【安卓中的缓存策略系列】安卓缓存策略之磁盘缓存DiskLruCache
来源:互联网 发布:苹果看书软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/24 05:46
安卓中的缓存包括两种情况即内存缓存与磁盘缓存,其中内存缓存主要是使用LruCache这个类,其中内存缓存我在【安卓中的缓存策略系列】安卓缓存策略之内存缓存LruCache中已经进行过详细讲解,如看官还没看过此博客,建议看官先去看一下。
我们知道LruCache可以让我们快速的从内存中获取用户最近使用过的Bitmap,但是我们无法保证最近访问过的Bitmap都能够保存在缓存中,像类似GridView等需要大量数据填充的控件很容易就会用完整个内存缓存。另外,我们的应用可能会被类似打电话等行为而暂停导致退到后台,因为后台应用可能会被杀死,那么内存缓存就会被销毁,缓存的Bitmap也就不存在了。一旦用户恢复应用的状态,那么应用就需要重新处理那些图片,另外某些情况下即使用户退出整个APP后重新打开该APP其缓存的图片应该还能被显示出来,显然此种情况下使用内存缓存是做不到的。
而磁盘缓存可以用来保存那些已经处理过的Bitmap,它还可以减少那些不在内存缓存中的Bitmap的加载次数。磁盘缓存主要涉及到DiskLruCache这个类。下面从源码的角度详细讲解DiskLruCache这个类,然后在此基础上讲解如何使用DiskLruCache,让读者知其然更知其所以然。
一DiskLruCache类:
首先我们来看一下其构造函数
private DiskLruCache(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize) { this.directory = directory; this.appVersion = appVersion; this.journalFile = new File(directory, JOURNAL_FILE); this.journalFileTmp = new File(directory, JOURNAL_FILE_TMP); this.valueCount = valueCount; this.maxSize = maxSize; }可以看到其构造函数被private修饰,也就意味着对外是不可见的,即我们不能通过其构造函数来创建一个DiskLruCache对象,如果要创建一个DiskLruCache实例需要使用open函数,其代码如下:
public static DiskLruCache open(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize) throws IOException { if (maxSize <= 0) { throw new IllegalArgumentException("maxSize <= 0"); } if (valueCount <= 0) { throw new IllegalArgumentException("valueCount <= 0"); } // prefer to pick up where we left off DiskLruCache cache = new DiskLruCache(directory, appVersion, valueCount, maxSize); if (cache.journalFile.exists()) { try { cache.readJournal(); cache.processJournal(); cache.journalWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(cache.journalFile, true), IO_BUFFER_SIZE); return cache; } catch (IOException journalIsCorrupt) {// System.logW("DiskLruCache " + directory + " is corrupt: "// + journalIsCorrupt.getMessage() + ", removing"); cache.delete(); } } // create a new empty cache directory.mkdirs(); cache = new DiskLruCache(directory, appVersion, valueCount, maxSize); cache.rebuildJournal(); return cache; }可以看到open函数对应的参数与DiskLruCache的参数完全一致,其中第一个参数directory表示磁盘缓存在文件系统中的存储路径,一般选择SD卡上的缓存路径,默认位置为/sdcard/Android/data/<application package_name>/cache目录下,其中<application package_name>表示应用的包名,当应用被卸载后该目录会被删除。第二个参数顾名思义为app版本号,通常将其置为1,当版本号被改变时会清空之前所有的缓存文件,第三个参数用来指定单个缓存节点可以对应的缓存文件个数,通常为1,第四个参数maxSize顾名思义表示该磁盘缓存的最大容量。
其中第一个参数maxSize也可以指定选择data下的当前应用的目录(此时的缓存路径为/data/data/<application package>/cache),所以通常我们先判断是否存在SD卡,如果存在则使用SD卡缓存,否则选择data下的当前应用的目录缓存。具体代码如下:
public File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) {String cachePath;if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(Environment.getExternalStorageState())|| !Environment.isExternalStorageRemovable()) {cachePath = context.getExternalCacheDir().getPath();} else {cachePath = context.getCacheDir().getPath();}return new File(cachePath + File.separator + uniqueName);}
在open函数中可以看到首先会调用DiskLruCache的构造函数,在该构造函数中创建了journalFile,journalFileTmp这两个文件,然后判断journalFile是否存在,如果存在则
调用cache.readJournal();读取journal日志文件,然后调用 cache.processJournal();处理日志文件,该函数的作用就是计算初始化的大小和收集缓存文件中的垃圾文件( Computes the initial size and collects garbage as a part of opening the cache),删除Dirty记录(Dirty entries are assumed to be inconsistent and will be deleted),即垃圾文件.这个概念与数据库中的读取脏数据是差不多的,讲到这里就不得不为读者讲解一下DiskLruCache的日志文件的格式。格式如下(注:此图来源于网络,向贡献该图的人表示感谢)
其中的前五行基本上是固定的,表示DiskLruCache日志文件的头部数据,第一行是个固定的字符串“libcore.io.DiskLruCache”,意味着我们使用的是DiskLruCache,
第二行是DiskLruCache的版本号,这个值是恒为1的。第三行是应用程序的版本号,这个值与我们在open()方法里传入的版本号是相同的。第四行是valueCount,这个值也是在open()方法中传入的,通常情况下都为1。第五行是一个空行。空行过后才是日志文件的内容:
接下来是一个以DIRTY开头的行,其后的一串数字表示的是存入的数据的key,如果读者了解数据库的话,知道一般DIRTY表示的是脏数据,这是因为当我们每次向磁盘缓存中写入一条数据时都会向journal文件中写入一条DIRTY记录,表示我们正准备写入一条缓存数据,但不知结果如何。当调用commit()方法表示写入缓存成功,这时会向journal中写入一条CLEAN记录,意味着这条“脏”数据被“洗干净”,它不再是脏数据,当调用abort()方法表示写入缓存失败,这时会向journal中写入一条REMOVE记录。也就是说,每一行DIRTY的key,后面都应该有一行对应的CLEAN或者REMOVE的记录,否则这条数据就是“脏”的,会被自动删除掉。另外以READ开头的行表示我们从缓存中读取了一条数据,这时会向日志文件中添加一个READ记录。
这样我们就可以理解上面讲述的 cache.processJournal()函数处理日志文件的过程,即该函数会清除只出现DIRTY但未出现CLEAN或REMOVE的记录,即出现CLEAN且没被REMOVE的记录才会保存下来,然后通过cache.journalWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(cache.journalFile, true), IO_BUFFER_SIZE);将CLEAN的记录保存到日志文件中,最后返回该cache。
第二种情况是如果cache.journalFile不存在,相当于初次创建cahce文件,则会创建一个空的cache,代码如下:
directory.mkdirs(); cache = new DiskLruCache(directory, appVersion, valueCount, maxSize); cache.rebuildJournal();在创建空的Cahce时会调用 cache.rebuildJournal();的方法,该方法的作用是删除日志文件中的多余信息,如果日志文件已存在,则会替换当前的日志文件。在该过程中会向日志文件中写入头部数据,这也是为何我们在上面看到的DiskLruCache的日志文件的格式中会包含前面5行数据的原因,代码如下:
private synchronized void rebuildJournal() throws IOException { if (journalWriter != null) { journalWriter.close(); } Writer writer = new BufferedWriter(new FileWriter(journalFileTmp), IO_BUFFER_SIZE); writer.write(MAGIC); writer.write("\n"); writer.write(VERSION_1); writer.write("\n"); writer.write(Integer.toString(appVersion)); writer.write("\n"); writer.write(Integer.toString(valueCount)); writer.write("\n"); writer.write("\n"); for (Entry entry : lruEntries.values()) { if (entry.currentEditor != null) { writer.write(DIRTY + ' ' + entry.key + '\n'); } else { writer.write(CLEAN + ' ' + entry.key + entry.getLengths() + '\n'); } } writer.close(); journalFileTmp.renameTo(journalFile); journalWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(journalFile, true), IO_BUFFER_SIZE); }
接下来我们看一下DiskLruCache中的重要方法:
首先来看一下关于添加缓存的edit方法。
public Editor edit(String key) throws IOException { return edit(key, ANY_SEQUENCE_NUMBER); } private synchronized Editor edit(String key, long expectedSequenceNumber) throws IOException { checkNotClosed(); validateKey(key); Entry entry = lruEntries.get(key); if (expectedSequenceNumber != ANY_SEQUENCE_NUMBER && (entry == null || entry.sequenceNumber != expectedSequenceNumber)) { return null; // snapshot is stale } if (entry == null) { entry = new Entry(key); lruEntries.put(key, entry); } else if (entry.currentEditor != null) { return null; // another edit is in progress } Editor editor = new Editor(entry); entry.currentEditor = editor; // flush the journal before creating files to prevent file leaks journalWriter.write(DIRTY + ' ' + key + '\n'); journalWriter.flush(); return editor; }可以看到edit方法是同步的。edit方法中首先会调用validateKey(key);来检测传入的key是否合法,不能包含空格,换行,当我们在缓存一张图片时通常我们拿到的是图片的Url,而Url中可能会包含上述不合法字符,所以通常我们会将图片的Url转换为key,然后将其作为参数传给edit(),然后调用LinkedHashMap的get方法通过key获取缓存entry,如果该entry为空(表示我们第一次存入该缓存),则会通过key创建Entry将其赋给entry然后将其put到lruEntries,即entry = new Entry(key);lruEntries.put(key, entry);
如果获取的entry不为空,则代表不是初次存入该key的缓存,则判断entry.currentEditor是否为空,如果不为空则表示当前缓存entry正在被edit,此时将直接返回null,即DiskLruCache不允许同时edit一个缓存对象。注意entry.currentEditor不为空的前提是entry不为空。
如果如果获取的entry不为空同时entry.currentEditor为空,则会根据entyr构造Editor对象editor,然后将该editor的值赋给entry.currentEditor,然后调用journalWriter.write(DIRTY + ' ' + key + '\n');向日志文件中写入一个DIRTY行,表示该记录正在被操作。最后返回该editor。通过该editor的 public OutputStream newOutputStream(int index)方法可以得到缓存文件输出流。通过该文件输出流就可以将缓存写入到磁盘上保存起来,最后必须调用editor的commit()来提交写入操作,这样才真真正正的把记录写入到磁盘缓存上了。
再来看一下获取缓存的get方法:
public synchronized Snapshot get(String key) throws IOException { checkNotClosed(); validateKey(key); Entry entry = lruEntries.get(key); if (entry == null) { return null; } if (!entry.readable) { return null; } /* * Open all streams eagerly to guarantee that we see a single published * snapshot. If we opened streams lazily then the streams could come * from different edits. */ InputStream[] ins = new InputStream[valueCount]; try { for (int i = 0; i < valueCount; i++) { ins[i] = new FileInputStream(entry.getCleanFile(i)); } } catch (FileNotFoundException e) { // a file must have been deleted manually! return null; } redundantOpCount++; journalWriter.append(READ + ' ' + key + '\n'); if (journalRebuildRequired()) { executorService.submit(cleanupCallable); } return new Snapshot(key, entry.sequenceNumber, ins); }
同样可以看到get方法也是同步的,它的作用就是根据key返回一个Snapshot对象,可以看到在该方法中同样先调用 validateKey(key);进行合法性检测,如果合法则通过key获取缓存entry,如果entry为空或当前不可读则返回null,否则根据valueCountd的值创建valueCount个文件输入流,这些文件输入流的源即为entry中CLEAN记录的缓存,即 ins[i] = new FileInputStream(entry.getCleanFile(i));然后调用journalWriter.append(READ + ' ' + key + '\n');向缓存日志文件中写入一个READ记录行,最后通过key和文件输入流数组来构造一个Snapshot对象,将其返回。当该值返回后会将其移动到缓存队列的头部(If a value is returned, it is moved to the head of the LRU queue)
得到Snapshot对象后,通过该对象的public InputStream getInputStream(int index)方法可以获取到缓存的文件输入流,通过该文件输入流即可将缓存的记录转换为Bitmap对象。
二DiskLruCache的使用
同样DiskLruCache的使用也主要包括上个模块,即创建磁盘缓存,向磁盘缓存中添加记录,从缓存中获取记录。下面先简单介绍这三个模块的使用,然后结合LruCache和DiskLruCache给出安卓缓存策略的完整代码。
创建缓存:创建缓存主要使用的是open函数:public static DiskLruCache open(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize)
public File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) {String cachePath;if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(Environment.getExternalStorageState())|| !Environment.isExternalStorageRemovable()) {cachePath = context.getExternalCacheDir().getPath();} else {cachePath = context.getCacheDir().getPath();}return new File(cachePath + File.separator + uniqueName);}public int getAppVersion(Context context) {try {PackageInfo info = context.getPackageManager().getPackageInfo(context.getPackageName(), 0);return info.versionCode;} catch (NameNotFoundException e) {e.printStackTrace();}return 1;} DiskLruCache mDiskLruCache = null; try {File cacheDir = getDiskCacheDir(context, "bitmap");if (!cacheDir.exists()) {cacheDir.mkdirs();}mDiskLruCache = DiskLruCache.open(cacheDir, getAppVersion(context), 1, 10 * 1024 * 1024); } catch (IOException e) {e.printStackTrace(); }其中getDiskCacheDir函数用来获取缓存的路径,将其返回值作为参数传给open函数的第一个参数,getAppVersion用来获取App的版本号,将其返回值作为参数传给open函数的第二个参数,第三个参数一般置为1,第四个参数一般指定为10M即可。
写入缓存:写入缓存主要是通过DiskLruCache.Editor类来完成的,该类是通过DiskLruCache的edit()方法来获取的。通常写入磁盘缓存是从网络上获取然后写入缓存的,因此我们得定义一个线程从网络上获取图片。
public String hashKeyFromUrl(String key) {String cacheKey;try {final MessageDigest mDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");mDigest.update(key.getBytes());cacheKey = bytesToHexString(mDigest.digest());} catch (NoSuchAlgorithmException e) {cacheKey = String.valueOf(key.hashCode());}return cacheKey;}private String bytesToHexString(byte[] bytes) {StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {String hex = Integer.toHexString(0xFF & bytes[i]);if (hex.length() == 1) {sb.append('0');}sb.append(hex);}return sb.toString();}new Thread(){@Overridepublic void run() {try {String imageUrl = "http://www.baidu.com/logo.jpg";String key = hashKeyFromUrl(imageUrl);DiskLruCache.Editor editor = mDiskLruCache.edit(key);if (editor != null) {OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(DISK_CACHE_INDEX);if (downloadUrlToStream(imageUrl, outputStream)) {editor.commit();} else {editor.abort();}}mDiskLruCache.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}.start();private boolean downloadUrlToStream(String urlString, OutputStream outputStream) {HttpURLConnection urlConnection = null;BufferedOutputStream out = null;BufferedInputStream in = null;try {final URL url = new URL(urlString);urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();in = new BufferedInputStream(urlConnection.getInputStream(), 8 * 1024);out = new BufferedOutputStream(outputStream, 8 * 1024);int b;while ((b = in.read()) != -1) {out.write(b);}return true;} catch (final IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (urlConnection != null) {urlConnection.disconnect();}try {if (out != null) {out.close();}if (in != null) {in.close();}} catch (final IOException e) {e.printStackTrace();}}return false;}其中hashKeyFromUrl这个函数用来将网络上图片的Url装换为key,因为网络上的Url可能包含不合法字符,这个在前面的源码分析中已经讲解过。
然后通过mDiskLruCache.edit(key);通过key构造一个Editor对象,然后editor.newOutputStream(DISK_CACHE_INDEX)获取文件输出流(DISK_CACHE_INDEX通常指定为0),然后将该输出流和网络上图片的Url作为参数传递给downloadUrlToStream(String urlString, OutputStream outputStream) 函数,该函数的作用是通过制定的图片的Url和OutputStream 将网络上的图片通过outputStream写入到本地文件中,这里传入的是DiskLruCache的输出流,所以就将其写入到了磁盘缓存中。注意该操作要在一个子线程中进行,下载完成之后还用调用editor的commit方法才能将其真真正正写入缓存。如果下载过程出现错误,则会通过Editor的abort()函数来回退整个操作。
获取缓存:获取缓存主要是通过public synchronized Snapshot get(String key) 函数来完成的。代码如下:
try {String imageUrl = "http://www.baidu.com/logo.jpg";String key = hashKeyFromUrl(imageUrl);DiskLruCache.Snapshot snapShot = mDiskLruCache.get(key); if (snapShot != null) {FileInputStream fis =(FileInputStream)snapShot.getInputStream(DISK_CACHE_INDEX);Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(fis);//注意此种方式未对网络上获取的图片进行压缩处理mImage.setImageBitmap(bitmap);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}即调用mDiskLruCache.get(key);获取DiskLruCache.Snapshot对象,通过该对象的snapShot.getInputStream(DISK_CACHE_INDEX);获取输入流,获取到该输入流后就基本上和本地文件操作是类似的,很容易将其转换为一个Bitmap对象,注意上述代码中未对获取的图片进行压缩处理,直接显示在ImageView控件上这是不妥的,关于图片压缩的内容请参看我的博客:安卓图片压缩技术
好了,以上就是本人理解的关于DiskLruCache相关的知识点,看官如果觉得不错,请记得点击下方的“顶”或“赞”按钮给我一点小小的鼓励哦,看官也可以看看我的其它博客的文章哦!
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