iOS:緩存與Operation優先級問題

時間 2019-11-06

原文原文鏈接

這篇博客來源於今年的一個面試題，當咱們使用SDWebImgae框架中的sd_setImageWithURL: placeholderImage:方法在tableView或者collectionView裏面下載圖片的時候，滑動tableView發現它會優先下載展現在屏幕上的cell裏面的圖片，若是你不用SDWebImage框架如何實現？git

我iOS開發到如今大體是實習差很少一年，正式工做八九個月的樣子，在此以前雖然常用諸如SDWebImgae、AFNetworking、MJRefresh、MJExtension等等第三方庫，但卻並未去研究過它們的源碼，主要仍是時間問題吧，固然，如今我已經在研究它們的源碼了，先學習、記錄、仿寫、再創造。github

當時，個人回答是，建立一個繼承自NSOperation的ZYOperation類來下載圖片，將相應的Operation放到OperationQueue中，監聽tableView的滾動，當發現cell不在屏幕時，將之對應的operation對象暫停掉，當它再出如今屏幕上時，再讓它下載。面試

嚴格來講，我這隻能算是提供了一種解決方案，事實上，NSOperation對象只能取消(cancel)，而不能暫停(pause)。緩存

SDWebImage內部使用GCD實現的，調整GCD的優先級便可：併發

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2)
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN

因此，在我實際操做中，發現也只是須要調整operation的優先級便可。在此基礎上，我還實現了圖片緩存策略，參考SDWebImage框架的緩存原理：app

實際上，就是在下載圖片的時候，先在內存緩存中找是否存在緩存，不存在就去磁盤緩存中查找是否存在該圖片(在沙盒裏面，圖片名通常是圖片的url，由於要確保圖片名惟一)。若是沙盒中有改圖片緩存，就讀取到內存中，若是不存在，再進行下載圖片的操做。使用SDWebImage的流程代碼以下：框架

[[SDWebImageDownloader sharedDownloader] downloadImageWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://images2015.cnblogs.com/blog/471463/201511/471463-20151105102529164-1764637824.png"] options:SDWebImageDownloaderUseNSURLCache progress:^(NSInteger receivedSize, NSInteger expectedSize) {
        
    } completed:^(UIImage *image, NSData *data, NSError *error, BOOL finished) {
        
        SDImageCache *cache = [SDImageCache sharedImageCache];
        [cache storeImage:image forKey:@"http://images2015.cnblogs.com/blog/471463/201511/471463-20151105102529164-1764637824.png"];
        //從內存緩存中取出圖片
        UIImage *imageOne = [cache imageFromMemoryCacheForKey:@"http://images2015.cnblogs.com/blog/471463/201511/471463-20151105102529164-1764637824.png"];
        //從磁盤緩存中取出圖片
        UIImage *imageTwo = [cache imageFromDiskCacheForKey:@"http://images2015.cnblogs.com/blog/471463/201511/471463-20151105102529164-1764637824.png"];
        
        
        NSLog(@"%@   %@", imageOne, imageTwo);
        
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.iconView.image = image;
        });
    }];

圖片緩存與沙河目錄
沙盒中通常是存在三個文件夾，Document，Library，tmp。
tmp：臨時文件存儲的地方，若是將一個文件存儲在此目錄下，這個文件什麼時候會被刪除是不可預知的，也就是說，隨時會被刪除。
Document：保存在此目錄下的文件默認是會被同步到iCloud
Library：不會被同步到iCloud，同時在不主動刪除的狀況下能夠長時間存在

通常來講，對與這樣的一些非關鍵的圖片，我會保存在Library的cache目錄下。通常都有一個獲取各個文件目錄的工具類，也能夠寫成單例，代碼：

#import <Foundation/Foundation.h>

typedef enum {
    ZYFileToolTypeDocument,
    ZYFileToolTypeCache,
    ZYFileToolTypeLibrary,
    ZYFileToolTypeTmp
} ZYFileToolType;

@interface ZYFileTool : NSObject
/**  獲取Document路徑  */
+ (NSString *)getDocumentPath;
/**  獲取Cache路徑  */
+ (NSString *)getCachePath;
/**  獲取Library路徑  */
+ (NSString *)getLibraryPath;
/**  獲取Tmp路徑  */
+ (NSString *)getTmpPath;
/**  此路徑下是否有此文件存在  */
+ (BOOL)fileIsExists:(NSString *)path;

/**
 *  建立目錄下文件
 *  通常來講，文件要麼放在Document,要麼放在Labrary下的Cache裏面
 *  這裏也是隻提供這兩種存放路徑
 *
 *  @param fileName 文件名
 *  @param type     路徑類型
 *  @param context  數據內容
 *
 *  @return 文件路徑
 */
+ (NSString *)createFileName:(NSString *)fileName  type:(ZYFileToolType)type context:(NSData *)context;

/**
 *  讀取一個文件
 *
 */
+ (NSData *)readDataWithFileName:(NSString *)fileName type:(ZYFileToolType)type;
@end



#import "ZYFileTool.h"

@implementation ZYFileTool

+ (NSString *)getRootPath:(ZYFileToolType)type
{
    switch (type) {
        case ZYFileToolTypeDocument:
            return [self getDocumentPath];
            break;
        case ZYFileToolTypeCache:
            return [self getCachePath];
            break;
        case ZYFileToolTypeLibrary:
            return [self getLibraryPath];
            break;
        case ZYFileToolTypeTmp:
            return [self getTmpPath];
            break;
        default:
            break;
    }
    return nil;
}

+ (NSString *)getDocumentPath
{
    return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
    
}

+ (NSString *)getCachePath
{
    return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
}

+ (NSString *)getLibraryPath
{
    return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSLibraryDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
}

+ (NSString *)getTmpPath
{
    return NSTemporaryDirectory();
}

+ (BOOL)fileIsExists:(NSString *)path
{
    if (path == nil || path.length == 0) {
        return false;
    }
    return [[NSFileManager defaultManager] fileExistsAtPath:path];
}


+ (NSString *)createFileName:(NSString *)fileName  type:(ZYFileToolType)type context:(NSData *)context
{
    if (fileName == nil || fileName.length == 0) {
        return nil;
    }
    fileName = [fileName stringByReplacingOccurrencesOfString:@"/" withString:@"-"];
    NSString *path = [[self getRootPath:type] stringByAppendingPathComponent:fileName];
    if (![self fileIsExists:path])
    {
//        if (![[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:path error:nil]) {
//            return nil;
//        }
        [[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:path contents:context attributes:nil];
    }
    
    return path;
}

+ (NSData *)readDataWithFileName:(NSString *)fileName type:(ZYFileToolType)type
{
    if (fileName == nil || fileName.length == 0) {
        return nil;
    }

    fileName = [fileName stringByReplacingOccurrencesOfString:@"/" withString:@"-"];
    NSString *path = [[self getRootPath:type] stringByAppendingPathComponent:fileName];
    
    if ([self fileIsExists:path])
    {
        return [[NSFileManager defaultManager] contentsAtPath:path];
    }
    return nil;
}

@end

防止圖片被重複下載

這個問題面試常常被問到吧，要防止圖片被重複下載的話，若是實在內存緩存中，設置一個Dictionary使得它的key爲圖片的url，value爲對應圖片(即UIImage)，固然，僅僅這樣是不夠的，若是圖片正在被下載，相應的key-value並無被設置，這個時候，就會從新下載圖片。

在本例子中，我使用的是NSOperation下載圖片，那麼能夠還能夠設置一個Dictionary，使得它的key爲圖片url，value爲對應圖片的下載操做(即operation對象)。這樣的話，當把一個operation加入operationQueue的時候，你就將對應的key-value加入字典，當operation對象下載完圖片的時候，你就將這個字典對應的key-value移除。

自定義NSOperation

自定義NSOperation主要是重寫它的main方法，將耗時操做放進去。這裏須要對應cell的indexPath，這樣才能在圖片下載完成以後找到對應的cell更新UIImageView，一樣也須要圖片的url，這樣才能在圖片下載完成以後，將對應字典裏面的url-operation鍵值對移除掉等。

相應代碼：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <UIKit/UIKit.h>
@class ZYDownLoadImageOperation;

@protocol ZYDownLoadImageOperationDelegate <NSObject>
@optional
- (void)DownLoadImageOperation:(ZYDownLoadImageOperation *)operation didFinishDownLoadImage:(UIImage *)image;
@end
@interface ZYDownLoadImageOperation : NSOperation
@property (nonatomic, weak) id<ZYDownLoadImageOperationDelegate> delegate;
@property (nonatomic, copy) NSString *url;
@property (nonatomic, strong) NSIndexPath *indexPath;
@end



#import "ZYDownLoadImageOperation.h"
#import "ZYFileTool.h"

@implementation ZYDownLoadImageOperation
- (void)main   //重寫main方法便可
{
    @autoreleasepool
    {    //在子線程中，並不會自動添加自動釋放池，因此，手動添加，省得出現內存泄露的問題
        NSURL *DownLoadUrl = [NSURL URLWithString:self.url];
        if (self.isCancelled) return;          //若是下載操做被取消，那麼就無需下面操做了
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:DownLoadUrl];
        if (self.isCancelled) return;
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        if (self.isCancelled) return;
        
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            [ZYFileTool createFileName:self.url type:ZYFileToolTypeCache context:data]; //將數據緩存到本地
        });
        
        
        if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DownLoadImageOperation:didFinishDownLoadImage:)]) {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{   //回到主線程，更新UI
                
                [self.delegate DownLoadImageOperation:self didFinishDownLoadImage:image];
            });
        }
    }
}
@end

我把將數據寫入沙盒操做放到了全局隊列裏面，在編碼的時候，請時刻注意I/O的操做不該該阻塞CPU操做的。由於I/O操做，通常來講都會比較耗時，就iOS開發來講，若是把這類操做放到主線程中執行，就會引發界面遲鈍、卡頓等現象出現。
固然，就這裏來講，即便不放在全局隊列裏面也不會引發界面遲鈍等現象，由於operation操做自己就是在一個子線程裏面，可是會引發回調日後延遲，也就是說，UIImageView等待顯示圖片的時間變長了。不放在全局隊列裏面，它本該只是等待下載圖片的時間的，如今變成了下載圖片的時間的+將數據寫入沙盒的時間。

異步

緩存思路

首先，先要有這樣兩個字典，上面提到了的：

//  key:圖片的url  values: 相對應的operation對象  （判斷該operation下載操做是否正在執行，當同一個url地址的圖片正在下載，那麼不須要再次下載，以避免重複下載，當下載操做執行完，須要移除）
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *operations;

//  key:圖片的url  values: 相對應的圖片        （緩存，當下載操做完成，須要將所下載的圖片放到緩存中，以避免同一個url地址的圖片重複下載）
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *images;

當準備下載一張圖片的時候，咱們是先查看下內存中是否存在這樣的圖片，也就是到images裏面找下，若是沒有，那麼查看下磁盤緩存中是否有這樣的圖片，若是沒有，看下這張圖片是否正在被下載，若是仍是沒有，就開始下載這張圖片，代碼：async

UIImage *image = self.images[app.icon];   //優先從內存緩存中讀取圖片
    
    if (image)     //若是內存緩存中有
    {
        cell.imageView.image = image;
    }
    else
    {
        //若是內存緩存中沒有，那麼從本地緩存中讀取
        NSData *imageData = [ZYFileTool readDataWithFileName:app.icon type:ZYFileToolTypeCache];
        
        if (imageData)  //若是本地緩存中有圖片，則直接讀取，更新
        {
            UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
            self.images[app.icon] = image;
            cell.imageView.image = image;
        }
        else
        {
            cell.imageView.image = [UIImage imageNamed:@"TestMam"];
            ZYDownLoadImageOperation *operation = self.operations[app.icon];
            if (operation)
            {  //正在下載（能夠在裏面取消下載）
            }
            else
            { //沒有在下載
                operation = [[ZYDownLoadImageOperation alloc] init];
                operation.delegate = self;
                operation.url = app.icon;
                operation.indexPath = indexPath;
                operation.queuePriority = NSOperationQueuePriorityNormal;
                [self.queue addOperation:operation];  //異步下載
                
                
                self.operations[app.icon] = operation;  //加入字典，表示正在執行這次操做
            }
        }
    }

優先級問題

NSOperation有個queuePriority屬性：
```
@property NSOperationQueuePriority queuePriority;

typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
	NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
	NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
	NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
	NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
	NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};
```
allow,init建立出來的operation在沒有設置的狀況下，queuePriority是NSOperationQueuePriorityNormal。在這個例子中，我是監聽scrollView的滾動，而後拿到因此的operation設置它們的優先級爲normal，在利用tableView的indexPathsForVisibleRows方法，拿到因此展現在屏幕上的cell，將它們對應的operation設置爲VeryHigh，相應代碼：工具
```
- (void)scrollViewDidScroll:(UIScrollView *)scrollView  //設置優先級別，效果是，最早下載展現在屏幕上的圖片（本例子中圖片過小了，沒有明顯的效果出現，能夠設置更多的一些高清大圖）
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    dispatch_apply(self.apps.count, queue, ^(size_t i) {
        ZYApp *appTmp = self.apps[i];
        NSString *urlStr = appTmp.icon;

        ZYDownLoadImageOperation *operation = self.operations[urlStr];
        if (operation)
        {
            operation.queuePriority = NSOperationQueuePriorityNormal;
        }
    });
    
    NSArray *tempArray = [self.tableView indexPathsForVisibleRows];
    
    dispatch_apply(tempArray.count, queue, ^(size_t i) {
        NSIndexPath *indexPath = tempArray[i];

        ZYApp *appTmp = self.apps[indexPath.row];
        NSString *urlStr = appTmp.icon;
        ZYDownLoadImageOperation *operation = self.operations[urlStr];
        if (operation)
        {
            operation.queuePriority = NSOperationQueuePriorityVeryHigh;
        }
    });
    
}
```
首先要說明的是，若是你想看到很明顯的效果，那麼須要將圖片換下，換成大的、高清點的圖片，圖片數量越多效果會越好。建議在真機下調試，或者將operationQueue的maxConcurrentOperationCount改爲1，真機調試，是有效果的，我這裏是設置爲3的。

基本思路已經說完了，就是動態改變優先級。

代碼裏面有個dispatch_apply，其實就是咱們經常使用的for循環的異步版本。這麼說吧，平時的for通常是放在主線程裏面調用，是的i是一次增長，是從0，再到1，再到2等等。而是用dispatch_apply可使得再也不是同步依次增長，而是能夠併發的必定範圍內的隨機值。這樣能夠充分利用iPhone的多核處理器，更加快速的處理一些業務。

不過，須要注意的是，這裏因爲是併發的執行，因此是在子線程裏面，而且後面的值不依賴前面的任何值，不然這麼用就會出現問題。更加詳細的資料請查詢文檔。