iOS 面试题：SDWebImgae底层原理分析

SDWebImage

是用于加载服务器图片库，对UIkit做了二次封装

一、SDWebImage的加载流程

SDWebImage加载流程.png

• setImageWithURL:placeholderImage:options: 会先把placeholderImage 显示.
• SDWebImageManager根据 URL 通过。SDWebImageManager-downloadWithURL:delegate:options:userInfo:，交给 SDImageCache 从内存内存缓存查找是否有图片，如果内存中已经有图片缓存，SDImageCacheDelegate 回调 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo:到 SDWebImageManager。
• 如果内存缓存中没有，生成 NSInvocationOperation添加到队列开始从硬盘缓存查找图片是否已经缓存。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:。
• 如果从硬盘缓存中查到了图片，则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），进而回调展示图片。
• 如果从缓存中找不到图片，执行回调方法 imageCache:didNotFindImageForKey:userInfo:。
• 共享或重新生成一个下载器 SDWebImageDownloader开始下载图片。数据下载完成后交给 SDWebImageDecoder 做图片解码处理。
• 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。
• 在主线程 notifyDelegateOnMainThreadWithInfo: 宣告解码完成，imageDecoder:didFinishDecodingImage:userInfo:回调给 SDWebImageDownloader。imageDownloader:didFinishWithImage: 回调给 SDWebImageManager 告知图片下载完成。
• 通知所有的downloadDelegates下载完成，回调给需要的地方展示图片。将图片保存到 SDImageCache 中，内存缓存和硬盘缓存同时保存。写文件到硬盘也在以单独 NSInvocationOperation完成，避免拖慢主线程。
• SDImageCache 在初始化的时候会注册一些消息通知，在内存警告或退到后台的时候清理内存图片缓存，应用结束的时候清理过期图片。

一、SDWebImage的图片缓存

图片下载完成后，SDWebImage提供了对图片进行了缓存，主要由SDImageCache完成。该类负责处理内存缓存以及一个可选的磁盘缓存，其中磁盘缓存的写操作是异步的，不会对UI造成影响。
SDImageCache是继承自NSCache，之所以继承，是因为NSCache是系统管理的，开发者不能去管理缓存

图片缓存分为内存缓存和磁盘缓存

1.内存缓存的处理由NSCache对象实现，NSCache类似一个集合的容器，它存储key-value对，类似于nsdictionary类，我们通常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新能，同时这些对象对于程序来说不是紧要的，如果内存紧张就会自动释放。

2.磁盘缓存的处理使用NSFileManager对象实现，图片存储的位置位于cache文件夹，另外SDImageCache还定义了一个串行队列来异步存储图片。

3.SDImageCache提供了大量方法来缓存、获取、移除及清空图片。对于图片的索引，我们通过一个key来索引，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值作为图片的文件名，对于一个远程下载的图片其url实作为这个key的最佳选择。

2、存储图片

先在内存中放置一份缓存，如果需要缓存到磁盘，将磁盘缓存操作作为一个task放到串行队列中处理，会先检查图片格式是jpeg还是png，将其转换为响应的图片数据，最后吧数据写入磁盘中（文件名是对key值做MD5后的串）。

3、查询图片

内存和磁盘查询图片API：

 - (UIImage *)imageFromMemoryCacheForKey:(NSString *)key;
 - (UIImage *)imageFromDiskCacheForKey:(NSString *)key;

查看本地是否存在key指定的图片，使用一下API：

• (NSOperation *)queryDiskCacheForKey:(NSString *)key done:(SDWebImageQueryCompletedBlock)doneBlock;
  4、移除图片

移除图片API：

- (void)removeImageForKey:(NSString *)key;
- (void)removeImageForKey:(NSString *)key withCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;
- (void)removeImageForKey:(NSString *)key fromDisk:(BOOL)fromDisk;
- (void)removeImageForKey:(NSString *)key fromDisk:(BOOL)fromDisk withCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;

5、清理图片（磁盘）

清空磁盘图片可以选择完全清空和部分清空，完全清空就是吧缓存文件夹删除。

• (void)clearDisk;
• (void)clearDiskOnCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;
  部分清理 会根据设置的一些参数移除部分文件，主要有两个指标：文件的缓存有效期（maxCacheAge：默认是1周）和最大缓存空间大小（maxCacheSize：如果所有文件大小大于最大值，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哪些过早的文件，知道缓存文件总大小小于最大值），具体代码参考- (void)cleanDiskWithCompletionBlock；

6、小结

SDImageCache处理提供以上API，还提供了获取缓存大小，缓存中图片数量等API，
常用的接口和属性：

  （1）-getSize  ：获得硬盘缓存的大小

  （2）-getDiskCount ： 获得硬盘缓存的图片数量

  （3）-clearMemory  ： 清理所有内存图片

  （4）- removeImageForKey:(NSString *)key  系列的方法 ： 从内存、硬盘按要求指定清除图片

  （5）maxMemoryCost  ：  保存在存储器中像素的总和

  （6）maxCacheSize  ：  最大缓存大小 以字节为单位。默认没有设置，也就是为0，而清理磁盘缓存的先决条件为self.maxCacheSize > 0，所以0表示无限制。

  （7）maxCacheAge ： 在内存缓存保留的最长时间以秒为单位计算，默认是一周

一、SDWebImage的图片下载

• SDWebImageDownloader图片下载器，负责图片异步下载，并对图片加载做了优化处理
• 图片的下载操作放在一个NSOperationQueue并发操作队列中，队列默认最大并发数是6
• 每个图片对应一些回调（下载进度，完成回调等），回调信息会存在downloader的URLCallbacks（一个字典，key是url地址，value是图片下载回调数组）中，URLCallbacks可能被多个线程访问，所以downloader把下载任务放在一个barrierQueue中，并设置屏障保证同一时间只有一个线程访问URLCallbacks。在创建回调URLCallbacks的block中创建了一个NSOperation并添加到NSOperationQueue中。
• 每个图片下载都是一个operation类，创建后添加到一个队列中，SDWebimage定义了一个协议 SDWebImageOperation作为图片下载操作的基础协议，声明了一个cancel方法，用于取消操作。

 @protocol SDWebImageOperation 
-(void)cancel;
 @end

• 对于图片的下载，SDWebImageDownloaderOperation完全依赖于NSURLConnection类，继承和实现了NSURLConnectionDataDelegate协议的方法

connection:didReceiveResponse:
connection:didReceiveData:
connectionDidFinishLoading:
connection:didFailWithError:
connection:willCacheResponse:
connectionShouldUseCredentialStorage:
-connection:willSendRequestForAuthenticationChalleng
-connection:didReceiveData:方法，接受数据，创建一个CGImageSourceRef对象，在首次获取数据时（图片width，height），图片下载完成之前，使用CGImageSourceRef对象创建一个图片对象，经过缩放、解压操作生成一个UIImage对象供回调使用，同时还有下载进度处理。
注：缩放：SDWebImageCompat中SDScaledImageForKey函数
 解压：SDWebImageDecoder文件中decodedImageWithImage

SDWebImageDownloaderOption
1.继承自NSOperation类，没有简单实现main方法，而是采用更加灵活的start方法，以便自己管理下载的状态
2.start方法中创建了下载使用的NSURLConnections对象，开启了图片的下载，并抛出一个下载开始的通知，
3.小结：下载的核心是利用NSURLSession加载数据，每个图片的下载都有一个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。

SDWebImageDecoder（异步对图片进行解码）