Android软引用(SoftReference)与LruCache

Posted 2022-12-01 lankton

android开发中， 我们通常需要用到缓存，比如加载图片。使用缓存的好处大家都知道， 比如避免重复访问网络资源、避免重复读取磁盘等， 以提升图片显示速度，这里就不再详述。加载图片使用缓存， 经常会出现OOM(out of memory, 内存不足)。为了避免OOM， 必须要在向内存中加载新资源的同时， 将旧的资源释放。在较早时候， 开发者通常使用软引用解决给问题，而现在， 被广泛使用的方法是使用LruCache。

软引用

软引用的原理：当一个内存空间， 只有软引用指向它时， 当内存不足， GC会将该内存空间回收。
使用方法：
1.创建软引用HashMap作为缓存

private Map<String, SoftReference<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();

2.向缓存中添加新Bitmap

public void addBitmapToCache(String path) 
        // 强引用的Bitmap对象
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);
        // 软引用的Bitmap对象
        SoftReference<Bitmap> softBitmap = new SoftReference<Bitmap>(bitmap);
        // 添加该对象到Map中使其缓存
        imageCache.put(path, softBitmap);
    

注意：由于bitmap为局部变量， 当方法结束时，其指向的内存空间依然只有imageCache中的软引用。

3.从缓存中读取Bitmap

public Bitmap getBitmapByPath(String path) 
        // 从缓存中取软引用的Bitmap对象
        SoftReference<Bitmap> softBitmap = imageCache.get(path);
        // 判断是否存在软引用
        if (softBitmap == null) 
            return null;
        
        // 取出Bitmap对象，如果由于内存不足Bitmap被回收，将取得空
        Bitmap bitmap = softBitmap.get();
        if(bitmap==null)
            return null;
        
       return bitmap;
    

软引用释放资源是被动的， 当内存不足时， GC会对其主动回收。

LruCache

关于LruCache， 这里就不贴代码了。 因为这个缓存模式不需要开发者自己去实现。这个类包含在android-support-v4包中， 使用方法和其他缓存一样：加载图片前判断缓存中是否已经存在， 如果不存在就重新从图片源加载。
与使用软引用不同， LruCache内部通过一个LinkedHashMap保存资源的强引用。其控制内存的方式是主动的，需要在内部记录当前缓存大小， 并与初始化时设置的max值比较，如果超过， 就将排序最靠前(即最近最少使用)的资源从LinkedHashMap中移除。这样， 就没有任何引用指向资源的内存空间了。该内存空间无人认领， 会在GC时得到释放。
关于LinkedHashMap， 其是HashMap的子类， 支持两种排序方式， 第一种是根据插入顺序排序， 第二种就是根据访问进行排序。采用哪种排序方式由其构造函数传入参数决定。在LruCache中， 初始化LinkedHashMap的代码如下：

this.map = new LinkedHashMap<K, V>(0, 0.75f, true);

其中最后一个参数， 就是是否根据访问进行排序。

异同

二者有很多相似的部分：
1. 无论是通过软引用，还是LruCache， 最后都是通过系统GC到达回收内存的目的；
2. 需要确保没有缓存列表意外的全局强引用指向资源（如果被ImageView显示， 则在ImageView内部也会有对资源的强引用， 要注意）， 否则资源不会得到释放；

也有一些不同的地方， 其中最大的不同就是二者释放内存， 一个是被动的， 一个是主动的（ 虽然结局都是被动地被GC处理）。

关于recycle()调用

其实最早在使用LruCache或者软引用的时候， 我产生了这样的疑问：GC可以释放没有强引用指向的内存，但Bitmap的图片资源（像素数据）， 不是保存在native层， 需要显示调用recycle方法进行内存释放吗。而在一些人关于LruCache的博客中， 看到博主回复类似问题，说该操作由LruCache帮助完成了。然而我看遍了LruCache 的源码， 也没有看到哪里有释放底层资源的操作，这反而更加深了我的疑惑。
后来在网上看到了这样的说明， 即在Android 3.0(Level 11)及其以后， Bitmap的像素数据与Bitmap的对象一起保存在java堆中， 如此， 系统GC时， 也可以一起将像素资源回收了。
要注意的是， 在使用LruCache时， 千万不要画蛇添足， 在LruCache的entryRemoved回调中实现对释放资源的手动recycle。 因为虽然该Bitmap从LinkedHashMap中被移除了， 但我们无法得知外部是否还有对当前Bitmap的引用。如果还有ImageView正显示着该图片， 那必然会导致崩溃。

最适用场景

从以上总结可以看出，两种方案依靠的都是系统GC，所以当有外部强引用， 包括有ImageView正在使用Bitmap时， 这种方案可以说并无卵用。但是在ListView以及GridView这样的场景下， 由于item的视图资源不断回收再利用，就的ImageView会使用新的Bitmap， 则会失去对就Bitmap的强引用。旧的Bitmap就可以放心去了。。。

取舍

弱引用实现缓存， 有一个必要条件就是它在系统内存不足时才会被释放，而从 Android 2.3 (API Level 9)开始，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， 即在内存充足的情况下， 它们指向的对象依然有可能被回收。如此， 软引用Map做缓存， 缓存命中率会变低，效果就会大打折扣。
所以， 使用“主动“方式， 来实现对内存控制的LruCache成为了现在实现内存缓存的主流方式， 显然更可靠，也更值得推荐。