【構建Android緩存模塊】（一）吐槽與原理分析

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    摘要：在我翻譯的Google官方系列教程中，Bitmap系列由淺入深地介紹瞭如何正確的解碼Bitmap，異步線程操做以及使用Fragments重用等技術，而且在最後給出了很是強大的獨家祕笈：BitmapFun，讓猿媛們得以一窺究竟Google的攻城師們是如何高屋建瓴地秒殺OOM的。

    前言

    在下載到BitmapFun.rar這個神聖的壓縮包之後，我是雙手顫抖，彷佛是打開上古祕藏通常，心情激動致使久久不能自已。我還記得那天上海下着小雨，我當時霍然起身，佇立在23樓的窗臺，仰着頭向江水對岸的東方明珠望去，彷佛這樣我鬱積已久的眼淚就不能掉下來。說到這裏，Ryan又暗自抹了一把眼淚。短暫地忘記了過去的黑暗時光，那一個漫長的被OOM的淫威所折磨的盛夏。。。

    最後在Boss詫異的目光中，我回到辦公桌，按捺着心裏洶涌的情緒波動，而後當心翼翼的打開BitmapFun.rar。當那些在洪荒時代就活躍在Android平臺的大師們書寫的篇章呈如今我眼前時，個人表情與阿寶從師父手裏獲得Dragon Scroll時通常，永久的定格在了極度天真的期待與眼角一抽一抽的狀態。

    那些泛黃的代碼在我看去，通篇只有一句話：老子看不懂！

自力更生，構建本身的緩存模塊

    Google的這個demo堪稱詳盡，考慮極其周詳，天然是極好的。可是當原理被層層的「特殊狀況」包裝起來，本來簡單的例子變得異常複雜，幾個類之間的關係錯綜複雜，堪比吸血鬼日記幾個帥哥美女之間的關係。要理解清楚每一句代碼的含義，你必定要有理解Matt那人老珠黃的老孃和他和失落的好朋友Taylor搞在一塊兒的覺悟。

    好了，吐槽一下就收，千萬不要懷疑Google，人家已經仁至義盡了。BitmapFun中在下載後將Bitmap緩存起來，緩存作了兩份：LruCache和DiskLruCache，分別是內存緩存和硬盤緩存。此外兩個相當重要的類是：

BitmapWorkerTask(ImageView imageView)
    
AsyncDrawable extends BitmapDrawable
    AsyncDrawable(Resources res, Bitmap bitmap,BitmapWorkerTask bitmapWorkerTask)

    BitmapWorkerTask持有一個WeakReference<ImageView> imageViewReference，弱引用ImageView，用做異步處理加載圖片的任務。

    AsyncDrawable巧妙的引用持有弱引用WeakReference<BitmapWorkerTask> bitmapWorkerTaskReference，是BitmapDrawable的子類，這樣就能夠setImageBitmap(AsyncDrawable)

    關係：AsyncDrawable中弱引用BitmapWorkerTask。實際上是圖片引用ImageView的關係，而ImageView.getDrawable又能夠得到圖片。這種高妙的思想不是正值得咱們學習麼？   

    固然，這節課並非講解官方Demo的，在講解它以前，咱們先來學習一個更加簡單的緩存實現方案，使用最簡單的方式快速構建本身應用的緩存模塊，有效避免OOM異常。它的難度很是小也很方便理解，能夠在這個緩存實現的基礎上，咱們再去理解更加高妙的BitmapFun的緩存實現方案。

    後面將要介紹的緩存方案已經應用在一個項目中（該項目將於13年1月20開源，使用Github託管，記念我22歲的生日），效果至關不錯，下載並顯示上百張Bitmap也異常流暢，甚至沒有半點的停頓，全程使用Emulator測試也沒有出現過OOM異常，內存處於可控狀態。

如何解決OOM

    Bitmap之因此容易引發OOM異常，緣由已經在Bitmap系列教程中說的明明白白。可是咱們至少清楚一點：一個手機屏幕再大，合理尺寸的Bitmap也不至於耗空全部內存，那要怎麼作才能避免OOM呢？

• 加載合理尺寸的Bitmap
• 避免反覆解碼、重複加載Bitmap
• 控制Bitmap的生命週期，合理回收

     此外網上也有很多歪門邪道，我我的認爲是不可取的，使用這些簡單粗暴的方法，後期會爲你帶來更大的麻煩：

• 減損圖片質量（使用太高的inSampleSize值）
• 使用decodeStream（繞過Java層，直接調用JNI）
• 強制增長heap size
• 其餘

    控制Bitmap的生命週期纔是正解，BitmapFun使用的LruCache是將它將最近被引用到的對象存儲在一個強引用的LinkedHashMap中，而且在緩存超過了指定大小以後將最近不常使用的對象釋放掉。

    Memory Cache的Size是受限的，所以加入DiskLruCache，雖然在訪問速度上遜於Memory Cache，可是速度也是至關可觀的。

    借鑑Google的作法，我也將緩存作了兩份，一份是Memory Cache，使用弱引用的WeakHashMap來控制Bitmap的生命週期，後面會有詳細解釋。另外一份嚴格來講不能算是緩存，直接將文件存儲在SDCard上，避免重複下載。

佛說引用，既非引用，是名引用。

    關於引用，或許對於小菜鳥們不是很好理解（我碰到過太多Java都沒學好來作Android的，基礎很重要！）。我使用金剛經的著名三段論來解釋它：佛說XX，既非XX，是名XX。

    這句話什麼意思呢？好比佛說大米，既能夠說它不是大米，只是名字叫作大米罷了。不會由於你爲它更名叫作大麥而改變它的本質，你叫它作水，吃到嘴裏的仍是原來的味道。

    關於引用，跟這個有着很是類似的共性。引用就至關於實際對象的名字，好比下面的例子：

Person p1 = new Person();
Person p2 = null;
p2 = p1;
p1 = null;

    new Person()這個對象的名是p1，然後你將名字改爲了p2，對象仍是那個對象，不會由於你將p1的大名蓋在null的頭上而改變它的本質。以上的p1和p2都是引用，它們都不過是名。

    在瞭解到引用的含義後，虛擬機會告訴你，被引用的對象處於可得到(reachable)狀態，它是你的好管家，既然你要用它，它就不會回收它。（你想一想若是你正在吃一隻烤鴨，人家忽然一把搶了過去扔垃圾桶了你什麼感受。）

    若是在上面的那段程序後面加上p2 = null，Person這個對象就沒有任何引用指向它了，垃圾回收器會在不肯定的時間進行回收。（你都把東西扔了，總不能不讓人家收破爛吧？）

    若是你想繼續持有這個對象的引用，但願能夠繼續訪問，可是也容許垃圾回收器進行回收，該怎麼辦呢？（你想減肥，告訴你的好朋友說，若是察覺到你太胖了，就將你嘴裏的烤鴨搶去扔了。如果你很餓，身材也不錯，你要繼續吃。）

    這個時候，咱們須要藉助Java提供的軟/弱/虛引用。咱們平時使用的如p1和p2這樣的叫作強引用(Strong Reference)。要使垃圾回收器能在內存不夠的時候，主動搶下你嘴裏的烤鴨，進行回收，須要使用這些：

• 軟引用：SoftReference
• 弱引用：WeakReference
• 虛引用：PhantomReference

    它們按照由強到弱的引用關係排列，虛引用至關於幾乎沒有引用。文藝青年常說的若即若離用來形容它再恰當不過了。

    關於這三個引用的具體學習，詳見我提供的參考資料。這裏只是向你解釋爲何使用弱引用能夠起到防止Bitmap過多而致使內存緊張的做用。

    在這裏，因爲我須要使用Bitmap和名字的key-value對應關係，我使用Java提供的WeakHashMap(String key, Bitmap value)，顧名思義，它用來保存WeakReference，而且確保每一個key只對應一個值，在內存不夠的時候，垃圾回收器會進行回收。當key值索引不到Bitmap，再進行其餘的操做。

原理示意圖

    我將原理畫成圖，以便你們的理解。主體有三個，分別是UI，緩存模塊和數據源。它們之間的關係以下：

    ① UI：請求數據，使用惟一的Key值索引Memory Cache中的Bitmap。

    ② 內存緩存：緩存搜索，若是能找到Key值對應的Bitmap，則返回數據。不然執行第三步。

    ③ 硬盤存儲：使用惟一Key值對應的文件名，檢索SDCard上的文件。

    ④ 若是有對應文件，使用BitmapFactory.decode*方法，解碼Bitmap並返回數據，同時將數據寫入緩存。若是沒有對應文件，執行第五步。

    ⑤ 下載圖片：啓動異步線程，從數據源下載數據(Web)。

    ⑥ 若下載成功，將數據同時寫入硬盤和緩存，並將Bitmap顯示在UI中。

總結：這節課除了吐槽，主要的仍是原理分析。若是你有更好的緩存方案，歡迎提出。下節課將講解具體的Memory Cache和FileCache如何實現。

參考資料：

【1】Thinking In Java 4th Chapter 17.12 Hoding References.pdf  http://vdisk.weibo.com/s/jtqjr

【2】李剛：突破程序員基本功的16課之Java的內存回收.pdf  http://vdisk.weibo.com/s/jtqik