76.iOS 网络缓存(NSURLCache/NSCachedURLResponse)

NSURLCache

NSURLCache 为您的应用的 URL 请求提供了内存中以及磁盘上的综合缓存机制。 作为基础类库 URL 加载系统 的一部分，任何通过 NSURLConnection 加载的请求都将被 NSURLCache 处理。

网络缓存减少了需要向服务器发送请求的次数，同时也提升了离线或在低速网络中使用应用的体验。

当一个请求完成下载来自服务器的回应，一个缓存的回应将在本地保存。下一次同一个请求再发起时，本地保存的回应就会马上返回，不需要连接服务器。NSURLCache 会 自动 且 透明 地返回回应。

为了好好利用 NSURLCache，你需要初始化并设置一个共享的 URL 缓存。在 iOS 中这项工作需要在 -application:didFinishLaunchingWithOptions: 完成，而 OS X 中是在 –applicationDidFinishLaunching:：

- (BOOL)application:(UIApplication *)application
    didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
{
  NSURLCache *URLCache = [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:4 * 1024 * 1024
                                                       diskCapacity:20 * 1024 * 1024
                                                           diskPath:nil];
  [NSURLCache setSharedURLCache:URLCache];
}

缓存策略由请求（客户端）和回应（服务端）分别指定。理解这些策略以及它们如何相互影响，是为您的应用程序找到最佳行为的关键。

NSURLRequestCachePolicy 缓存策略

NSURLRequest 有个 cachePolicy 属性，它根据以下常量指定了请求的缓存行为：

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, 必须得得到服务端确认有效才使用(貌似是NSURLRequestUseProtocolCachePolicy 中的一种情况)，缓存数据就可以使用，否则从原始地址加载。

注:
1.URL Loading System默认只支持如下5中协议: 其中只有http://和https://才有缓存策略.
(1) http://
(2) https://
(3) ftp://
(4) file://
(5) data://

2.NSURLRequestReloadIgnoringLocalAndRemoteCacheData 和 NSURLRequestReloadRevalidatingCacheData 根本没有实现！

关于NSURLRequestCachePolicy，以下才是你实际需要了解的东西：

HTTP 缓存语义

因为 NSURLConnection 被设计成支持多种协议——包括 FTP、HTTP、HTTPS——所以 URL 加载系统用一种协议无关的方式指定缓存。为了本文的目的，缓存用术语 HTTP 语义来解释。

HTTP 请求和回应用 headers 来交换元数据，如字符编码、MIME 类型和缓存指令等。

Request Cache Headers

在默认情况下，NSURLRequest 会用当前时间决定是否返回缓存的数据。为了更精确地控制，允许使用以下请求头：

If-Modified-Since - 这个请求头与 Last-Modified 回应头相对应。把这个值设为同一终端最后一次请求时返回的 Last-Modified 字段的值。
If-None-Match - 这个请求头与与 Etag 回应头相对应。使用同一终端最后一次请求的 Etag 值。

Response Cache Headers

NSHTTPURLResponse 包含多个 HTTP 头，当然也包括以下指令来说明回应应当如何缓存：

Cache-Control - 这个头必须由服务器端指定以开启客户端的 HTTP 缓存功能。这个头的值可能包含 max-age（缓存多久），是公共 public 还是私有 private，或者不缓存 no-cache 等信息。详情请参阅 Cache-Control section of RFC 2616。
除了 Cache-Control 以外，服务器也可能发送一些附加的头用于根据需要有条件地请求：

Last-Modified - 这个头的值表明所请求的资源上次修改的时间。例如，一个客户端请求最近照片的时间线，/photos/timeline，Last-Modified 的值可以是最近一张照片的拍摄时间。
Etag - 这是 “entity tag” 的缩写，它是一个表示所请求资源的内容的标识符。在实践中，Etag 的值可以是类似于资源的 MD5 之类的东西。这对于那些动态生成的、可能没有明显的 Last-Modified 值的资源非常有用。

NSURLConnectionDelegate

一旦收到了服务器的回应，NSURLConnection 的代理就有机会在 -connection:willCacheResponse: 中指定缓存数据。

NSCachedURLResponse 是个包含 NSURLResponse 以及它对应的缓存中的 NSData 的类。

在 -connection:willCacheResponse: 中，cachedResponse 对象会根据 URL 连接返回的结果自动创建。因为 NSCachedURLResponse 没有可变部分，为了改变 cachedResponse 中的值必须构造一个新的对象，把改变过的值传入 –initWithResponse:data:userInfo:storagePolicy:，例如：

- (NSCachedURLResponse *)connection:(NSURLConnection *)connection
                  willCacheResponse:(NSCachedURLResponse *)cachedResponse
{
    NSMutableDictionary *mutableUserInfo = [[cachedResponse userInfo] mutableCopy];
    NSMutableData *mutableData = [[cachedResponse data] mutableCopy];
    NSURLCacheStoragePolicy storagePolicy = NSURLCacheStorageAllowedInMemoryOnly;

    // ...

    return [[NSCachedURLResponse alloc] initWithResponse:[cachedResponse response]
                                                    data:mutableData
                                                userInfo:mutableUserInfo
                                           storagePolicy:storagePolicy];
}

如果 -connection:willCacheResponse: 返回 nil，回应将不会缓存。

- (NSCachedURLResponse *)connection:(NSURLConnection *)connection willCacheResponse:(NSCachedURLResponse *)cachedResponse { return nil; }

如果不实现此方法，NSURLConnection 就简单地使用本来要传入 -connection:willCacheResponse: 的那个缓存对象，所以除非你需要改变一些值或者阻止缓存，否则这个代理方法不必实现。

NSURLCache & NSCachedURLResponse常用方法

NSURLCache

1.初始化相关的几个方法：sharedURLCache；setSharedURLCache；initWithMemoryCapacity
sharedURLCache方法返回一个NSURLCache实例。
默认情况下，内存是4M，4* 1024 * 1024；Disk为20M，20 * 1024 ＊ 1024；路径在(NSHomeDirectory)/Library/Caches/(current application name, [[NSProcessInfo processInfo] processName])
setSharedURLCache可以通过这个方法来改变默认的NSURLCache。通过initWithMemoryCapacity来定制自己的NSURLCache。

2.cache使用相关的几个方法：cachedResponseForRequest；storeCachedResponse；removeCachedResponseForRequest；
removeAllCachedResponses
- (NSCachedURLResponse )cachedResponseForRequest:(NSURLRequest )request;
如果对应的NSURLRequest没有cached的response那么返回nil
- (void)storeCachedResponse:(NSCachedURLResponse )cachedResponse forRequest:(NSURLRequest )request;
为特定的NSURLRequest做cache
- (void)removeCachedResponseForRequest:(NSURLRequest *)request;
移除特定NSURLRequest的cache
- (void)removeAllCachedResponses;
移除所有的cache

3.property方法
- (NSUInteger)memoryCapacity;
- (NSUInteger)diskCapacity;
- (void)setMemoryCapacity:(NSUInteger)memoryCapacity;
可能会导致内存中的内存被截断
- (void)setDiskCapacity:(NSUInteger)diskCapacity;
- (NSUInteger)currentMemoryUsage;
- (NSUInteger)currentDiskUsage;

4.Misc
a. NSURLCache在每个UIWebView的的NSURLRequest请求中都会被调用。
b. iOS设备上NSURLCache默认只能进行内存缓存。可以通过子类化NSURLCache来实现自定义的版本从而实现在DISK上缓存内容。
c. 需要重写cachedResponseForRequest，这个会在请求发送前会被调用，从中我们可以判定是否针对此NSURLRequest返回本地数据。
d. 如果本地没有缓存就调用下面这条语句：return [super cachedResponseForRequest:request];

NSCachedURLResponse

包装了一下系统缓存机制的对象，保持了缓存对象的个性和特性。
1.NSURLCacheStoragePolicy 缓存策略有三种
enum
{
NSURLCacheStorageAllowed,
NSURLCacheStorageAllowedInMemoryOnly,
NSURLCacheStorageNotAllowed,
};
默认是第一种。不过在iOS的上官方文档上有这么一个解释：
Important: iOS ignores this cache policy, and instead treats it asNSURLCacheStorageAllowedInMemoryOnly.
也就是说iOS上只有内存缓存，没有磁盘缓存。

2.构造方法
- (id)initWithResponse:(NSURLResponse )response data:(NSData )data;
- (id)initWithResponse:(NSURLResponse )response data:(NSData )data userInfo:(NSDictionary *)userInfo storagePolicy:(NSURLCacheStoragePolicy)storagePolicy;

3.Open API
- (NSURLResponse *)response;
- (NSData *)data;
- (NSDictionary *)userInfo;
- (NSURLCacheStoragePolicy)storagePolicy;

注意事项

正如它那个毫无关系但是名字相近的小伙伴 NSCache 一样，NSURLCache 也是有一些特别的。

Peter Steinberger 关于这个主题写了一篇优秀的文章，在深入研究内部细节后实现他自己的 NSURLCache 子类。NSURLCache 提醒着我们熟悉我们正在操作的系统是多么地重要。

Daniel Pasco 在 Black Pixel 上的另一篇文章 描述了一些与服务器通信时不设置缓存头的意外的默认行为。

无数开发者尝试自己做一个简陋而脆弱的系统来实现网络缓存的功能，殊不知 NSURLCache 只要两行代码就能搞定且好上100倍。甚至更多开发者根本不知道网络缓存的好处，也从未尝试过，导致他们的应用向服务器作了无数不必要的网络请求。

所以如果你想看到世界的变化，你想确保你有程序总以正确的方式开启，在 -application:didFinishLaunchingWithOptions: 设置一个共享的 NSURLCache 吧。

参考资料:NSURLCache/NSURLCache && NSCachedURLResponse