Android 三级缓存Cache（内存，文件，网络）图片缓存设计

1.简介      

   大家都知道，在我们Android 开发的过程中，对于图片的处理，是非常重要的，而对于我们如果每次都重网络去拉去图片，那样会造成,现在android应用中不可避免的要使用图片，有些图片是可以变化的，需要每次启动时从网络拉取，这种场景在有广告位的应用以及纯图片应用（比如淘宝，qq的照片墙）中比较多。


现在有一个问题：假如每次启动的时候都从网络拉取图片的话，势必会消耗很多流量。在当前的状况下，对于非wifi用户来说，流量还是很贵的，一个很耗流量的应用，其用户数量级肯定要受到影响。当然，我想，向百度美拍这样的应用，必然也有其内部的图片缓存策略。总之，图片缓存是很重要而且是必须的。 



2.图片缓存的原理 

         实现图片缓存也不难，需要有相应的cache策略。这里我采用 内存-文件-网络 三层cache机制，其中内存缓存包括强引用缓存和软引用缓存（SoftReference），其实网络不算cache，这里姑且也把它划到缓存的层次结构中。当根据url向网络拉取图片的时候，先从内存中找，如果内存中没有，再从缓存文件中查找，如果缓存文件中也没有，再从网络上通过http请求拉取图片。在键值对（key-value）中，这个图片缓存的key是图片url的hash值，value就是bitmap。所以，按照这个逻辑，只要一个url被下载过，其图片就被缓存起来了。 


关于Java中对象的软引用（SoftReference），如果一个对象具有软引用，内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高 速缓存。使用软引用能防止内存泄露，增强程序的健壮性。 


3.实例源码

（1）内存缓存

package com.zengtao.tools;import java.lang.ref.SoftReference;import java.util.LinkedHashMap;import android.annotation.SuppressLint;import android.app.ActivityManager;import android.content.Context;import android.graphics.Bitmap;import android.util.LruCache;/** * 内存缓存：两层缓存 *  * @author zengtao 2015年4月27日 上午10:39:23 */public class MemoryCache {private final static int SOFT_CACHE_SIZE = 15; // 软引用缓存容量private static LruCache<String, Bitmap> mLruCache; // 硬引用缓存private static LinkedHashMap<String, SoftReference<Bitmap>> mSoftCache; // 软引用缓存@SuppressLint("NewApi")public MemoryCache(Context context) {int memClass = ((ActivityManager) context.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE)).getMemoryClass();int cacheSize = 1024 * 1024 * memClass / 4; // 获取系统的1/4的空间 作为缓存大小mLruCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {@Overrideprotected int sizeOf(String key, Bitmap value) {if (value != null) {return value.getRowBytes() * value.getHeight();}return 0;}@Overrideprotected void entryRemoved(boolean evicted, String key,Bitmap oldValue, Bitmap newValue) {if (oldValue != null) {// 硬引用缓存满的时候，会根据lru算法把最近没有被使用的图片抓入软引用mSoftCache.put(key, new SoftReference<Bitmap>(oldValue));}}};mSoftCache = new LinkedHashMap<String, SoftReference<Bitmap>>(SOFT_CACHE_SIZE, 0.75f, true) {private static final long serialVersionUID = 1L;@Overrideprotected boolean removeEldestEntry(java.util.Map.Entry<String, SoftReference<Bitmap>> eldest) {if (size() > SOFT_CACHE_SIZE) {return true;}return false;}};}/** * 存储图片到缓存 *  * @param url *            ：key * @param bitmap *            ： 图片 */@SuppressLint("NewApi")public void saveBitmap(String url, Bitmap bitmap) {if (bitmap != null) {synchronized (bitmap) {mLruCache.put(url, bitmap);}}}/** * 获取缓存图片 *  * @param url *            ：url * @return */@SuppressLint("NewApi")public Bitmap getBitmap(String url) {Bitmap bitmap = null;// 从硬引用找synchronized (mLruCache) {// 从硬引用中获取bitmap = mLruCache.get(url);if (bitmap != null) {// 如果找到了，将元素移动到linkendHashMap的最前面，从而保证lrd算法中的是最后删除mLruCache.remove(url);mLruCache.put(url, bitmap);return bitmap;}}// 硬引用没找到，从软引用找synchronized (mSoftCache) {SoftReference<Bitmap> softReference = mSoftCache.get(url);if (softReference != null) {bitmap = softReference.get();// 如果找到了，重新添加到硬缓存中mLruCache.put(url, bitmap);mSoftCache.remove(url);return bitmap;} else {mSoftCache.remove(url);}}return null;}public void clearCache() {mSoftCache.clear();}}

（2）文件缓存

package com.zengtao.tools;import java.io.File;import java.io.FileOutputStream;import java.io.OutputStream;import java.util.Arrays;import java.util.Comparator;import android.annotation.SuppressLint;import android.graphics.Bitmap;import android.graphics.BitmapFactory;import android.os.Environment;import android.os.StatFs;/** * 文件缓存 *  * @author zengtao 2015年4月27日 上午11:49:52 */public class FileCache {private final static String IMAGECACHE = "ImageCache";private final static String lASTPATHNAME = ".cache"; // 文件名private final static int MB = 1024 * 1024;private final static int CACHESIZE = 10;private final static int SDCARD_FREE_SPANCE_CACHE = 10;public FileCache() {removeCache(getDirectory());}/** * 将图片存入缓存 *  * @param url *            ： 地址 * @param bitmap *            ： 图片 */public void saveBitmap(String url, Bitmap bitmap) {if (bitmap == null) {return;}if (SDCARD_FREE_SPANCE_CACHE > caluateSDCardFreeSpance()) {return; // 空间不足}String fileName = convertUrlToFileName(url);String dirPath = getDirectory();File dirFile = new File(dirPath);if (dirFile.exists()) {dirFile.mkdirs();}File file = new File(dirPath + "/" + fileName);try {file.createNewFile();OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 100, outputStream);outputStream.flush();outputStream.close();} catch (Exception e) {System.out.println("文件未找到或者io异常");}}/** * 获取文件缓存图片 *  * @param url *            ： 地址 * @return ： bitmap */public Bitmap getBitmap(final String url) {Bitmap bitmap = null;final String path = getDirectory() + convertUrlToFileName(url);File file = new File(path);if (file.exists()) {bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);if (bitmap == null) {file.delete();} else {updateFileTime(path);}}return bitmap;}/** * 获取sdCard路径 *  * @return ：路径地址 */private String getSDCardPath() {String path = "";File file = null;boolean isSDCardExist = Environment.getExternalStorageState().toString().equals(android.os.Environment.MEDIA_MOUNTED); // 判断是否有sdCardif (isSDCardExist) {file = Environment.getExternalStorageDirectory();}if (file != null) {path = file.toString();}return path;}/** * 计算存储目录下的文件大小， * 当文件总大小大于规定的CACHE_SIZE或者sdcard剩余空间小于FREE_SD_SPACE_NEEDED_TO_CACHE的规定 * 那么删除40%最近没有被使用的文件 */private boolean removeCache(String dirPath) {File dir = new File(dirPath);File[] files = dir.listFiles();if (files == null) {return true;}if (!android.os.Environment.getExternalStorageState().equals(android.os.Environment.MEDIA_MOUNTED)) {return false;}int dirSize = 0;for (int i = 0; i < files.length; i++) {if (files[i].getName().contains(lASTPATHNAME)) {dirSize += files[i].length();}}if (dirSize > CACHESIZE * MB|| SDCARD_FREE_SPANCE_CACHE > caluateSDCardFreeSpance()) {int removeFactor = (int) ((0.4 * files.length) + 1);Arrays.sort(files, new FileLastModifSort());for (int i = 0; i < removeFactor; i++) {if (files[i].getName().contains(lASTPATHNAME)) {files[i].delete();}}}if (caluateSDCardFreeSpance() <= CACHESIZE) {return false;}return true;}/** * 获取缓存目录 *  * @return : 目录 */private String getDirectory() {return getSDCardPath() + "/" + IMAGECACHE;}/** * 将url转换成文件名 *  * @param url *            ： 地址 * @return ： 文件名 */private String convertUrlToFileName(final String url) {String[] strs = url.split("/");return strs[strs.length - 1] + lASTPATHNAME;}/** * 计算sdCard上的空闲空间 *  * @return ： 大小 */@SuppressLint("NewApi")private int caluateSDCardFreeSpance() {int freespance = 0;StatFs start = new StatFs(Environment.getExternalStorageDirectory().getPath());long blocksize = start.getBlockSizeLong();long availableBlocks = start.getAvailableBlocksLong();freespance = Integer.parseInt(blocksize * availableBlocks + "");return freespance;}/** 修改文件的最后修改时间 **/public void updateFileTime(String path) {File file = new File(path);long lastTime = System.currentTimeMillis();file.setLastModified(lastTime);}/** 根据文件的最后修改时间进行排序 **/private class FileLastModifSort implements Comparator<File> {public int compare(File arg0, File arg1) {if (arg0.lastModified() > arg1.lastModified()) {return 1;} else if (arg0.lastModified() == arg1.lastModified()) {return 0;} else {return -1;}}}}

（3）http缓存

package com.zengtao.tools;import java.io.FilterInputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import org.apache.http.HttpEntity;import org.apache.http.HttpResponse;import org.apache.http.HttpStatus;import org.apache.http.client.HttpClient;import org.apache.http.client.methods.HttpGet;import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;import android.graphics.Bitmap;import android.graphics.BitmapFactory;import android.util.Log;/** * 网络缓存 *  * @author zengtao 2015年4月27日 下午3:32:34 */public class HttpCache {private static final String LOG_TAG = "ImageGetFromHttp";public static Bitmap downloadBitmap(String url) {final HttpClient client = new DefaultHttpClient();final HttpGet getRequest = new HttpGet(url);try {HttpResponse response = client.execute(getRequest);final int statusCode = response.getStatusLine().getStatusCode();if (statusCode != HttpStatus.SC_OK) {Log.w(LOG_TAG, "Error " + statusCode+ " while retrieving bitmap from " + url);return null;}final HttpEntity entity = response.getEntity();if (entity != null) {InputStream inputStream = null;try {inputStream = entity.getContent();FilterInputStream fit = new FlushedInputStream(inputStream);return BitmapFactory.decodeStream(fit);} finally {if (inputStream != null) {inputStream.close();inputStream = null;}entity.consumeContent();}}} catch (IOException e) {getRequest.abort();Log.w(LOG_TAG, "I/O error while retrieving bitmap from " + url, e);} catch (IllegalStateException e) {getRequest.abort();Log.w(LOG_TAG, "Incorrect URL: " + url);} catch (Exception e) {getRequest.abort();Log.w(LOG_TAG, "Error while retrieving bitmap from " + url, e);} finally {client.getConnectionManager().shutdown();}return null;}/** * InputStream流有个小bug在慢速网络的情况下可能产生中断，可以考虑重写FilterInputStream处理skip方法来解决这个bug * BitmapFactory类的decodeStream方法在网络超时或较慢的时候无法获取完整的数据，这里我 * 们通过继承FilterInputStream类的skip方法来强制实现flush流中的数据 * ，主要原理就是检查是否到文件末端，告诉http类是否继续。 *  * @author zengtao 2015年4月27日 下午6:33:17 */static class FlushedInputStream extends FilterInputStream {public FlushedInputStream(InputStream inputStream) {super(inputStream);}@Overridepublic long skip(long n) throws IOException {long totalBytesSkipped = 0L;while (totalBytesSkipped < n) {long bytesSkipped = in.skip(n - totalBytesSkipped);if (bytesSkipped == 0L) {int b = read();if (b < 0) {break; // we reached EOF} else {bytesSkipped = 1; // we read one byte}}totalBytesSkipped += bytesSkipped;}return totalBytesSkipped;}}}

（4）主函数中调用

@SuppressLint("HandlerLeak")private Handler handler = new Handler() {public void handleMessage(Message msg) {if (msg.arg1 == 0x1) {if (msg.obj != null) {image.setImageBitmap((Bitmap) msg.obj);}}};};class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {bitmap = getBitmap("http://a.hiphotos.baidu.com/image/pic/item/77c6a7efce1b9d16f5022b7ef1deb48f8d5464e3.jpg");Message message = new Message();message.arg1 = 0x1;message.obj = bitmap;handler.sendMessage(message);}}/*** 获得一张图片,从三个地方获取,首先是内存缓存,然后是文件缓存,最后从网络获取 ***/public Bitmap getBitmap(String url) {// 1.从内存缓存中获取图片Bitmap resultBitmap = memoryCache.getBitmap(url);if (resultBitmap == null) {// 2.文件缓存中获取resultBitmap = fileCache.getBitmap(url);if (resultBitmap == null) {// 3.从网络获取resultBitmap = HttpCache.downloadBitmap(url);if (resultBitmap != null) {fileCache.saveBitmap(url, resultBitmap);memoryCache.saveBitmap(url, resultBitmap);System.out.println("3.网络缓存中获取图片");}} else {// 添加到内存缓存memoryCache.saveBitmap(url, resultBitmap);System.out.println("2.文件缓存中获取图片");}} else {System.out.println("1.内存缓存中获取图片");}return resultBitmap;}

4.总结

以上就完成了一套缓存的设计，值得注意的是，当去网络获取图片的时候，图片过于庞大，一定要做去异步线程中获取图片，或者做本地缓存，这样不会让用户感觉自己的app卡死，是的用户体验效果更加。