Universal-Image-Loader源码分析，及常用的缓存策略

讲到图片请求，主要涉及到网络请求，内存缓存，硬盘缓存等原理和4大引用的问题，概括起来主要有以下几个内容：

原理示意图

    主体有三个，分别是UI，缓存模块和数据源（网络）。它们之间的关系如下：

① UI：请求数据，使用唯一的Key值索引Memory Cache中的Bitmap。

② 内存缓存：缓存搜索，如果能找到Key值对应的Bitmap，则返回数据。否则执行第三步。

③ 硬盘存储：使用唯一Key值对应的文件名，检索SDCard上的文件。

④ 如果有对应文件，使用BitmapFactory.decode*方法，解码Bitmap并返回数据，同时将数据写入缓存。如果没有对应文件，执行第五步。

⑤ 下载图片：启动异步线程，从数据源下载数据(Web)。

⑥ 若下载成功，将数据同时写入硬盘和缓存，并将Bitmap显示在UI中。

UIL中的内存缓存策略

1. 只使用的是强引用缓存 

LruMemoryCache（这个类就是这个开源框架默认的内存缓存类，缓存的是bitmap的强引用，下面我会从源码上面分析这个类）

 2.使用强引用和弱引用相结合的缓存有

 UsingFreqLimitedMemoryCache（如果缓存的图片总量超过限定值，先删除使用频率最小的bitmap）

LRULimitedMemoryCache（这个也是使用的lru算法，和LruMemoryCache不同的是，他缓存的是bitmap的弱引用） FIFOLimitedMemoryCache（先进先出的缓存策略，当超过设定值，先删除最先加入缓存的bitmap） LargestLimitedMemoryCache(当超过缓存限定值，先删除最大的bitmap对象) LimitedAgeMemoryCache（当 bitmap加入缓存中的时间超过我们设定的值，将其删除）

 3.只使用弱引用缓存

 WeakMemoryCache（这个类缓存bitmap的总大小没有限制，唯一不足的地方就是不稳定，缓存的图片容易被回收掉）

我们直接选择UIL中的默认配置缓存策略进行分析。

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​​1.​​

​​ImageLoaderConfiguration config = ImageLoaderConfiguration.createDefault(context);​​

ImageLoaderConfiguration.createDefault(…)这个方法最后是调用Builder.build()方法创建默认的配置参数的。默认的内存缓存实现是LruMemoryCache，磁盘缓存是UnlimitedDiscCache。

所以android在以后的版本中建议使用LruMemoryCache进行管理。

一种使用强引用来保存有数量限制的Bitmap的cache（在空间有限的情况，保留最近使用过的Bitmap）。每次Bitmap被访问时，它就被移动到一个队列的头部。当Bitmap被添加到一个空间已满的cache时，在队列末尾的Bitmap会被挤出去并变成适合被GC回收的状态。
注意：这个cache只使用强引用来保存Bitmap。

LruMemoryCache实现MemoryCache，而MemoryCache继承自MemoryCacheAware。

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​​1.​​

​​public​​​​interface​​ ​​MemoryCache ​​​​extends​​ ​​MemoryCacheAware<String, Bitmap>​​

下面给出继承关系图

通过跟踪

LruMemoryCache.get()的代码我们发现，LruMemoryCache声称保留在空间有限的情况下保留最近使用过的Bitmap，这是一个LinkedHashMap<String, Bitmap>，Icache的源码缓存的代码如下：

@Override
    public ICache<String, Bitmap> getBitmapCache() {
        if (bitmapCache == null) {
            bitmapCache = new ICache<String, Bitmap>() {
                @Override
                public void remove(String key) {
                    ImageLoader.getInstance().getMemoryCache().remove(key);
                }
                @Override
                public boolean put(String key, Bitmap value) {
                    if (key == null || value == null) return false;
                    return ImageLoader.getInstance().getMemoryCache().put(key, value);
                }
                @Override
                public Collection<String> keys() {
                    return null;
                }
                @Override
                public Bitmap get(String key) {
                    return ImageLoader.getInstance().getMemoryCache().get(key);
                }
                @Override
                public void clear() {
                    ImageLoader.getInstance().getMemoryCache().clear();
                }
            };
        }
        return bitmapCache;
    }

我们就清楚LruMemoryCache使用LinkedHashMap来缓存数据，在LinkedHashMap.get()方法执行后，LinkedHashMap中entry的顺序会得到调整。那么我们怎么保证最近使用的项不会被剔除呢？接下去，让我们看看LruMemoryCache.put(...)。

注意到代码第8行中的size+= sizeOf(key, value),这个size是什么呢？我们注意到在第19行有一个trimToSize(maxSize),trimToSize(...)这个函数就是用来限定LruMemoryCache的大小不要超过用户限定的大小，cache的大小由用户在LruMemoryCache刚开始初始化的时候限定。

public final boolean put(String key, Bitmap value) {
    if(key != null && value != null) {
        synchronized(this) {
            this.size += this.sizeOf(key, value);
            Bitmap previous = (Bitmap)this.map.put(key, value);
            if(previous != null) {
                this.size -= this.sizeOf(key, previous);
            }
        }

        this.trimToSize(this.maxSize);
        return true;
    } else {
        throw new NullPointerException("key == null || value == null");
    }
}

所以不难理解我们在用

Universal-Image-Loader做图片加载的时候，有时候图片缓存超过阈值的时候，会去重新重服务器加载了

当Bitmap缓存的大小超过原来设定的maxSize时应该是在trimToSize(...)这个函数中做到的。这个函数做的事情也简单，遍历map，将多余的项（代码中对应toEvict）剔除掉，直到当前cache的大小等于或小于限定的大小。

private void trimToSize(int maxSize) {
    while(true) {
        synchronized(this) {
            if(this.size < 0 || this.map.isEmpty() && this.size != 0) {
                throw new IllegalStateException(this.getClass().getName() + ".sizeOf() is reporting inconsistent results!");
            }

            if(this.size > maxSize && !this.map.isEmpty()) {
                Entry toEvict = (Entry)this.map.entrySet().iterator().next();
                if(toEvict != null) {
                    String key = (String)toEvict.getKey();
                    Bitmap value = (Bitmap)toEvict.getValue();
                    this.map.remove(key);
                    this.size -= this.sizeOf(key, value);
                    continue;
                }
            }

            return;
        }
    }
}

这时候我们会有一个以为，为什么遍历一下就可以将使用最少的bitmap缓存给剔除，不会误删到最近使用的bitmap缓存吗？首先，我们要清楚，LruMemoryCache定义的最近使用是指最近用get或put方式操作到的bitmap缓存。其次，之前我们直到LruMemoryCache的get操作其实是通过其内部字段LinkedHashMap.get(...)实现的，当LinkedHashMap的accessOrder==true时，每一次get或put操作都会将所操作项（图中第3项）移动到链表的尾部(见下图,链表头被认为是最少使用的，链表尾被认为是最常使用的。)，每一次操作到的项我们都认为它是最近使用过的，当内存不够的时候被剔除的优先级最低。需要注意的是一开始的LinkedHashMap链表是按插入的顺序构成的，也就是第一个插入的项就在链表头，最后一个插入的就在链表尾。假设只要剔除图中的1,2项就能让LruMemoryCache小于原先限定的大小，那么我们只要从链表头遍历下去（从1→最后一项）那么就可以剔除使用最少的项了。

至此，我们就知道了LruMemoryCache缓存的整个原理，包括他怎么put、get、剔除一个元素的的策略。接下去，我们要开始分析默认的磁盘缓存策略了。

UIL中的磁盘缓存策略

幸好UIL提供了几种常见的磁盘缓存策略，你也可以自己去扩展，可以根据他提供的几种缓存策略做进一步的缓存值的限制，

FileCountLimitedDiscCache（可以设定缓存图片的个数，当超过设定值，删除掉最先加入到硬盘的文件） LimitedAgeDiscCache（设定文件存活的最长时间，当超过这个值，就删除该文件） TotalSizeLimitedDiscCache（设定缓存bitmap的最大值，当超过这个值，删除最先加入到硬盘的文件） UnlimitedDiscCache（这个缓存类没有任何的限制）

• UsingFreqLimitedMemoryCache（如果缓存的图片总量超过限定值，先删除使用频率最小的bitmap）
• LRULimitedMemoryCache（这个也是使用的lru算法，和LruMemoryCache不同的是，他缓存的是bitmap的弱引用）
• FIFOLimitedMemoryCache（先进先出的缓存策略，当超过设定值，先删除最先加入缓存的bitmap）
• LargestLimitedMemoryCache(当超过缓存限定值，先删除最大的bitmap对象)
• LimitedAgeMemoryCache（当 bitmap加入缓存中的时间超过我们设定的值，将其删除）

在UIL中有着比较完整的存储策略，根据预先指定的空间大小，使用频率(生命周期)，文件个数的约束条件，都有着对应的实现策略。最基础的接口DiscCacheAware和抽象类BaseDiscCache

接下来就给大家分析分析硬盘缓存的策略，这个框架也提供了几种常见的缓存策略，当然如果你觉得都不符合你的要求，你也可以自己去扩展

• FileCountLimitedDiscCache（可以设定缓存图片的个数，当超过设定值，删除掉最先加入到硬盘的文件）
• LimitedAgeDiscCache（设定文件存活的最长时间，当超过这个值，就删除该文件）
• TotalSizeLimitedDiscCache（设定缓存bitmap的最大值，当超过这个值，删除最先加入到硬盘的文件）
• UnlimitedDiscCache（这个缓存类没有任何的限制）

下面我们就来分析分析TotalSizeLimitedDiscCache的源码实现

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1. /*******************************************************************************
2.  * Copyright 2011-2013 Sergey Tarasevich
3.  *
4.  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5.  * you may not use this file except in compliance with the License.
6.  * You may obtain a copy of the License at
7.  *
8.  * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9.  *
10.  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11.  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12.  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13.  * See the License for the specific language governing permissions and
14.  * limitations under the License.
15.  *******************************************************************************/  
16. package com.nostra13.universalimageloader.cache.disc.impl;  
17.   
18. import com.nostra13.universalimageloader.cache.disc.LimitedDiscCache;  
19. import com.nostra13.universalimageloader.cache.disc.naming.FileNameGenerator;  
20. import com.nostra13.universalimageloader.core.DefaultConfigurationFactory;  
21. import com.nostra13.universalimageloader.utils.L;  
22.   
23. import java.io.File;  
24.   
25. /**
26.  * Disc cache limited by total cache size. If cache size exceeds specified limit then file with the most oldest last
27.  * usage date will be deleted.
28.  *
29.  * @author Sergey Tarasevich (nostra13[at]gmail[dot]com)
30.  * @see LimitedDiscCache
31.  * @since 1.0.0
32.  */  
33. public class TotalSizeLimitedDiscCache extends LimitedDiscCache {  
34.   
35. private static final int MIN_NORMAL_CACHE_SIZE_IN_MB = 2;  
36. private static final int MIN_NORMAL_CACHE_SIZE = MIN_NORMAL_CACHE_SIZE_IN_MB * 1024 * 1024;  
37.   
38. /**
39.      * @param cacheDir     Directory for file caching. <b>Important:</b> Specify separate folder for cached files. It's
40.      *                     needed for right cache limit work.
41.      * @param maxCacheSize Maximum cache directory size (in bytes). If cache size exceeds this limit then file with the
42.      *                     most oldest last usage date will be deleted.
43.      */  
44. public TotalSizeLimitedDiscCache(File cacheDir, int maxCacheSize) {  
45. this(cacheDir, DefaultConfigurationFactory.createFileNameGenerator(), maxCacheSize);  
46.     }  
47.   
48. /**
49.      * @param cacheDir          Directory for file caching. <b>Important:</b> Specify separate folder for cached files. It's
50.      *                          needed for right cache limit work.
51.      * @param fileNameGenerator Name generator for cached files
52.      * @param maxCacheSize      Maximum cache directory size (in bytes). If cache size exceeds this limit then file with the
53.      *                          most oldest last usage date will be deleted.
54.      */  
55. public TotalSizeLimitedDiscCache(File cacheDir, FileNameGenerator fileNameGenerator, int maxCacheSize) {  
56. super(cacheDir, fileNameGenerator, maxCacheSize);  
57. if (maxCacheSize < MIN_NORMAL_CACHE_SIZE) {  
58. "You set too small disc cache size (less than %1$d Mb)", MIN_NORMAL_CACHE_SIZE_IN_MB);  
59.         }  
60.     }  
61.   
62. @Override  
63. protected int getSize(File file) {  
64. return (int) file.length();  
65.     }  
66. }  

这个类是继承LimitedDiscCache，除了两个构造函数之外，还重写了getSize()方法，返回文件的大小，接下来我们就来看看LimitedDiscCache

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1. /*******************************************************************************
2.  * Copyright 2011-2013 Sergey Tarasevich
3.  *
4.  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5.  * you may not use this file except in compliance with the License.
6.  * You may obtain a copy of the License at
7.  *
8.  * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9.  *
10.  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11.  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12.  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13.  * See the License for the specific language governing permissions and
14.  * limitations under the License.
15.  *******************************************************************************/  
16. package com.nostra13.universalimageloader.cache.disc;  
17.   
18. import com.nostra13.universalimageloader.cache.disc.naming.FileNameGenerator;  
19. import com.nostra13.universalimageloader.core.DefaultConfigurationFactory;  
20.   
21. import java.io.File;  
22. import java.util.Collections;  
23. import java.util.HashMap;  
24. import java.util.Map;  
25. import java.util.Map.Entry;  
26. import java.util.Set;  
27. import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;  
28.   
29. /**
30.  * Abstract disc cache limited by some parameter. If cache exceeds specified limit then file with the most oldest last
31.  * usage date will be deleted.
32.  *
33.  * @author Sergey Tarasevich (nostra13[at]gmail[dot]com)
34.  * @see BaseDiscCache
35.  * @see FileNameGenerator
36.  * @since 1.0.0
37.  */  
38. public abstract class LimitedDiscCache extends BaseDiscCache {  
39.   
40. private static final int INVALID_SIZE = -1;  
41.   
42. //记录缓存文件的大小  
43. private final AtomicInteger cacheSize;  
44. //缓存文件的最大值  
45. private final int sizeLimit;  
46. private final Map<File, Long> lastUsageDates = Collections.synchronizedMap(new HashMap<File, Long>());  
47.   
48. /**
49.      * @param cacheDir  Directory for file caching. <b>Important:</b> Specify separate folder for cached files. It's
50.      *                  needed for right cache limit work.
51.      * @param sizeLimit Cache limit value. If cache exceeds this limit then file with the most oldest last usage date
52.      *                  will be deleted.
53.      */  
54. public LimitedDiscCache(File cacheDir, int sizeLimit) {  
55. this(cacheDir, DefaultConfigurationFactory.createFileNameGenerator(), sizeLimit);  
56.     }  
57.   
58. /**
59.      * @param cacheDir          Directory for file caching. <b>Important:</b> Specify separate folder for cached files. It's
60.      *                          needed for right cache limit work.
61.      * @param fileNameGenerator Name generator for cached files
62.      * @param sizeLimit         Cache limit value. If cache exceeds this limit then file with the most oldest last usage date
63.      *                          will be deleted.
64.      */  
65. public LimitedDiscCache(File cacheDir, FileNameGenerator fileNameGenerator, int sizeLimit) {  
66. super(cacheDir, fileNameGenerator);  
67. this.sizeLimit = sizeLimit;  
68. new AtomicInteger();  
69.         calculateCacheSizeAndFillUsageMap();  
70.     }  
71.   
72. /**
73.      * 另开线程计算cacheDir里面文件的大小，并将文件和最后修改的毫秒数加入到Map中
74.      */  
75. private void calculateCacheSizeAndFillUsageMap() {  
76. new Thread(new Runnable() {  
77. @Override  
78. public void run() {  
79. int size = 0;  
80.                 File[] cachedFiles = cacheDir.listFiles();  
81. if (cachedFiles != null) { // rarely but it can happen, don't know why  
82. for (File cachedFile : cachedFiles) {  
83. //getSize()是一个抽象方法，子类自行实现getSize()的逻辑  
84.                         size += getSize(cachedFile);  
85. //将文件的最后修改时间加入到map中  
86.                         lastUsageDates.put(cachedFile, cachedFile.lastModified());  
87.                     }  
88.                     cacheSize.set(size);  
89.                 }  
90.             }  
91.         }).start();  
92.     }  
93.   
94. /**
95.      * 将文件添加到Map中，并计算缓存文件的大小是否超过了我们设置的最大缓存数
96.      * 超过了就删除最先加入的那个文件
97.      */  
98. @Override  
99. public void put(String key, File file) {  
100. //要加入文件的大小  
101. int valueSize = getSize(file);  
102.           
103. //获取当前缓存文件大小总数  
104. int curCacheSize = cacheSize.get();  
105. //判断是否超过设定的最大缓存值  
106. while (curCacheSize + valueSize > sizeLimit) {  
107. int freedSize = removeNext();  
108. if (freedSize == INVALID_SIZE) break; // cache is empty (have nothing to delete)  
109.             curCacheSize = cacheSize.addAndGet(-freedSize);  
110.         }  
111.         cacheSize.addAndGet(valueSize);  
112.   
113.         Long currentTime = System.currentTimeMillis();  
114.         file.setLastModified(currentTime);  
115.         lastUsageDates.put(file, currentTime);  
116.     }  
117.   
118. /**
119.      * 根据key生成文件
120.      */  
121. @Override  
122. public File get(String key) {  
123. super.get(key);  
124.   
125.         Long currentTime = System.currentTimeMillis();  
126.         file.setLastModified(currentTime);  
127.         lastUsageDates.put(file, currentTime);  
128.   
129. return file;  
130.     }  
131.   
132. /**
133.      * 硬盘缓存的清理
134.      */  
135. @Override  
136. public void clear() {  
137.         lastUsageDates.clear();  
138. 0);  
139. super.clear();  
140.     }  
141.   
142.       
143. /**
144.      * 获取最早加入的缓存文件，并将其删除
145.      */  
146. private int removeNext() {  
147. if (lastUsageDates.isEmpty()) {  
148. return INVALID_SIZE;  
149.         }  
150. null;  
151. null;  
152.           
153.         Set<Entry<File, Long>> entries = lastUsageDates.entrySet();  
154. synchronized (lastUsageDates) {  
155. for (Entry<File, Long> entry : entries) {  
156. if (mostLongUsedFile == null) {  
157.                     mostLongUsedFile = entry.getKey();  
158.                     oldestUsage = entry.getValue();  
159. else {  
160.                     Long lastValueUsage = entry.getValue();  
161. if (lastValueUsage < oldestUsage) {  
162.                         oldestUsage = lastValueUsage;  
163.                         mostLongUsedFile = entry.getKey();  
164.                     }  
165.                 }  
166.             }  
167.         }  
168.   
169. int fileSize = 0;  
170. if (mostLongUsedFile != null) {  
171. if (mostLongUsedFile.exists()) {  
172.                 fileSize = getSize(mostLongUsedFile);  
173. if (mostLongUsedFile.delete()) {  
174.                     lastUsageDates.remove(mostLongUsedFile);  
175.                 }  
176. else {  
177.                 lastUsageDates.remove(mostLongUsedFile);  
178.             }  
179.         }  
180. return fileSize;  
181.     }  
182.   
183. /**
184.      * 抽象方法，获取文件大小
185.      * @param file
186.      * @return
187.      */  
188. protected abstract int getSize(File file);  
189. } 

最后看一些我们需要怎么使用

配置：

ImageLoaderConfiguration config = new ImageLoaderConfiguration.Builder(YmatouApplication.instance())
        .threadPriority(Thread.NORM_PRIORITY - 1)
        .memoryCache(new LruMemoryCache(getMemoryCacheSize()))
        .diskCacheSize(50 * ByteConstants.MB)
        .diskCacheFileNameGenerator(new Md5FileNameGenerator())
        .diskCacheFileCount(200)
        .memoryCacheExtraOptions(480, 800)
        .threadPoolSize(3)
        .memoryCache(new WeakMemoryCache())
        .tasksProcessingOrder(QueueProcessingType.FIFO)
        .defaultDisplayImageOptions(getSimpleOptions().build())
        .build();
ImageLoader.getInstance().init(config);

在做网络请求的时候，我们也做些配置，如网络请求之前默认什么背景，请求完成后，请求失败后怎么显示我们都可以在

defaultDisplayImageOptions（DisplayImageOptions.Builder builed）进行配置

private static DisplayImageOptions.Builder getSimpleOptions() {
    DisplayImageOptions.Builder options = new DisplayImageOptions.Builder()
            .cacheInMemory(true)
            .cacheOnDisk(true)
            .considerExifParams(true)
            .imageScaleType(ImageScaleType.EXACTLY)
            .showImageOnLoading(R.drawable.image_loading)
            .showImageForEmptyUri(R.drawable.image_default)
            .showImageOnFail(R.drawable.image_failed)
            .resetViewBeforeLoading(true)
            .bitmapConfig(Bitmap.Config.ARGB_8888);
    return options;
}

加载图片：

public static void imageloader(String url, ImageView imageView) {
    displayImage(url, imageView, null);
}