图片在APP中占有重要的角色，对图片做好缓存是重要的一项工作。
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理论

不喜欢理论的可以直接跳到下面的Demo实践部分

缓存介绍

缓存按照保存位置可以分为两类：内存缓存、硬盘缓存（FMDB、CoreData...）。
我们常说的数据缓存包含内存缓存、硬盘缓存和网络请求URL缓存。其中网络请求URL缓存也包含内存缓存和硬盘缓存。

图片缓存思路

图片缓存流程图.png

URL缓存(缓存请求)

网络请求除了客户端需要做简单的配置外，最主要需要服务器支持，服务端也很简单，只需要在response里面设置Cache-Control字段就行了.

最常见的URL缓存实现方式：NSURLCache。NSURLCache可以在memory 和 disk 上缓存。
AFNetWorking是基于NSURLSession(iOS7以上的网络请求框架)，在生成配置的时候有三种配置选择

+ (NSURLSessionConfiguration *)defaultSessionConfiguration;  
//默认会话模式（default）：工作模式类似于原来的NSURLConnection，使用的是基于磁盘缓存的持久化策略，使用用户keychain中保存的证书进行认证授权。
+ (NSURLSessionConfiguration *)ephemeralSessionConfiguration;  
//瞬时会话模式（ephemeral）：该模式不使用磁盘保存任何数据。所有和会话相关的caches，证书，cookies等都被保存在RAM中，因此当程序使会话无效，这些缓存的数据就会被自动清空。
+ (NSURLSessionConfiguration *)backgroundSessionConfiguration:(NSString *)identifier;  
//后台会话模式（background）：该模式在后台完成上传和下载，在创建Configuration对象的时候需要提供一个NSString类型的ID用于标识完成工作的后台会话。

也就是说default同时实现了内存缓存和硬盘缓存，ephemeral实现了内存缓存，对于图片下载我们当然选择default。
我们还可以对缓存的大小进行设置，只需要对NSURLCache进行初始化就可以了

实现初始化

在-application:didFinishLaunchingWithOptions:中对[NSURLCache sharedURLCache]进行初始化设置：

NSURLCache *URLCache = [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:4 * 1024 * 1024
                                                         diskCapacity:20 * 1024 * 1024
                                                             diskPath:nil];
[NSURLCache setSharedURLCache:URLCache];

也可以单独对NSURLSession的configuration进行设置，
在AFNetWorking中对于图片网络请求设置了20M的内存缓存和150M的硬盘缓存：

+ (NSURLCache *)defaultURLCache {
    return [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:20 * 1024 * 1024
                                         diskCapacity:150 * 1024 * 1024
                                             diskPath:@"com.alamofire.imagedownloader"];
}

缓存策略

缓存策略是指对网络请求缓存如果处理，是使用缓存还是不使用

NSURLRequestUseProtocolCachePolicy： 对特定的 URL 请求使用网络协议中实现的缓存逻辑。这是默认的策略。
NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData：数据需要从原始地址加载。不使用现有缓存。
NSURLRequestReloadIgnoringLocalAndRemoteCacheData：不仅忽略本地缓存，
      同时也忽略代理服务器或其他中间介质目前已有的、协议允许的缓存。
NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad：无论缓存是否过期，先使用本地缓存数据。
      如果缓存中没有请求所对应的数据，那么从原始地址加载数据。
NSURLRequestReturnCacheDataDontLoad：无论缓存是否过期，先使用本地缓存数据。
      如果缓存中没有请求所对应的数据，那么放弃从原始地址加载数据，
      请求视为失败（即：“离线”模式）。
NSURLRequestReloadRevalidatingCacheData：从原始地址确认缓存数据的合法性后，
      缓存数据就可以使用，否则从原始地址加载。

在AFNetWorking中同样对configuration进行设置

configuration.requestCachePolicy = NSURLRequestUseProtocolCachePolicy;

如果你继承AFImageDownloader重新实现了他的初始化，requestCachePolicy注意AFImageDownloader中只有三种才设置了缓存

case NSURLRequestUseProtocolCachePolicy:
case NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad:
case NSURLRequestReturnCacheDataDontLoad:

图片内存缓存

AFNetWorking3.0放弃了NSCache作为图片内存缓存管理，这让我非常不解。
有人说它的性能和 key 的相似度有关，如果有大量相似的 key (比如 "1", "2", "3", ...)，NSCache 的存取性能会下降得非常厉害，大量的时间被消耗在 CFStringEqual() 上，不知这是不是放弃使用NSCache的原因。

像素在内存中的布局和它在磁盘中的存储方式并不相同。考虑一种简单的情况：每个像素有R、G、B和alpha四个值，每个值占用1字节，因此每个像素占用4字节的内存空间。一张1920*1080的照片(iPhone6 Plus的分辨率)一共有2,073,600个像素，因此占用了超过8Mb的内存。但是一张同样分辨率的PNG格式或JPEG格式的图片一般情况下不会有这么大。这是因为JPEG将像素数据进行了一种非常复杂且可逆的转化。

AFNetWorking3.0的图片缓存类貌似是基于这个理论来做内存大小管理的(之前AF的内存大小计算方法有错，我修改了一下提交了，现在已经审核通过合并进去了，哈哈哈哈哈，我也算是贡献过AF了)。AFNetWorking2.x中还是使用AFImageCache进行memory上缓存。

NSCache在memory上缓存，类似于NSMutableDictionary ,以哈希算法管理。有自动清理机制，当缓存到memory时，如果memory空间不够，则会自动删除memory中当前界面不使用的空间。

AFAutoPurgingImageCache使用NSMutableDictionary 进行内存缓存映射，并进行管理，当内存警告时就清空NSMutableDictionary。如果内存占用超过限制，则按照时间顺序进行删除。

图片硬盘缓存

就是我们常说的把数据保存在本地，比如FMDB、CoreData、归档、NSUserDefaults、NSFileManager等等，这里就不多说了。
AFNetWorking3.0没有直接做图片硬盘缓存，而是通过URL缓存做的硬盘缓存。也就是说，如果内存缓存没有读取到图片，就会调用下载逻辑，通过下载缓存的内存缓存硬盘缓存来获取到已下载过的图片，如果没有下载过，就会重新下载。
如果我们自己做图片硬盘缓存建议使用NSFileManager，因为一般图片data会比较大，测试证明路径缓存会比放在数据库有更高的性能。

实践

Demo下载

使用NSURLSession做网络请求缓存。

    NSURLSessionConfiguration *config = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];     //使用default配置,自带网络请求缓存
    [config setHTTPAdditionalHeaders:@{@"Accept":@"image/*"}];//设置网络数据格式
    NSURLSession *session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:config];
    NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:url];
    WEAKSELF
    NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithRequest:request 
      completionHandler:^(NSData * _Nullable data, 
    NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) { 
    //使用’获取数据(NSURLSessionDataTask)‘的方式发起请求
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            weakSelf.imageView.image = image;
        });
    }];
    [task resume];

我们通过连续两次下载图片可以发现defaultSessionConfiguration下NSURLSession会自动做网络请求缓存。

使用AFNetWorking下载图片

导入头文件#import "UIImageView+AFNetworking.h"
使用特别简单，只有一行代码：[imageView setImageWithURL:url];
UIImageView+AFNetworking做了内存缓存和基于NSURLSession的网络请求缓存，并没有做硬盘缓存，估计是考虑到图片的网络请求硬盘缓存足以满足需要，所以省略了额外的硬盘缓存，内存缓存加快了读取速度，这个是非常有必要的。

进入UIImageView+AFNetworking代码分析：

if ([urlRequest URL] == nil) {
        [self cancelImageDownloadTask];
        self.image = placeholderImage;
        return;
    }
//如果新传入的URL为空则取消图片下载并设置图片为默认图

if ([self isActiveTaskURLEqualToURLRequest:urlRequest]){
        return;
    }
//如果新传入的URL与当前URL相同则直接返回，否则取消当前下载，重新进行图片查找下载

UIImage *cachedImage = [imageCache imageforRequest:urlRequest withAdditionalIdentifier:nil];
//从内存缓存中读取image,如果没有则发起新的请求

AFImageDownloader *downloader = [[self class] sharedImageDownloader];
//使用单例下载，内存缓存为downloader.imageCache
//downloader设置的网络请求20M的内存缓存和150M的硬盘缓存
//downloader设置的网络请求缓存策略为NSURLRequestUseProtocolCachePolicy
//imageCache设置了内存60M最大100M
//网络请求发起前会再次判断imageCache中是否含有该image

测试

使用Charles查看图片下载的网络请求发生了几次，判断缓存是否成功。
其中硬盘缓存需要写入时间，网络请求完成后略等一下，否则硬盘缓存不会生效

设置默认网络缓存大小

如果没有对NSURLRequest的URLCache进行设置，默认是使用[NSURLCache sharedURLCache],所以如果有需要可以如下设置

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    // Override point for customization after application launch.
    [AFNetworkActivityIndicatorManager sharedManager].enabled = YES;
    //网络请求时状态栏网络状态小转轮
    
    NSURLCache *URLCache = [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:4 * 1024 * 1024
                                                         diskCapacity:20 * 1024 * 1024
                                                             diskPath:nil];
    //内存4M，硬盘20M
    [NSURLCache setSharedURLCache:URLCache];
    
    return YES;
}

基于AFNetWorking3.0的图片缓存分析

理论