Android中图片的三级缓存策略

Posted 2020-10-23 zhchoutai

一、简单介绍

如今的android应用程序中。不可避免的都会使用到图片。假设每次载入图片的时候都要从网络又一次拉取，这样不但非常耗费用户的流量。并且图片载入的也会非常慢，用户体验非常不好。

所以一个应用的图片缓存策略是非常重要的。

通常情况下。Android应用程序中图片的缓存策略採用“内存-本地-网络”三级缓存策略，首先应用程序訪问网络拉取图片，分别将载入的图片保存在本地SD卡中和内存中。当程序再一次须要载入图片的时候，先推断内存中是否有缓存。有则直接从内存中拉取，否则查看本地SD卡中是否有缓存。SD卡中假设存在缓存，则图片从SD卡中拉取，否则从网络载入图片。依据这三级缓存机制。能够让我们的应用程序在载入图片的时候做到游刃有余，有效的避免内存溢出。

PS：当然如今处理网络图片的时候，一般人都会选择XUtils中的BitmapUtil，它已经将网络缓存处理的相当好了，使用起来非常方便--本人就一直在用。

仿照BitMapUtil的实现思路，定制一个自己的图片载入工具，来理解一下三级缓存的策略，希望对自己会有一个提升。

二、网络缓存

网络拉取图片严格来讲不能称之为缓存，实质上就是下载url相应的图片。我们这里姑且把它看作是缓存的一种。仿照BitmapUtil中的display方法，我自己定制的CustomBitmapUtils也定义这种方法，依据传入的url，将图片设置到ivPic控件上。

public void display(ImageView ivPic, String url) {

}

定义网络缓存的工具类，在訪问网络的时候，我使用了AsyncTask来实现。在AsyncTask的doInBackGround方法里下载图片。然后将 图片设置给ivPic控件，AsyncTask有三个泛型，其中第一个泛型是运行异步任务的时候，通过execute传过来的參数。第二个泛型是更新的进度。第三个泛型是异步任务运行完毕之后，返回来的结果，我们这里返回一个Bitmap。详细的下载实现代码例如以下：

<pre name="code" class="java">/**
 * 网络缓存的工具类
 * 
 * @author ZHY
 * 
 */
public class NetCacheUtils {

	private LocalCacheUtils localCacheUtils;
	private MemoryCacheUtils memoryCacheUtils;

	public NetCacheUtils() {
		localCacheUtils = new LocalCacheUtils();
		memoryCacheUtils = new MemoryCacheUtils();
	}

	/**
	 * 从网络下载图片
	 * 
	 * @param ivPic
	 * @param url
	 */
	public void getBitmapFromNet(ImageView ivPic, String url) {
		// 訪问网络的操作一定要在子线程中进行，採用异步任务实现
		MyAsyncTask task = new MyAsyncTask();
		task.execute(ivPic, url);

	}

	/**
	 * 第一个泛型--异步任务运行的时候。通过execute传过来的參数； 第二个泛型--更新进度。 第三个泛型--异步任务运行以后返回的结果
	 * 
	 * @author ZHY
	 * 
	 */
	private class MyAsyncTask extends AsyncTask<Object, Void, Bitmap> {

		private ImageView ivPic;
		private String url;

		// 耗时任务运行之前 --主线程
		@Override
		protected void onPreExecute() {
			super.onPreExecute();
		}

		// 后台运行的任务
		@Override
		protected Bitmap doInBackground(Object... params) {
			// 运行异步任务的时候，将URL传过来
			ivPic = (ImageView) params[0];
			url = (String) params[1];
			Bitmap bitmap = downloadBitmap(url);
			// 为了保证ImageView控件和URL一一相应。给ImageView设定一个标记
			ivPic.setTag(url);// 关联ivPic和URL

			return bitmap;
		}

		// 更新进度 --主线程
		@Override
		protected void onProgressUpdate(Void... values) {
			super.onProgressUpdate(values);
		}

		// 耗时任务运行之后--主线程
		@Override
		protected void onPostExecute(Bitmap result) {
			String mCurrentUrl = (String) ivPic.getTag();
			if (url.equals(mCurrentUrl)) {
				ivPic.setImageBitmap(result);
				System.out.println("从网络获取图片");
				// 从网络载入完之后。将图片保存到本地SD卡一份，保存到内存中一份
				localCacheUtils.setBitmap2Local(url, result);
				// 从网络载入完之后。将图片保存到本地SD卡一份，保存到内存中一份
				memoryCacheUtils.setBitmap2Memory(url, result);

			}
		}
	}

	/**
	 * 下载网络图片
	 * 
	 * @param url
	 * @return
	 */
	private Bitmap downloadBitmap(String url) {
		HttpURLConnection conn = null;
		try {
			URL mURL = new URL(url);
			// 打开HttpURLConnection连接
			conn = (HttpURLConnection) mURL.openConnection();
			// 设置參数
			conn.setConnectTimeout(5000);
			conn.setReadTimeout(5000);
			conn.setRequestMethod("GET");
			// 开启连接
			conn.connect();

			// 获得响应码
			int code = conn.getResponseCode();
			if (code == 200) {
				// 相应成功,获得网络返回来的输入流
				InputStream is = conn.getInputStream();

				// 图片的输入流获取成功之后，设置图片的压缩參数,将图片进行压缩
				BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
				options.inSampleSize = 2;// 将图片的宽高都压缩为原来的一半,在开发中此參数须要依据图片展示的大小来确定,否则可能展示的不正常
				options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565;// 这个压缩的最小

				// Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is);
				Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is, null, options);// 经过压缩的图片

				return bitmap;
			}

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			// 断开连接
			conn.disconnect();
		}

		return null;
	}
}

</pre><p></p><pre>

三、本地缓存

从网络载入完图片之后，将图片保存到本地SD卡中。在载入图片的时候。推断一下SD卡中是否有图片缓存，假设有。就直接从SD卡载入图片。本地缓存的工具类中有两个公共的方法。各自是向本地SD卡设置网络图片，获取SD卡中的图片。

设置图片的时候採用键值对的形式进行存储，将图片的url作为键，作为文件的名字。图片的Bitmap作位值来保存。

由于url含有特殊字符，不能直接作为图片的名字来存储。故採用url的MD5值作为文件的名字。

/**
 * 本地缓存
 * 
 * @author ZHY
 * 
 */
public class LocalCacheUtils {
	/**
	 * 文件保存的路径
	 */
	public static final String FILE_PATH = Environment
			.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath() + "/cache/pics";

	/**
	 * 从本地SD卡获取网络图片，key是url的MD5值
	 * 
	 * @param url
	 * @return
	 */
	public Bitmap getBitmapFromLocal(String url) {
		try {
			String fileName = MD5Encoder.encode(url);
			File file = new File(FILE_PATH, fileName);
			if (file.exists()) {
				Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(new FileInputStream(
						file));
				return bitmap;
			}

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}

		return null;

	}

	/**
	 * 向本地SD卡写网络图片
	 * 
	 * @param url
	 * @param bitmap
	 */
	public void setBitmap2Local(String url, Bitmap bitmap) {
		try {
			// 文件的名字
			String fileName = MD5Encoder.encode(url);
			// 创建文件流，指向该路径。文件名称叫做fileName
			File file = new File(FILE_PATH, fileName);
			// file事实上是图片，它的父级File是目录，推断一下目录是否存在，假设不存在，创建目录
			File fileParent = file.getParentFile();
			if (!fileParent.exists()) {
				// 目录不存在
				fileParent.mkdirs();// 创建目录
			}
			// 将图片保存到本地
			bitmap.compress(CompressFormat.JPEG, 100,
					new FileOutputStream(file));

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

四、内存缓存

内存缓存说白了就是在内存中保存一份图片集合，首先会想到HashMap这样的键值对的形式来进行保存。以url作为key,bitmap作为value。可是在Java中这样的默认的new对象的方式是强引用。JVM在进行垃圾回收的时候是不会回收强引用的，所以假设载入的图片过多的话，map会越来越大，非常easy出现OOM异常。在Android2.3之前，还能够通过软引用或者弱引用来解决。可是Android2.3之后，Google官方便不再推荐软引用了，Google推荐我们使用LruCache。

在过去，我们常常会使用一种非常流行的内存缓存技术的实现，即软引用或弱引用 (SoftReference or WeakReference)。

可是如今已经不再推荐使用这样的方式了。由于从 Android 2.3 (API Level 9)開始。垃圾回收器会更倾向于回收持有软引用或弱引用的对象。这让软引用和弱引用变得不再可靠。

另外，Android 3.0 (API Level 11)中。图片的数据会存储在本地的内存其中，因而无法用一种可预见的方式将其释放。这就有潜在的风险造成应用程序的内存溢出并崩溃。

为了能够选择一个合适的缓存大小给LruCache, 有下面多个因素应该放入考虑范围内。比如：

• 你的设备能够为每一个应用程序分配多大的内存？Android默认是16M。

• 设备屏幕上一次最多能显示多少张图片？有多少图片须要进行预载入，由于有可能非常快也会显示在屏幕上？

• 你的设备的屏幕大小和分辨率各自是多少？一个超高分辨率的设备（比如 Galaxy Nexus) 比起一个较低分辨率的设备（比如 Nexus S）。在持有同样数量图片的时候，须要更大的缓存空间。

• 图片的尺寸和大小。还有每张图片会占领多少内存空间。

• 图片被訪问的频率有多高？会不会有一些图片的訪问频率比其他图片要高？假设有的话，你或许应该让一些图片常驻在内存其中。或者使用多个LruCache 对象来区分不同组的图片。

• 你能维持好数量和质量之间的平衡吗？有些时候。存储多个低像素的图片。而在后台去开线程载入高像素的图片会更加的有效。

以上是Google对LruCache的描写叙述，事实上LruCache的使用非常简单，跟Map非常相近，仅仅是在创建LruCache对象的时候须要指定它的最大同意内存，一般设置为当前应用程序的最大运行内存的八分之中的一个就可以。

/**
 * 内存缓存
 * 
 * @author ZHY
 * 
 */
public class MemoryCacheUtils {
	/*
	 * 由于map默认是强引用，全部在JVM进行垃圾回收的时候不会回收map的引用
	 */
	// private HashMap<String, Bitmap> map = new HashMap<String, Bitmap>();
	// 软引用的实例,在内存不够时。垃圾回收器会优先考虑回收
	// private HashMap<String, SoftReference<Bitmap>> mSoftReferenceMap = new
	// HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();
	// LruCache
	private LruCache<String, Bitmap> lruCache;

	public MemoryCacheUtils() {
		// lruCache最大同意内存一般为Android系统分给每一个应用程序内存大小（默认Android系统给每一个应用程序分配16兆内存）的八分之中的一个（推荐）
		// 获得当前应用程序运行的内存大小
		long mCurrentMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
		int maxSize = (int) (mCurrentMemory / 8);
		// 给LruCache设置最大的内存
		lruCache = new LruCache<String, Bitmap>(maxSize) {
			@Override
			protected int sizeOf(String key, Bitmap value) {
				// 获取每张图片所占内存的大小
				// 计算方法是：图片显示的宽度的像素点乘以高度的像素点
				int byteCount = value.getRowBytes() * value.getHeight();// 获取图片占用内存大小
				return byteCount;
			}
		};
	}

	/**
	 * 从内存中读取Bitmap
	 * 
	 * @param url
	 * @return
	 */
	public Bitmap getBitmapFromMemory(String url) {

		// Bitmap bitmap = map.get(url);
		// SoftReference<Bitmap> softReference = mSoftReferenceMap.get(url);
		// Bitmap bitmap = softReference.get();
		// 软引用在Android2.3以后就不推荐使用了，Google推荐使用lruCache
		// LRU--least recently use
		// 近期最少使用,将内存控制在一定的大小内。超过这个内存大小，就会优先释放近期最少使用的那些东东
		Bitmap bitmap = lruCache.get(url);
		return bitmap;

	}

	/**
	 * 将图片保存到内存中
	 * 
	 * @param url
	 * @param bitmap
	 */
	public void setBitmap2Memory(String url, Bitmap bitmap) {
		// 向内存中设置，key,value的形式，首先想到HashMap
		// map.put(url, bitmap);
		// 保存软引用到map中
		// SoftReference<Bitmap> mSoftReference = new
		// SoftReference<Bitmap>(bitmap);
		// mSoftReferenceMap.put(url, mSoftReference);
		lruCache.put(url, bitmap);
	}

}

好了。如今三级缓存策略封装完毕。接下来定制我们自己的BitmapUtils

/**
 * 自己定义的载入图片的工具类，相似于Xutils中的BitmapUtil，在实际使用中，一般使用BitmapUtil。为了理解三级缓存。
 * 这里模拟BitmapUtil自己定义了CustomBitmapUtil
 * 
 * @author ZHY
 * 
 */
public class CustomBitmapUtils {

	private Bitmap bitmap;

	private NetCacheUtils netCacheUtils;
	private LocalCacheUtils localCacheUtils;
	private MemoryCacheUtils memoryCacheUtils;

	public CustomBitmapUtils() {
		netCacheUtils = new NetCacheUtils();
		localCacheUtils = new LocalCacheUtils();
		memoryCacheUtils = new MemoryCacheUtils();
	}

	/**
	 * 载入图片，将当前URL相应的图片显示到ivPic的控件上
	 * 
	 * @param ivPic
	 *            ImageView控件
	 * @param url
	 *            图片的地址
	 */
	public void display(ImageView ivPic, String url) {
		// 设置默认显示的图片
		ivPic.setImageResource(R.drawable.ic_launcher);

		// 1、内存缓存
		bitmap = memoryCacheUtils.getBitmapFromMemory(url);
		if (bitmap != null) {
			ivPic.setImageBitmap(bitmap);
			System.out.println("从内存缓存中载入图片");
			return;
		}
		// 2、本地磁盘缓存
		bitmap = localCacheUtils.getBitmapFromLocal(url);
		if (bitmap != null) {
			ivPic.setImageBitmap(bitmap);
			System.out.println("从本地SD卡载入的图片");
			memoryCacheUtils.setBitmap2Memory(url, bitmap);// 将图片保存到内存
			return;
		}
		// 3、网络缓存
		netCacheUtils.getBitmapFromNet(ivPic, url);
		/*
		 * 从网络获取图片之后。将图片保存到手机SD卡中，在进行图片展示的时候，优先从SD卡中读取缓存,key是图片的URL的MD5值。
		 * value是保存的图片bitmap
		 */
	}

}

在mainActivity中使用ListView载入网络图片

/**
 * Android中三级缓存--网络缓存-本地缓存-内存缓存
 * 
 * @author ZHY
 * 
 */
public class MainActivity extends Activity {

	private ListView list;
	private Button btn;
	private CustomBitmapUtils utils;

	private static final String BASE_URL = "http://192.168.0.148:8080/pics";
	// 初始化一些网络图片
	String[] urls = { BASE_URL + "/1.jpg", BASE_URL + "/2.jpg",
			BASE_URL + "/3.jpg", BASE_URL + "/4.jpg", BASE_URL + "/5.jpg",
			BASE_URL + "/6.jpg", BASE_URL + "/7.jpg", BASE_URL + "/8.jpg",
			BASE_URL + "/9.jpg", BASE_URL + "/10.jpg", BASE_URL + "/11.jpg",
			BASE_URL + "/12.jpg", BASE_URL + "/13.jpg", BASE_URL + "/14.jpg",
			BASE_URL + "/15.jpg", BASE_URL + "/16.jpg", BASE_URL + "/17.jpg",
			BASE_URL + "/18.jpg", BASE_URL + "/19.jpg", BASE_URL + "/20.jpg",
			BASE_URL + "/21.jpg", BASE_URL + "/22.jpg", BASE_URL + "/23.jpg",
			BASE_URL + "/24.jpg", BASE_URL + "/25.jpg", BASE_URL + "/26.jpg",
			BASE_URL + "/27.jpg", BASE_URL + "/28.jpg", BASE_URL + "/29.jpg",
			BASE_URL + "/30.jpg" };

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		list = (ListView) findViewById(R.id.list);
		btn = (Button) findViewById(R.id.btn_load);
		utils = new CustomBitmapUtils();

		// 载入网络图片
		btn.setOnClickListener(new OnClickListener() {
			@Override
			public void onClick(View v) {
				MyAdapter adapter = new MyAdapter();
				list.setAdapter(adapter);
			}
		});
	}

	class MyAdapter extends BaseAdapter {

		@Override
		public int getCount() {
			return urls.length;
		}

		@Override
		public String getItem(int position) {
			return urls[position];
		}

		@Override
		public long getItemId(int position) {
			return position;
		}

		@Override
		public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
			ViewHolder holder;
			if (convertView == null) {
				convertView = View.inflate(MainActivity.this,
						R.layout.item_list, null);
				holder = new ViewHolder();
				holder.ivPic = (ImageView) convertView.findViewById(R.id.iv);
				convertView.setTag(holder);
			} else {
				holder = (ViewHolder) convertView.getTag();
			}
			utils.display(holder.ivPic, urls[position]);
			return convertView;
		}

		class ViewHolder {
			ImageView ivPic;
		}
	}
}

运行的结果例如以下：

程序第一次运行。日志打印例如以下

之后将图片缓存在SD卡中，从本地载入图片

然后将图片缓存到内存，从内存载入图片

OK，到眼下为止。Android中图片的三级缓存原理就都介绍完了，我自己本人受益匪浅，希望能够帮助到须要的朋友。须要源代码的请点击例如以下链接进行下载。

源代码下载