SDWebImage图片缓存原理解读

引言

  • SDWebImage的最大并发数是多少?
    _downloadQueue.maxConcurrentOperationCount = 6;

  • SDWebImages是如何识别图片的?

    NSData+ImageContentType.m中,根据图片文件十六进制数据的第一个字节判断的
    imageType.png
  • SDWebImage 缓存图片命名规则?
    为了防止名称重复,对其进行 md5 运算

  • 默认下载的超时时长是多少?
    15秒

  • 默认缓存的时间?一周
    _maxCacheAge = kDefaultCacheMaxCacheAge;
    static const NSInteger kDefaultCacheMaxCacheAge = 60 60 24 * 7; // 1 week

  • SDWebImage用什么类型缓存图片?NSCache
    SDImageCache内处理内存警告,以通知的方式,clearMemory

  • cleanDisk的执行过程
    i. 先遍历所有的缓存文件,记录过期的文件,计算缓存文件的总大小
    ii. 删除过期的文件
    iii. 判断maxCacheSize的值是否>0,如果大于0再判断缓存的文件总大小是否大于maxCacheSize
    iv.如果缓存文件的总大小超过maxCacheSize,删除最早的文件
    注意:.jpg、.gif等文件需要把扩展名填上,png不需要

介绍

SDWebImage是一个功能强大的图片缓存框架,可以实现网络图片加载和缓存。那么SDWebImage的缓存机制是如何实现的呢?缓存时间是多久?清除缓存的策略是怎样的?让我们带着这些问题,走进源码,解读SDWebImage。

SDWebImage提供一个UIImageView的分类 UIImageView+WebCache,用来加载和缓存来通过HTTP传输的图片资源。提供了缓存管理、异步下载、缓存校验等功能。

缓存原理

SDWebImage 的图片缓存采用的是 Memory 和 Disk 双重Cache机制,也就是二级缓存。SDWebImage的缓存机制可以简单概括为:第一次请求加载图片后将图片缓存在内存中,并通过md5加密将图片的url进行加密处理,加密处理后的值作为key,将图片存储在磁盘中。当再次加载图片时,先在内存缓存中寻找,如果内存中找不到图片,则在默认的磁盘中寻找,如果还是找不到,则再请求加载图片。


SDWebImage.png

重要细节

1、最大并发数

在SDWebImage这个框架中,最重要的一个类是SDWebImageManager,它主要分管两大部分内容:SDImageCache(处理缓存文件)和SDWebImageDownloader(处理图片的下载)。而在处理下载图片的类中,真正执行任务的是SDWebImageDownloaderOperation。要查看SDWebImage中线程的最大并发数,就应该去处理下载的类中寻找。

在SDWebImageDownloader这个类中,有一个属性maxConcurrentDownloads,就是用来表示最大下载量(也就是最大并发数)的。我们来看一下它的初始化代码:

- (NSInteger)maxConcurrentDownloads {
    return _downloadQueue.maxConcurrentOperationCount;
}

_downloadQueue.maxConcurrentOperationCount的数值是6。也就是说,在SDWebImage中,下载任务的最大并发数是6:

2、队列中任务的执行顺序

在SDWebImageDownloader这个类中,有一个属性executionOrder,它表示任务的执行顺序,其类型是一个枚举。可以进到这个枚举的实现代码中看一下:

typedef NS_ENUM(NSInteger, SDWebImageDownloaderExecutionOrder) {
    /**
     * Default value. All download operations will execute in queue style (first-in-first-out).
     */
    SDWebImageDownloaderFIFOExecutionOrder,

    /**
     * All download operations will execute in stack style (last-in-first-out).
     */
    SDWebImageDownloaderLIFOExecutionOrder
};

这个枚举总共只有两个成员,其中,SDWebImageDownloaderFIFOExecutionOrder表示队列中的任务按照"先进先出"的顺序执行;而SDWebImageDownloaderLIFOExecutionOrder表示队列中的任务按照"后进先出"的顺序执行。再回到- init方法中,我们看到,executionOrder默认是按照"先进先出"的顺序执行任务的:
队列中任务默认的执行顺序.png

SDWebImage的特性

  • 为UIImageView,UIButton和MKAnnotationView进行了类别扩展,添加了web图片和缓存管理;
  • 是一个异步图片下载器;
  • 异步的内存+硬盘缓冲以及自动的缓冲过期处理;
  • 后台图片解压缩功能;
  • 可以保证相同的url(图片的检索key)不会被重复多次下载;
  • 可以保证假的无效url不会不断尝试去加载;
  • 保证主线程不会被阻塞;
  • 性能高;
  • 使用GCD和ARC;

核心类

SDWebImageManager
SDImageCache
SDWebImageDownloader
SDWebImageDownloadOperation

缓存方法

class.png

最上层的UIImageView+WebCache这个类里面提供了一下几个方法来供我们进行网络图片加载等操作:

  1. sd_setImageWithURL:
//图片缓存的基本代码
[self.imageView sd_setImageWithURL:imagePath];
  1. sd_setImageWithURL: completed:
//用block 可以在图片加载完成之后做些事情
[self.imageView sd_setImageWithURL:imagePath completed:^(UIImage *image, NSError *error, SDImageCacheType cacheType, NSURL *imageURL) 
{
    NSLog(@"图片加载完成之后可以在这里做些事情");
}];
  1. sd_setImageWithURL: placeholderImage:
//给一张默认图片,先使用默认图片,当图片加载完成后再替换
[self.imageView sd_setImageWithURL:imagePath placeholderImage:[UIImage imageNamed:@"default"]];
  1. sd_setImageWithURL: placeholderImage: completed:
//使用默认图片,而且用block 在完成后做一些事情
[self.imageView sd_setImageWithURL:imagePath placeholderImage:[UIImage imageNamed:@"default"] completed:^(UIImage *image, NSError *error, SDImageCacheType cacheType, NSURL *imageURL)
{
    NSLog(@"图片加载完成后做的事情");
}];
  1. sd_setImageWithURL: placeholderImage: options:
//options 选择方式
[self.imageView sd_setImageWithURL:imagePath placeholderImage:[UIImage imageNamed:@"default"] options:SDWebImageRetryFailed];

其中,除了方法5,其他的方法都是综合存储,也就是内存缓存和磁盘缓存结合的方式。方法5增加了options用来满足不同需求的缓存方式。

 /**
     * 默认情况下,当URL未能下载时,URL将被列入黑名单,因此库将不会继续尝试。
     * 此标志禁用此黑名单。*
     */
    SDWebImageRetryFailed = 1 << 0,

    /**
     * 默认情况下,在UI交互期间启动图像下载,此标志禁用此功能,
     * 例如,导致UIScrollView减速下载延迟。
     */
    SDWebImageLowPriority = 1 << 1,

    /**
     * 下载完成后,此标志禁用磁盘缓存,仅缓存在内存中
     */
    SDWebImageCacheMemoryOnly = 1 << 2,

    /**
     * 此标志启用渐进式下载,图像在下载过程中逐步显示,就像浏览器一样。
     * 默认情况下,图像只显示一次完全下载。
     */
    SDWebImageProgressiveDownload = 1 << 3,

    /**
     * 刷新缓存
     */
    SDWebImageRefreshCached = 1 << 4,

    /**
     * 后台加载
     */
    SDWebImageContinueInBackground = 1 << 5,

    /**
     * 通过设置处理存储在NSHTTPCookieStorage中的cookie
     * NSMutableURLRequest.HTTPShouldHandleCookies = YES;
     */
    SDWebImageHandleCookies = 1 << 6,

    /**
     * 允许使用无效的SSL证书
     */
    SDWebImageAllowInvalidSSLCertificates = 1 << 7,

    /**
     * 优先下载
     */
    SDWebImageHighPriority = 1 << 8,
    
    /**
     * 延迟占位符
     */
    SDWebImageDelayPlaceholder = 1 << 9,

    /**
     * 改变动画形象
     */
    SDWebImageTransformAnimatedImage = 1 << 10,
    
    /**
     * 默认情况下,下载后会将图像添加到imageView。 但在某些情况下,我们想要
     *在设置图像之前握手(例如应用滤镜或添加交叉渐变动画)
     *如果要在成功时手动设置完成图像,请使用此标志
     */
    SDWebImageAvoidAutoSetImage = 1 << 11,
    
    /**
      * 默认情况下,图像会根据其原始大小进行解码。 在iOS上,此标志将缩小
      *图像尺寸与设备的受限内存兼容。
      *如果设置了“SDWebImageProgressiveDownload”标志,则停用缩小比例。
     */
    SDWebImageScaleDownLargeImages = 1 << 12,
    
    /**
     * 默认情况下,当图像缓存在内存中时,我们不查询磁盘数据。 此掩码可以强制同时查询磁盘数据。
     *建议将此标志与`SDWebImageQueryDiskSync`一起使用,以确保图像在同一个runloop中加载。
     */
    SDWebImageQueryDataWhenInMemory = 1 << 13,
    
    /**
     * 默认情况下,我们同步查询内存缓存,异步查询磁盘缓存。 此掩码可以强制同步查询磁盘缓存,以确保在同一个runloop中加载映像。
     *如果禁用内存缓存或在某些其他情况下,此标志可以避免在单元重用期间闪烁。
     */
    SDWebImageQueryDiskSync = 1 << 14,
    
    /**
     * 默认情况下,当缓存丢失时,将从网络下载映像。 此标志可以阻止网络仅从缓存加载。
     */
    SDWebImageFromCacheOnly = 1 << 15,
    /**
     * 默认情况下,当您使用`SDWebImageTransition`在图像加载完成后进行某些视图转换时,此转换仅适用于从网络下载图像。 此掩码也可以强制为内存和磁盘缓存应用视图转换。
     */
    SDWebImageForceTransition = 1 << 16

图片加载流程

  • 入口 setImageWithURL:placeholderImage:options:会先把 placeholderImage显示,然后 SDWebImageManager根据 URL 开始处理图片。

  • 进入SDWebImageManager 类中downloadWithURL:delegate:options:userInfo:,交给
    SDImageCache从缓存查找图片是否已经下载
    queryDiskCacheForKey:delegate:userInfo:.

  • 先从内存图片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。

  • SDWebImageManagerDelegate 回调
    webImageManager:didFinishWithImage: 到 UIImageView+WebCache,等前端展示图片。

  • 如果内存缓存中没有,生成 `NSOperation `
    添加到队列,开始从硬盘查找图片是否已经缓存。

  • 根据 URL的MD5值Key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)。SDImageCacheDelegate'回调 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo:`。进而回调展示图片。

  • 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。

  • 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。

  • connection:didReceiveData: 中利用 ImageIO做了按图片下载进度加载效果。

  • connectionDidFinishLoading: 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 NSOperation 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。

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