缓存组件中的NSCache

背景

缓存是App中必不可少的机制之一，它能大幅提高程序数据的读取效率，尤其是针对一些需要较大开销的资源，缓存显得尤其重要。

缓存分类

不考虑网络缓存的话，一般的数据缓存环境主要有：内存、NSUserDefaults、磁盘。

1. 效率
   就效率而言将数据缓存到内存的效率应该是最高的，NSUserDefaults应该介于内存和磁盘之间（因为它也是持久化到默认的数据库的，不过Apple可能对其做了优化处理，这里没有通过测试验证，哪位朋友有兴趣可以做个小测试）。存入磁盘效率肯定是最低的。
2. 各种方案的实现形式及优缺点
   缓存到内存一般有两种方式：集合类（如：NSMutableDictionary），和NSCache。由于App的内存是很珍贵的资源，所以如果要缓存很大量的数据肯定要持久化到磁盘。其中使用集合类不是线程安全的，在多线程环境下需要加锁。但是NSCache是线程安全的，并且它提供了一些其他好用的功能，来帮助程序员提高编码的效率和程序的健壮性，所以一般我们的内存缓存建议使用NSCache。
   缓存到磁盘一般有：数据文件、数据库等方式，该方案的缺点就是效率低下，但是优点是足够大（哈哈，很大的哦）。
   NSUserDefaults也是一种线程安全的缓存机制，但是它的局限性在于不适合缓存大的数据，而且对于自定义的数据类型需要实现NSCoding（归档）协议。
3. 小结
   一般的缓存模块的设计是综合上面几种方式协调使用的，比如对于程序全局都要使用的关键性的少量的数据，我们可以放到NSUserDefaults里面，这样公开一个key，程序的任何地方再读写缓存的时候都很方便。对于复杂的对象类型，我们先考虑放到内存中缓存起来（刚刚创建或者刚刚使用的数据要优先使用内存的缓存），一般我们根据程序的自身逻辑设置一个阈值，超过该阈值，我们就需要缓存到磁盘当中。读取的时候我们也按照先内存后磁盘的方式读取即可。

NSCache

NSCache的用法跟NSMutableDictionary非常类似，使用起来也很简单，但是他又有很多的特性帮我们轻松实现更高级的功能。

1. NSCache具有自动删除的功能，当内存不足时会删除缓存中的数据以减少内存的开销
2. NSCache是线程安全的，不需要加线程锁
3. 键对象不会像 NSMutableDictionary 中那样被复制。（键不需要实现 NSCopying 协议）

NSCache的声明

@interface NSCache  : NSObject {
@private
    id _delegate;
    void *_private[5];
    void *_reserved;
}
@property (copy) NSString *name;
@property (nullable, assign) id delegate;
- (nullable ObjectType)objectForKey:(KeyType)key;
- (void)setObject:(ObjectType)obj forKey:(KeyType)key; // 0 cost
- (void)setObject:(ObjectType)obj forKey:(KeyType)key cost:(NSUInteger)g;
- (void)removeObjectForKey:(KeyType)key;
- (void)removeAllObjects;
@property NSUInteger totalCostLimit;    // limits are imprecise/not strict
@property NSUInteger countLimit;    // limits are imprecise/not strict
@property BOOL evictsObjectsWithDiscardedContent;
@end

• NSCacheDelegate类型的delegate属性，NSCacheDelegate声明如下：

@protocol NSCacheDelegate 
@optional
- (void)cache:(NSCache *)cache willEvictObject:(id)obj;
@end

该代理方法在缓存对象即将被清理的时候调用，第一个参数是NSCache对象，当一个代理是多个NSCache对象的代理是，可以通过名字判断到底属于哪个。注意此时不能修改NSCache对象。第二个参数是即将被移除的对象，通常此时我们需要把这个对象持久化到磁盘当中。

• totalCostLimit属性：用于指定花费大小的限制，花费由setObject:forKey:cost:函数的cost指定。
• countLimit属性：缓存对象个数的限制，与花费限制共同作用，以先到者为准。
• evictsObjectsWithDiscardedContent属性：当被缓存的对象销毁时，是否将其从缓存中移除，默认为真
  方法就不一一介绍了，无非就是往缓存里添加对象，或者移除对象的行为。

验证totalCostLimit的Demo

    NSCache *cache = [[NSCache alloc] init];
    cache.countLimit = 5;
    cache.totalCostLimit = 5;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        [cache setObject:[NSString stringWithFormat:@"%d",i] forKey:[NSString stringWithFormat:@"%d",i] cost:2];
    }
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        NSString *item = [cache objectForKey:[NSString stringWithFormat:@"%d",i]];
        NSLog(@"current item:%@",item);
    }

上述代码输出结果：

current item:(null)
current item:(null)
current item:(null)
current item:3
current item:4

从上面的输出结果可以看到添加的每个对象的cost是2，由于totalCostLimit设置为5，所以缓存只能存放2个对象，其他对象均被按顺序移除。

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