifyDelegateOnMainThreadWithInfo: 宣告解码完成，
    imageDecoder:didFinishDecodingImage:userInfo: 回调给 SDWebImageDownloader。
13. imageDownloader:didFinishWithImage: 回调给 SDWebImageManager 告知图片下载完成。
14. 通知所有的 downloadDelegates 下载完成，回调给需要的地方展示图片。
15. 将图片保存到 SDImageCache 中，内存缓存和硬盘缓存同时保存。
16. 写文件到硬盘在单独 NSInvocationOperation 中完成，避免拖慢主线程。
17. 如果是在iOS上运行，SDImageCache 在初始化的时候会注册notification 到
    UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification 以及 UIApplicationWillTerminateNotification，在内存警告的时候清理内存图片缓存，应
    用结束的时候清理过期图片。
18. SDWebImagePrefetcher 可以预先下载图片，方便后续使用。

1. 内存缓存

• 内存缓存的处理是使用 NSCache 对象来实现的。

• NSCache 是一个类似于集合的容器；它存储 key-value 对，这一点类似于 NSDictionary 类。

• 我们通常用使用缓存来临时存储短时间使用但创建昂贵的对象。

• 重用这些对象可以优化性能，因为它们的值不需要重新计算；另外一方面，这些对象对于程序来说不是紧要的，在内存紧张时会被丢弃。

2. 磁盘缓存

• 磁盘缓存的处理则是使用 NSFileManager 对象来实现的。

• 图片存储的位置是位于 Cache 文件夹。另外，SDImageCache 还定义了一个串行队列，来异步存储图片。

主要使用了哪些知识点？

1. dispatch_barrier_sync

• 该方法用于对操作设置栅栏，确保在执行完任务后才会执行后续操作。
• 该方法常用于确保类的线程安全性操作。

2. NSMutableURLRequest

• 用于创建一个网络请求对象，我们可以根据需要来配置请求报头等信息。

3. NSOperation 及 NSOperationQueue

• 操作队列是 Objective-C 中一种高级的并发处理方法，它是基于 GCD 来实现的。
• 相对于 GCD 来说，操作队列的优点是可以取消任务处理队列中的任务。
• 另外在管理操作间的依赖关系方面也容易一些。
• 对 SDWebImage 中我们就看到了如何使用依赖将下载顺序设置成后进先出的顺序。

4. NSURLConnection（NSURLSession）

• 用于网络请求及响应处理。
• 在 iOS7.0 后，苹果推出了一套新的网络请求接口，即 NSURLSession 类。

5. NSCache

• 一个类似于集合的容器。
• 它存储 key-value 对，这一点类似于 NSDictionary 类。
• 我们通常用使用缓存来临时存储短时间使用但创建昂贵的对象。
• 重用这些对象可以优化性能，因为它们的值不需要重新计算。
• 另外一方面，这些对象对于程序来说不是紧要的，在内存紧张时会被丢弃。

6. 清理缓存图片的策略

• 特别是最大缓存空间大小的设置，如果所有缓存文件的总大小超过这一大小，则会按照文件最后修改时间的逆序，以每次一半的递归来移除那些过早的文件，直到缓存的实际大小小于我们设置的最大使用空间。

7. 对图片的解压缩操作

• 这一操作可以查看 SDWebImageDecoder.m 中 +decodedImageWithImage 方法的实现。

如何解决图片错位问题？

• 需要判定 cell 对应的图片地址已经改变。
• 给每一个 imageView 都绑定一个下载地址。
• 如果外界传入的下载地址改变，让 imageView 绑定的地址变成新的地址，原来的下载操作取消，开始新的下载操作。
• 如何给 imageView 绑定下载地址？
  – 利用 runtime，在分类中动态的为 imageView 添加 一个属性（urlString）。