Android开发笔记——以Volley图片加载、缓存、请求及展示为例理解Volley架构设计

      Volley是由Google开源的、用于Android平台上的网络通信库。Volley通过优化Android的网络请求流程，形成了以Request-RequestQueue-Response为主线的网络访问链，使得Android网络访问变得简单、高效、扩展性强。（根据RTFSC原则，强烈建议Android的童鞋学习下Volley的架构设计）下面将以ImageLoader、ImageCache、ImageRequest及NetworkImageView为例，对此进行说明。

一、ImageCache-ImageLoader-ImageListener

     对于图片的下载，这里采用自底向上的分析方法，即首先明确Volley加载图片是通过ImageLoader的get方法实现的，然后依次说明该方法需要的参数的构成。get方法有三种重载形式（早一些的版本没有第三种）：

public ImageContainer get(String requestUrl, final ImageListener listener);
public ImageContainer get(String requestUrl, ImageListener imageListener, int maxWidth, int maxHeight);
public ImageContainer get(String requestUrl, ImageListener imageListener, int maxWidth, int maxHeight, ScaleType scaleType);

    不过前两种都是通过三种方法实现的，这里以第三种方法为例进行说明：

复制代码
    public ImageContainer get(String requestUrl, ImageListener imageListener,
            int maxWidth, int maxHeight, ScaleType scaleType) {

        // only fulfill requests that were initiated from the main thread.
        throwIfNotOnMainThread();

        final String cacheKey = getCacheKey(requestUrl, maxWidth, maxHeight, scaleType);

        // Try to look up the request in the cache of remote images.
        Bitmap cachedBitmap = mCache.getBitmap(cacheKey);
        if (cachedBitmap != null) {
            // Return the cached bitmap.
            ImageContainer container = new ImageContainer(cachedBitmap, requestUrl, null, null);
            imageListener.onResponse(container, true);
            return container;
        }

        // The bitmap did not exist in the cache, fetch it!
        ImageContainer imageContainer =
                new ImageContainer(null, requestUrl, cacheKey, imageListener);

        // Update the caller to let them know that they should use the default bitmap.
        imageListener.onResponse(imageContainer, true);

        // Check to see if a request is already in-flight.
        BatchedImageRequest request = mInFlightRequests.get(cacheKey);
        if (request != null) {
            // If it is, add this request to the list of listeners.
            request.addContainer(imageContainer);
            return imageContainer;
        }

        // The request is not already in flight. Send the new request to the network and
        // track it.
        Request<Bitmap> newRequest = makeImageRequest(requestUrl, maxWidth, maxHeight, scaleType,
                cacheKey);

        mRequestQueue.add(newRequest);
        mInFlightRequests.put(cacheKey,
                new BatchedImageRequest(newRequest, imageContainer));
        return imageContainer;
    }
复制代码

     上述代码的逻辑非常清晰，可以下面的流程图来表示，不再赘述：

绘图1

对于StringRequest、JsonRequest，Volley也采用了同样的处理流程。

    从get方法的形参入手，这里着重说明ImageListener（其它的形参见名知义）。ImageListener是ImageLoader的内部接口，继承于ErrorListener，需要实现的方法为onResponse：

复制代码
    public interface ImageListener extends ErrorListener {
        /**
         * Listens for non-error changes to the loading of the image request.
         *
         * @param response Holds all information pertaining to the request, as well
         * as the bitmap (if it is loaded).
         * @param isImmediate True if this was called during ImageLoader.get() variants.
         * This can be used to differentiate between a cached image loading and a network
         * image loading in order to, for example, run an animation to fade in network loaded
         * images.
         */
        public void onResponse(ImageContainer response, boolean isImmediate);
    }
复制代码

    ImageLoader还提供了静态方法getImageListener来获取ImageListener实例：

复制代码
    public static ImageListener getImageListener(final ImageView view,
            final int defaultImageResId, final int errorImageResId) {
        return new ImageListener() {
            @Override
            public void onErrorResponse(VolleyError error) {
                if (errorImageResId != 0) {
                    view.setImageResource(errorImageResId);
                }
            }

            @Override
            public void onResponse(ImageContainer response, boolean isImmediate) {
                if (response.getBitmap() != null) {
                    view.setImageBitmap(response.getBitmap());
                } else if (defaultImageResId != 0) {
                    view.setImageResource(defaultImageResId);
                }
            }
        };
    }
复制代码

    从代码很容易看出，ImageListener就是Image请求返回时的回调接口，onErrorResponse和onResponse分别实现了请求失败和成功时加载对应的图片。

    分析完get方法执行的流程及形参之后，我们回到ImageLoader本身。ImageLoader的构造函数如下：

复制代码
/**
     * Constructs a new ImageLoader.
     * @param queue The RequestQueue to use for making image requests.
     * @param imageCache The cache to use as an L1 cache.
     */
    public ImageLoader(RequestQueue queue, ImageCache imageCache) {
        mRequestQueue = queue;
        mCache = imageCache;
    }
复制代码

    同样，从ImageLoader的形参入手，这里需要传入RequestQueue和ImageCache的实例对象。RequestQueue即整个Volley的核心请求队列，在使用Volley时第一个初始化的对象。其构造方法在Volley源码toolbox文件夹下的Volley工具类中：

复制代码
public class Volley {

    /** Default on-disk cache directory. */
    private static final String DEFAULT_CACHE_DIR = "volley";

    /**
     * Creates a default instance of the worker pool and calls {@link RequestQueue#start()} on it.
     *
     * @param context A {@link Context} to use for creating the cache dir.
     * @param stack An {@link HttpStack} to use for the network, or null for default.
     * @return A started {@link RequestQueue} instance.
     */
    public static RequestQueue newRequestQueue(Context context, HttpStack stack) {
        File cacheDir = new File(context.getCacheDir(), DEFAULT_CACHE_DIR);

        String userAgent = "volley/0";
        try {
            String packageName = context.getPackageName();
            PackageInfo info = context.getPackageManager().getPackageInfo(packageName, 0);
            userAgent = packageName + "/" + info.versionCode;
        } catch (NameNotFoundException e) {
        }

        if (stack == null) {
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= 9) {
                stack = new HurlStack();
            } else {
                // Prior to Gingerbread, HttpUrlConnection was unreliable.
                // See: http://android-developers.blogspot.com/2011/09/androids-http-clients.html
                stack = new HttpClientStack(AndroidHttpClient.newInstance(userAgent));
            }
        }

        Network network = new BasicNetwork(stack);

        RequestQueue queue = new RequestQueue(new DiskBasedCache(cacheDir), network);
        queue.start();

        return queue;
    }

    /**
     * Creates a default instance of the worker pool and calls {@link RequestQueue#start()} on it.
     *
     * @param context A {@link Context} to use for creating the cache dir.
     * @return A started {@link RequestQueue} instance.
     */
    public static RequestQueue newRequestQueue(Context context) {
        return newRequestQueue(context, null);
    }
}
复制代码

    这里重点说明ImageCache，即图片的缓存。ImageCache同样是定义在ImageLoader中的接口（从这里也可以看出volley的高可扩展性）：

复制代码
/**
     * Simple cache adapter interface. If provided to the ImageLoader, it
     * will be used as an L1 cache before dispatch to Volley. Implementations
     * must not block. Implementation with an LruCache is recommended.
     */
    public interface ImageCache {
        public Bitmap getBitmap(String url);
        public void putBitmap(String url, Bitmap bitmap);
    }
复制代码

     根据注释可以看出，推荐使用LruCache。对于LruCache，前面的博文《Android开发笔记——ListView模块、缓存及性能》已做过详细介绍，其通过维护一个强引用来限制内容数量，每当Item被访问的时候，此Item就会移动到队列的头部。当cache已满时加入新的item，在队列尾部的item会被回收。

    不过，在某些应用场景下，只使用LruCache还不够。当应用退出后，LruCache清空，重新加载时，缓存的图片依然需要重新加载。这里需要使用DiskLruCache，即磁盘缓存，原理与《Android开发笔记——ListView模块、缓存及性能》中SD卡存储配合LruCache相同，但DiskLruCache实现更为合理，获得Google官方认证。

对于DiskLruCache的源码解析，推荐Android DiskLruCache完全解析，硬盘缓存的最佳方案。

    因此，建议配合LruCache和DiskLruCache，以及Volley的请求缓存，形成图片三级缓存。LruCache和DiskLruCache的初始化方法分别如下：

复制代码
int maxSize = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 8);
// 实例化LruCaceh对象
mLruCache = new LruCache<String, Bitmap>(maxSize) {
     @Override
     protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
          return bitmap.getRowBytes() * bitmap.getHeight();
     }
};
复制代码
复制代码
// 实例化DiskLruCache对象
 try {
      // 获取DiskLruCahce对象
      mDiskLruCache = DiskLruCache.open(getDiskCacheDir(
                    context.getApplicationContext(), "younghao"), getAppVersion(context), 1, DISKMAXSIZE);
     } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
}
复制代码

    ImageCaches实现getBitmap和putBitmap方法时，可以使用LruCache和DiskLruCache实例高效处理图片。存入缓存时，先存入到LruCache中，然后判断是否存在DiskLruCache缓存，若没有存入；读取图片时，先从LruCache中取，没有时再从DiskLruCache中取（取出之后，顺便存入LruCache中，供下次访问时使用，不再访问DiskLruCache）。

复制代码
/**
     * 存入缓存（内存缓存，磁盘缓存）
     */
    @Override
    public void putBitmap(String url, Bitmap bitmap) {
        // 存入LruCache缓存
        mLruCache.put(url, bitmap);
        // 判断是否存在DiskLruCache缓存，若没有存入
        String key = MD5Utils.md5(url);
        try {
            if (mDiskLruCache.get(key) == null) {
                DiskLruCache.Editor editor = mDiskLruCache.edit(key);
                if (editor != null) {
                    OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(0);
                    if (bitmap.compress(CompressFormat.JPEG, 100, outputStream)) {
                        editor.commit();
                    } else {
                        editor.abort();
                    }
                }
                mDiskLruCache.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
复制代码
复制代码
/**
     * 从缓存（内存缓存，磁盘缓存）中获取Bitmap
     */
    @Override
    public Bitmap getBitmap(String url) {
        if (mLruCache.get(url) != null) {
            // 从LruCache缓存中取
            Log.i(TAG, "从LruCahce获取");
            return mLruCache.get(url);
        } else {
            String key = MD5Utils.md5(url);
            try {
                if (mDiskLruCache.get(key) != null) {
                    // 从DiskLruCahce取
                    DiskLruCache.Snapshot snapshot = mDiskLruCache.get(key);
                    Bitmap bitmap = null;
                    if (snapshot != null) {
                        bitmap = BitmapFactory.decodeStream(snapshot.getInputStream(0));
                        // 存入LruCache缓存
                        mLruCache.put(url, bitmap);
                        Log.i(TAG, "从DiskLruCahce获取");
                    }
                    return bitmap;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return null;
    }
复制代码

    至此，通过volley加载图片的方法已完成。调用方法如下：

复制代码
// 获取ImageCache实例
ImageCacheUtil imageCacheUtil = ImageCacheUtil.instance(context);
// 初始化ImageLoader实例
ImageLoader imageLoader = new ImageLoader(requestQueue, imageCacheUtil);
// 获取ImageListener实例
ImageListener listener = ImageLoader.getImageListener(imageRequestBean.getImageView(),
        imageRequestBean.getDefaultImageID(), imageRequestBean.getErrorImageID());
// 发送请求图片
imageLoader.get(imageRequestBean.getUrl(),         
        listener,imageRequestBean.getMaxWidth(), imageRequestBean.getMaxHeight());
复制代码

 

二、对Volley的架构的理解

    如果有童鞋能读到这里，那么对Volley的网络请求处理逻辑应该已经有了一定的认识。下面将通过Volley的官方文档对Volley的架构作进一步的说明。Volley提供了对于网络请求的自动调度，能够处理高并发网络链接，拥有透明的磁盘及内存缓存，支持请求优先级、取消请求、异步网络请求等。Volley的源码地址为：https://android.googlesource.com/platform/frameworks/volley（git clone），不过考虑到网络问题，也可到github上下载：https://github.com/mcxiaoke/android-volley.git（git clone）。

2013年Volley发布会视频：Google I/O 2013 - Volley: Easy, Fast Networking for Android（YouTube，你懂）

 

2.1 发送一个简单的请求

    先贴一张官网的图，后面做解释。

volley-request

    这张图展示了Volley的核心架构，主要包含了以下类：

  • Volley。前面已经提到，位于toolbox文件中，是创建请求队列的工具类；
  • Request。实现了Comparable<Request<T>>接口的抽象类，Volley中的请求都是继承于该类实现的，Request支持八种请求方法。 
public abstract class Request<T> implements Comparable<Request<T>>
复制代码
/**
     * Supported request methods.
     */
    public interface Method {
        int DEPRECATED_GET_OR_POST = -1;
        int GET = 0;
        int POST = 1;
        int PUT = 2;
        int DELETE = 3;
        int HEAD = 4;
        int OPTIONS = 5;
        int TRACE = 6;
        int PATCH = 7;
    }
复制代码
  • RequestQueue。Volley的核心，代表整个请求队列。需要重点说明的是其成员变量，包含了
    • CacheDispatcher（处理缓存请求的调度线程）
    • NetworkDispatcher[]（处理网络请求的调用线程组）
    • ResponseDelivery（网络请求返回接口分发）
    • Network （执行网络请求的网络接口）
    • Cache（缓存请求的接口，PS：上一节说的是缓存图片）
    • DEFAULT_NETWORK_THREAD_POOL_SIZE（默认线程池数目，至于为什么是4？这是一个经验值，在自己实际应用中，可根据任务、网络状况以及设备等灵活设置）
    • PriorityBlockingQueue<Request<?>> （基于优先级阻塞的请求队列，包含等待的和正在执行的）、
    • Set<Request<?>> mCurrentRequests （正在处理的请求）
    • Map<String, Queue<Request<?>>> mWaitingRequests（正在等待的请求）
    • AtomicInteger mSequenceGenerator（原子的，避免并发访问）
    • RequestFinishedListener<T>接口（请求完成的回调）
复制代码
/** Callback interface for completed requests. */
    public static interface RequestFinishedListener<T> {
        /** Called when a request has finished processing. */
        public void onRequestFinished(Request<T> request);
    }

    /** Used for generating monotonically-increasing sequence numbers for requests. */
    private AtomicInteger mSequenceGenerator = new AtomicInteger();

    /**
     * Staging area for requests that already have a duplicate request in flight.
     *
     * <ul>
     *     <li>containsKey(cacheKey) indicates that there is a request in flight for the given cache
     *          key.</li>
     *     <li>get(cacheKey) returns waiting requests for the given cache key. The in flight request
     *          is <em>not</em> contained in that list. Is null if no requests are staged.</li>
     * </ul>
     */
    private final Map<String, Queue<Request<?>>> mWaitingRequests =
            new HashMap<String, Queue<Request<?>>>();

    /**
     * The set of all requests currently being processed by this RequestQueue. A Request
     * will be in this set if it is waiting in any queue or currently being processed by
     * any dispatcher.
     */
    private final Set<Request<?>> mCurrentRequests = new HashSet<Request<?>>();

    /** The cache triage queue. */
    private final PriorityBlockingQueue<Request<?>> mCacheQueue =
        new PriorityBlockingQueue<Request<?>>();

    /** The queue of requests that are actually going out to the network. */
    private final PriorityBlockingQueue<Request<?>> mNetworkQueue =
        new PriorityBlockingQueue<Request<?>>();

    /** Number of network request dispatcher threads to start. */
    private static final int DEFAULT_NETWORK_THREAD_POOL_SIZE = 4;

    /** Cache interface for retrieving and storing responses. */
    private final Cache mCache;

    /** Network interface for performing requests. */
    private final Network mNetwork;

    /** Response delivery mechanism. */
    private final ResponseDelivery mDelivery;

    /** The network dispatchers. */
    private NetworkDispatcher[] mDispatchers;

    /** The cache dispatcher. */
    private CacheDispatcher mCacheDispatcher;

    private List<RequestFinishedListener> mFinishedListeners =
            new ArrayList<RequestFinishedListener>();
复制代码

    发送一个请求，只需将请求添加到请求队列即可。官网的一段示例代码如下：

复制代码
final TextView mTextView = (TextView) findViewById(R.id.text);
...

// Instantiate the RequestQueue.
RequestQueue queue = Volley.newRequestQueue(this);
String url ="http://www.google.com";

// Request a string response from the provided URL.
StringRequest stringRequest = new StringRequest(Request.Method.GET, url,
            new Response.Listener<String>() {
    @Override
    public void onResponse(String response) {
        // Display the first 500 characters of the response string.
        mTextView.setText("Response is: "+ response.substring(0,500));
    }
}, new Response.ErrorListener() {
    @Override
    public void onErrorResponse(VolleyError error) {
        mTextView.setText("That didn't work!");
    }
});
// Add the request to the RequestQueue.
queue.add(stringRequest);
复制代码

    取消请求同样简单，通过TAG来找到特定的request，然后取消。

复制代码
public static final String TAG = "MyTag";
StringRequest stringRequest; // Assume this exists.
RequestQueue mRequestQueue;  // Assume this exists.

// Set the tag on the request.
stringRequest.setTag(TAG);

// Add the request to the RequestQueue.
mRequestQueue.add(stringRequest);
复制代码
复制代码
@Override
protected void onStop () {
    super.onStop();
    if (mRequestQueue != null) {
        mRequestQueue.cancelAll(TAG);
    }
}
复制代码

 

2.2 创建一个RequestQueue

      在2.1节中，使用了默认的RequestQueue构造器（即通过Volley工具类），但Volley支持自定义NetWork和Cache，实现更加个性化的网络和缓存。另外一个需要注意的问题就是单例模式，为了高效的使用RequestQueue，官方建议在整个应用的生命周期内只使用一个RequestQueue实例。不过注意到很多中文的帖子使用继承Application，在Application的onCreate()方法中创建RequestQueue，官方并不鼓励这种做法，使用静态的的单例能够以更加模块化的方式实现同样的功能。核心的思想是RequestQueue应该被Application的context实例，而不是某个Activity的context。（getApplicationContext()与getContext()方法的区别）

 

2.3 创建一个标准的请求

    继承Request的请求类型主要有：StringRequest、ImageRequest、JsonObjectRequest和JsonArrayRequest（JsonRequest的子类），第一节对ImageRequest进行了详细的说明，这里主要说明JsonObjectRequest和JsonArrayRequest，因为在实际项目中，通Json传递数据可能是目前最常见的方式。

复制代码
TextView mTxtDisplay;
ImageView mImageView;
mTxtDisplay = (TextView) findViewById(R.id.txtDisplay);
String url = "http://my-json-feed";

JsonObjectRequest jsObjRequest = new JsonObjectRequest
        (Request.Method.GET, url, null, new Response.Listener<JSONObject>() {

    @Override
    public void onResponse(JSONObject response) {
        mTxtDisplay.setText("Response: " + response.toString());
    }
}, new Response.ErrorListener() {

    @Override
    public void onErrorResponse(VolleyError error) {
        // TODO Auto-generated method stub

    }
});

// Access the RequestQueue through your singleton class.
MySingleton.getInstance(this).addToRequestQueue(jsObjRequest);
复制代码

    官方的示例代码比较简单。不过可以关注下Request的方法，它抽象了StringRequest、ImageRequest、JsonRequest的公共特征，这种结构设计的思路值得学习。

最后推荐几个博客作为参考：

Volley 源码解析

Android库Volley的使用介绍

Android Volley完全解析(四)，带你从源码的角度理解Volley（Volley系列文章）

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