iOS:缓存与Operation优先级问题
这篇博客来源于今年的一个面试题,当我们使用SDWebImgae框架中的sd_setImageWithURL: placeholderImage:方法在tableView或者collectionView里面下载图片的时候,滑动tableView发现它会优先下载展示在屏幕上的cell里面的图片,如果你不用SDWebImage框架如何实现?
我iOS开发到现在大致是实习差不多一年,正式工作八九个月的样子,在此之前虽然经常使用诸如SDWebImgae、AFNetworking、MJRefresh、MJExtension等等第三方库,但却并未去研究过它们的源码,主要还是时间问题吧,当然,现在我已经在研究它们的源码了,先学习、记录、仿写、再创造。
当时,我的回答是,创建一个继承自NSOperation的ZYOperation类来下载图片,将相应的Operation放到OperationQueue中,监听tableView的滚动,当发现cell不在屏幕时,将之对应的operation对象暂停掉,当它再出现在屏幕上时,再让它下载。
严格来说,我这只能算是提供了一种解决方案,事实上,NSOperation对象只能取消(cancel),而不能暂停(pause)。
SDWebImage内部使用GCD实现的,调整GCD的优先级即可:
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2)
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN
所以,在我实际操作中,发现也只是需要调整operation的优先级即可。在此基础上,我还实现了图片缓存策略,参考SDWebImage框架的缓存原理:
实际上,就是在下载图片的时候,先在内存缓存中找是否存在缓存,不存在就去磁盘缓存中查找是否存在该图片(在沙盒里面,图片名一般是图片的url,因为要确保图片名唯一)。如果沙盒中有改图片缓存,就读取到内存中,如果不存在,再进行下载图片的操作。使用SDWebImage的流程代码如下:
[[SDWebImageDownloader sharedDownloader] downloadImageWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://images2015.cnblogs.com/blog/471463/201511/471463-20151105102529164-1764637824.png"] options:SDWebImageDownloaderUseNSURLCache progress:^(NSInteger receivedSize, NSInteger expectedSize) { } completed:^(UIImage *image, NSData *data, NSError *error, BOOL finished) { SDImageCache *cache = [SDImageCache sharedImageCache];
[cache storeImage:image forKey:@"http://images2015.cnblogs.com/blog/471463/201511/471463-20151105102529164-1764637824.png"];
//从内存缓存中取出图片
UIImage *imageOne = [cache imageFromMemoryCacheForKey:@"http://images2015.cnblogs.com/blog/471463/201511/471463-20151105102529164-1764637824.png"];
//从磁盘缓存中取出图片
UIImage *imageTwo = [cache imageFromDiskCacheForKey:@"http://images2015.cnblogs.com/blog/471463/201511/471463-20151105102529164-1764637824.png"]; NSLog(@"%@ %@", imageOne, imageTwo); dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.iconView.image = image;
});
}];
- 图片缓存与沙河目录
沙盒中一般是存在三个文件夹,Document,Library,tmp。
tmp:临时文件存储的地方,如果将一个文件存储在此目录下,这个文件何时会被删除是不可预知的,也就是说,随时会被删除。
Document:保存在此目录下的文件默认是会被同步到iCloud
Library:不会被同步到iCloud,同时在不主动删除的情况下可以长时间存在一般来说,对与这样的一些非关键的图片,我会保存在Library的cache目录下。一般都有一个获取各个文件目录的工具类,也可以写成单例,代码:
#import <Foundation/Foundation.h> typedef enum {
ZYFileToolTypeDocument,
ZYFileToolTypeCache,
ZYFileToolTypeLibrary,
ZYFileToolTypeTmp
} ZYFileToolType; @interface ZYFileTool : NSObject
/** 获取Document路径 */
+ (NSString *)getDocumentPath;
/** 获取Cache路径 */
+ (NSString *)getCachePath;
/** 获取Library路径 */
+ (NSString *)getLibraryPath;
/** 获取Tmp路径 */
+ (NSString *)getTmpPath;
/** 此路径下是否有此文件存在 */
+ (BOOL)fileIsExists:(NSString *)path; /**
* 创建目录下文件
* 一般来说,文件要么放在Document,要么放在Labrary下的Cache里面
* 这里也是只提供这两种存放路径
*
* @param fileName 文件名
* @param type 路径类型
* @param context 数据内容
*
* @return 文件路径
*/
+ (NSString *)createFileName:(NSString *)fileName type:(ZYFileToolType)type context:(NSData *)context; /**
* 读取一个文件
*
*/
+ (NSData *)readDataWithFileName:(NSString *)fileName type:(ZYFileToolType)type;
@end #import "ZYFileTool.h" @implementation ZYFileTool + (NSString *)getRootPath:(ZYFileToolType)type
{
switch (type) {
case ZYFileToolTypeDocument:
return [self getDocumentPath];
break;
case ZYFileToolTypeCache:
return [self getCachePath];
break;
case ZYFileToolTypeLibrary:
return [self getLibraryPath];
break;
case ZYFileToolTypeTmp:
return [self getTmpPath];
break;
default:
break;
}
return nil;
} + (NSString *)getDocumentPath
{
return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject]; } + (NSString *)getCachePath
{
return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
} + (NSString *)getLibraryPath
{
return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSLibraryDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
} + (NSString *)getTmpPath
{
return NSTemporaryDirectory();
} + (BOOL)fileIsExists:(NSString *)path
{
if (path == nil || path.length == 0) {
return false;
}
return [[NSFileManager defaultManager] fileExistsAtPath:path];
} + (NSString *)createFileName:(NSString *)fileName type:(ZYFileToolType)type context:(NSData *)context
{
if (fileName == nil || fileName.length == 0) {
return nil;
}
fileName = [fileName stringByReplacingOccurrencesOfString:@"/" withString:@"-"];
NSString *path = [[self getRootPath:type] stringByAppendingPathComponent:fileName];
if (![self fileIsExists:path])
{
// if (![[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:path error:nil]) {
// return nil;
// }
[[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:path contents:context attributes:nil];
} return path;
} + (NSData *)readDataWithFileName:(NSString *)fileName type:(ZYFileToolType)type
{
if (fileName == nil || fileName.length == 0) {
return nil;
} fileName = [fileName stringByReplacingOccurrencesOfString:@"/" withString:@"-"];
NSString *path = [[self getRootPath:type] stringByAppendingPathComponent:fileName]; if ([self fileIsExists:path])
{
return [[NSFileManager defaultManager] contentsAtPath:path];
}
return nil;
} @end - 防止图片被重复下载
这个问题面试经常被问到吧,要防止图片被重复下载的话,如果实在内存缓存中,设置一个Dictionary使得它的key为图片的url,value为对应图片(即UIImage),当然,仅仅这样是不够的,如果图片正在被下载,相应的key-value并没有被设置,这个时候,就会重新下载图片。
在本例子中,我使用的是NSOperation下载图片,那么可以还可以设置一个Dictionary,使得它的key为图片url,value为对应图片的下载操作(即operation对象)。这样的话,当把一个operation加入operationQueue的时候,你就将对应的key-value加入字典,当operation对象下载完图片的时候,你就将这个字典对应的key-value移除。
- 自定义NSOperation
自定义NSOperation主要是重写它的main方法,将耗时操作放进去。这里需要对应cell的indexPath,这样才能在图片下载完成之后找到对应的cell更新UIImageView,同样也需要图片的url,这样才能在图片下载完成之后,将对应字典里面的url-operation键值对移除掉等。
相应代码:
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <UIKit/UIKit.h>
@class ZYDownLoadImageOperation; @protocol ZYDownLoadImageOperationDelegate <NSObject>
@optional
- (void)DownLoadImageOperation:(ZYDownLoadImageOperation *)operation didFinishDownLoadImage:(UIImage *)image;
@end
@interface ZYDownLoadImageOperation : NSOperation
@property (nonatomic, weak) id<ZYDownLoadImageOperationDelegate> delegate;
@property (nonatomic, copy) NSString *url;
@property (nonatomic, strong) NSIndexPath *indexPath;
@end #import "ZYDownLoadImageOperation.h"
#import "ZYFileTool.h" @implementation ZYDownLoadImageOperation
- (void)main //重写main方法即可
{
@autoreleasepool
{ //在子线程中,并不会自动添加自动释放池,所以,手动添加,免得出现内存泄露的问题
NSURL *DownLoadUrl = [NSURL URLWithString:self.url];
if (self.isCancelled) return; //如果下载操作被取消,那么就无需下面操作了
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:DownLoadUrl];
if (self.isCancelled) return;
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
if (self.isCancelled) return; dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
[ZYFileTool createFileName:self.url type:ZYFileToolTypeCache context:data]; //将数据缓存到本地
}); if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DownLoadImageOperation:didFinishDownLoadImage:)]) {
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ //回到主线程,更新UI [self.delegate DownLoadImageOperation:self didFinishDownLoadImage:image];
});
}
}
}
@end我把将数据写入沙盒操作放到了全局队列里面,在编码的时候,请时刻注意I/O的操作不应该阻塞CPU操作的。因为I/O操作,一般来说都会比较耗时,就iOS开发来说,如果把这类操作放到主线程中执行,就会引起界面迟钝、卡顿等现象出现。
当然,就这里来说,即使不放在全局队列里面也不会引起界面迟钝等现象,因为operation操作本身就是在一个子线程里面,但是会引起回调往后延迟,也就是说,UIImageView等待显示图片的时间变长了。不放在全局队列里面,它本该只是等待下载图片的时间的,现在变成了下载图片的时间的+将数据写入沙盒的时间。 - 缓存思路
首先,先要有这样两个字典,上面提到了的:
// key:图片的url values: 相对应的operation对象 (判断该operation下载操作是否正在执行,当同一个url地址的图片正在下载,那么不需要再次下载,以免重复下载,当下载操作执行完,需要移除)
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *operations; // key:图片的url values: 相对应的图片 (缓存,当下载操作完成,需要将所下载的图片放到缓存中,以免同一个url地址的图片重复下载)
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *images;当准备下载一张图片的时候,我们是先查看下内存中是否存在这样的图片,也就是到images里面找下,如果没有,那么查看下磁盘缓存中是否有这样的图片,如果没有,看下这张图片是否正在被下载,如果还是没有,就开始下载这张图片,代码:
UIImage *image = self.images[app.icon]; //优先从内存缓存中读取图片 if (image) //如果内存缓存中有
{
cell.imageView.image = image;
}
else
{
//如果内存缓存中没有,那么从本地缓存中读取
NSData *imageData = [ZYFileTool readDataWithFileName:app.icon type:ZYFileToolTypeCache]; if (imageData) //如果本地缓存中有图片,则直接读取,更新
{
UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
self.images[app.icon] = image;
cell.imageView.image = image;
}
else
{
cell.imageView.image = [UIImage imageNamed:@"TestMam"];
ZYDownLoadImageOperation *operation = self.operations[app.icon];
if (operation)
{ //正在下载(可以在里面取消下载)
}
else
{ //没有在下载
operation = [[ZYDownLoadImageOperation alloc] init];
operation.delegate = self;
operation.url = app.icon;
operation.indexPath = indexPath;
operation.queuePriority = NSOperationQueuePriorityNormal;
[self.queue addOperation:operation]; //异步下载 self.operations[app.icon] = operation; //加入字典,表示正在执行此次操作
}
}
} - 优先级问题
NSOperation有个queuePriority属性:
@property NSOperationQueuePriority queuePriority; typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};allow,init创建出来的operation在没有设置的情况下,queuePriority是NSOperationQueuePriorityNormal。在这个例子中,我是监听scrollView的滚动,然后拿到所以的operation设置它们的优先级为normal,在利用tableView的indexPathsForVisibleRows方法,拿到所以展示在屏幕上的cell,将它们对应的operation设置为VeryHigh,相应代码:
- (void)scrollViewDidScroll:(UIScrollView *)scrollView //设置优先级别,效果是,最先下载展示在屏幕上的图片(本例子中图片太小了,没有明显的效果出现,可以设置更多的一些高清大图)
{
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); dispatch_apply(self.apps.count, queue, ^(size_t i) {
ZYApp *appTmp = self.apps[i];
NSString *urlStr = appTmp.icon; ZYDownLoadImageOperation *operation = self.operations[urlStr];
if (operation)
{
operation.queuePriority = NSOperationQueuePriorityNormal;
}
}); NSArray *tempArray = [self.tableView indexPathsForVisibleRows]; dispatch_apply(tempArray.count, queue, ^(size_t i) {
NSIndexPath *indexPath = tempArray[i]; ZYApp *appTmp = self.apps[indexPath.row];
NSString *urlStr = appTmp.icon;
ZYDownLoadImageOperation *operation = self.operations[urlStr];
if (operation)
{
operation.queuePriority = NSOperationQueuePriorityVeryHigh;
}
}); }首先要说明的是,如果你想看到很明显的效果,那么需要将图片换下,换成大的、高清点的图片,图片数量越多效果会越好。建议在真机下调试,或者将operationQueue的maxConcurrentOperationCount改成1,真机调试,是有效果的,我这里是设置为3的。
基本思路已经说完了,就是动态改变优先级。
代码里面有个dispatch_apply,其实就是我们常用的for循环的异步版本。这么说吧,平时的for一般是放在主线程里面调用,是的i是一次增加,是从0,再到1,再到2等等。而是用dispatch_apply可以使得不再是同步依次增加,而是可以并发的一定范围内的随机值。这样可以充分利用iPhone的多核处理器,更加快速的处理一些业务。
不过,需要注意的是,这里由于是并发的执行,所以是在子线程里面,并且后面的值不依赖前面的任何值,否则这么用就会出现问题。更加详细的资料请查询文档。
Github地址:https://github.com/wzpziyi1/CustomOperation
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