图片的高效加载（三）缓存
转自：https://my.oschina.net/rengwuxian/blog/184650
摘要: 假设你开发了一个聊天程序，它的好友列表中显示从网络获取的好友头像。可是如果用户发现每次进入好友列表的时候，程序都要重新下载头像才能进行显示，甚至当把列表滑动到底部再重新滑动回顶部的时候，刚才已经加载完成了的头像竟然又变成了空白图片开始重新加载，这将是一种糟糕的用户体验。为了解决这种问题，你需要使用高速缓存技术——Cache。
应用的场景
假设你开发了一个聊天程序，它的好友列表中显示从网络获取的好友头像。可是如果用户发现每次进入好友列表的时候，程序都要重新下载头像才能进行显示，甚至当把列表滑动到底部再重新滑动回顶部的时候，刚才已经加载完成了的头像竟然又变成了空白图片开始重新加载，这将是一种糟糕的用户体验。为了解决这种问题，你需要使用高速缓存技术——Cache。
什么是Cache？
Cache，高速缓存，原意是指计算机中一块比内存更高速容量更小的存储器。更广义地说，Cache指对于最近使用过的信息的可高速读取的存储块。而本文要讲的Cache技术，指的就是将最近使用过的Bitmap缓存在手机的内存与磁盘中，来实现再次使用Bitmap时的瞬时加载，以节省用户的时间和手机流量。
下面将针对Android中的两种Cache类型Memory Cache和Disk Cache分别进行介绍。样例代码取自Android开发者站。
1/2：Memory Cache（内存中的Cache）
Memory Cache使用内存来为应用程序提供Cache。由于内存的读写速度非常快，所以我们应该优先使用它（相对于下面将介绍的Disk Cache来说）。
Android中提供了LruCache类来进行Memory Cache的管理（该类是在Android 3.1时推出的，但我们可以使用android -support-v4.jar的兼容包来对低版本的手机提供支持）。
提示：有人习惯使用SoftReference和WeakReference来做Memory Cache，但谷歌官方不建议这么做。因为自从Android2.3之后，Android中的GC变得更加积极，导致这种做法中缓存的Bitmaps非常容易被回收掉；另外，在Android3.0之前，Bitmap的数据是直接分配在native memory中，它的释放是不受dalvik控制的，因此更容易导致内存的溢出。如果你喜欢简单粗暴的总结，那就是：反正不要用这种方法来管理Memory Cache。
下面我们看一段为Bitmap设置LruCache的代码：
private LruCache<String, Bitmap> mMemoryCache; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { ... // 获取虚拟机可用内存（内存占用超过该值的时候，将报OOM异常导致程序崩溃）。最后除以1024是为了以kb为单位 final int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024); // 使用可用内存的1/8来作为Memory Cache final int cacheSize = maxMemory / 8; mMemoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) { @Override protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) { // 重写sizeOf()方法，使用Bitmap占用内存的kb数作为LruCache的size return bitmap.getByteCount() / 1024; } }; ... } public void addBitmapToMemoryCache(String key, Bitmap bitmap) { if (getBitmapFromMemCache(key) == null) { mMemoryCache.put(key, bitmap); } } public Bitmap getBitmapFromMemCache(String key) { return mMemoryCache.get(key); }
提示：在以上代码中，我们使用了可用内存的1/8来提供给Memory Cache，我们简单分析一下这个值。一个普通屏幕尺寸、hdpi的手机的可用内存为32M，那么他的Memory Cache为32M/8=4M。通常hdpi的手机为480*800像素，它一个全屏Bitmap占用内存为480*800*4B=1536400B≈1.5M。那么4M的内存为大约2.5个屏幕大小的bitmap提供缓存。同理，一个普通尺寸、xhdpi大小的720*1280的手机可以为大约2.2个屏幕大小的bitmap提供缓存。
当一个ImageView需要设置一个bitmap的时候，LruCache会进行检查，如果它已经缓存了相应的bitmap，它就直接取出来并设置给这个ImageView；否则，他将启动一个后台线程加载这个Bitmap：
public void loadBitmap(int resId, ImageView imageView) { final String imageKey = String.valueOf(resId); final Bitmap bitmap = getBitmapFromMemCache(imageKey); if (bitmap != null) { mImageView.setImageBitmap(bitmap); } else { mImageView.setImageResource(R.drawable.image_placeholder); BitmapWorkerTask task = new BitmapWorkerTask(mImageView); task.execute(resId); } }
BitmapWorkerTask在加载完成后，通过前面的addBitmapToMemoryCache()方法把这个bitmap进行缓存：
class BitmapWorkerTask extends AsyncTask<Integer, Void, Bitmap> { ... // 后台加载Bitmap @Override protected Bitmap doInBackground(Integer... params) { final Bitmap bitmap = decodeSampledBitmapFromResource( getResources(), params[0], 100, 100)); addBitmapToMemoryCache(String.valueOf(params[0]), bitmap); return bitmap; } ... }
2/2：Disk Cache（磁盘中的Cache）
前面已经提到，Memory Cache的优点是读写非常快。但它的缺点就是容量太小了，而且不能持久化，所以在用户在滑动GridView时它很快会被用完，而且切换多个界面时或者是关闭程序重新打开后，再次进入原来的界面，Memory Cache是无能为力的。这个时候，我们就要用到Disk Cache了。
Disk Cache将缓存的数据放在磁盘中，因此不论用户是频繁切换界面，还是关闭程序，Disk Cache是不会消失的。
实际上，Android SDK中并没有一个类来实现Disk Cache这样的功能。但google其实已经提供了实现代码：DiskLruCache。我们只要把它搬到自己的项目中就可以了。
下面请看一段使用DiskLruCache来配合Memory Cache进行图片缓存的代码：
private DiskLruCache mDiskLruCache; private final Object mDiskCacheLock = new Object(); private boolean mDiskCacheStarting = true; private static final int DISK_CACHE_SIZE = 1024 * 1024 * 10; // 10MB private static final String DISK_CACHE_SUBDIR = "thumbnails"; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { ... // 初始化memory cache ... // 开启后台线程初始化disk cache File cacheDir = getDiskCacheDir(this, DISK_CACHE_SUBDIR); new InitDiskCacheTask().execute(cacheDir); ... } class InitDiskCacheTask extends AsyncTask<File, Void, Void> { @Override protected Void doInBackground(File... params) { synchronized (mDiskCacheLock) { File cacheDir = params[0]; mDiskLruCache = DiskLruCache.open(cacheDir, DISK_CACHE_SIZE); mDiskCacheStarting = false; // 初始化完成 mDiskCacheLock.notifyAll(); // 唤醒被hold住的线程 } return null; } } class BitmapWorkerTask extends AsyncTask<Integer, Void, Bitmap> { ... // 在后台加载图片 @Override protected Bitmap doInBackground(Integer... params) { final String imageKey = String.valueOf(params[0]); // 通过后台线程检查disk cache Bitmap bitmap = getBitmapFromDiskCache(imageKey); if (bitmap == null) { // 如果没有在disk cache中发现这个bitmap // 加载这个bitmap final Bitmap bitmap = decodeSampledBitmapFromResource( getResources(), params[0], 100, 100)); } // 把这个bitmap加入cache addBitmapToCache(imageKey, bitmap); return bitmap; } ... } public void addBitmapToCache(String key, Bitmap bitmap) { // 把bitmap加入memory cache if (getBitmapFromMemCache(key) == null) { mMemoryCache.put(key, bitmap); } // 同样，也加入disk cache synchronized (mDiskCacheLock) { if (mDiskLruCache != null && mDiskLruCache.get(key) == null) { mDiskLruCache.put(key, bitmap); } } } public Bitmap getBitmapFromDiskCache(String key) { synchronized (mDiskCacheLock) { // 等待disk cache初始化完毕 while (mDiskCacheStarting) { try { mDiskCacheLock.wait(); } catch (InterruptedException e) {} } if (mDiskLruCache != null) { return mDiskLruCache.get(key); } } return null; } // 在自带的cache目录下建立一个独立的子目录。优先使用外置存储。但如果外置存储不存在，使用内置存储。 public static File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) { // 如果MEDIA目录已经挂载或者外置存储是手机自带的（Nexus设备都这么干），使用外置存储；否则使用内置存储 final String cachePath = Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(Environment.getExternalStorageState()) || !isExternalStorageRemovable() ? getExternalCacheDir(context).getPath() : context.getCacheDir().getPath(); return new File(cachePath + File.separator + uniqueName); }
提示：由于disk cache的初始化是耗时操作，所以这个过程被放在了后台进程。而由此导致的结果是，主线程有可能在它初始化完成之前就尝试读取disk cache，这会导致程序出错。因此以上代码中使用了synchronized关键字和一个lock对象来确保在初始化完成之前disk cache不会被访问。（什么是synchronized？文章最后会有介绍）
上面这段代码看起来比较多，但大致读一下就会发现，它的思路非常简单：1.读取cache的时候，优先读取memory cache，读不到的时候再读取disk cache；2.把bitmap保存到cache中的时候，memory cache和disk cache都要保存。
至此，使用Cache来缓存Bitmap的方法就介绍完了。把这套思路使用在你的项目中，用户体验会马上大大增强的。
