SDWebImage 加载图片原理

目前标注的类

通过标注的类，看懂应该没问题了。

SDWebImage是一个图片缓存的框架。相较于AFNetworking集成的UIImageView+AFNetworking.h，对于图片的缓存实际应用的是NSURLCache自带的cache机制。而NSURLCache每次都要把缓存的raw data 再转化为UIImage，就带来了数据处理和内存方面的更多操作。SDWebImage的缓存由SDImageCache类来实现，这是一个单例类，该类负责处理内存缓存及一个可选的磁盘缓存，其中磁盘缓存的写操作是异步的，这样就不会对UI操作造成影响。此外还提供了若干属性和接口来配置和操作缓存对象。包含以下功能：

1.提供UIImageView的一个分类，以支持网络图片的加载与缓存管理

2.一个异步的图片加载器

3.一个异步的内存+磁盘图片缓存

4.支持GIF图片

5.支持WebP图片

6.后台图片解压缩处理

7.确保同一个URL的图片不被下载多次

8.确保虚假的URL不会被反复加载

9.确保下载及缓存时，主线程不被阻塞

SDWebImage底层实现原理：

SDWebImage有沙盒缓存机制，主要由三块组成

1.内存图片缓存

2.内存操作缓存

3.磁盘沙盒缓存

SDWebImage的大部分工作是由缓存对象SDImageCache和异步下载器管理对象SDWebImageManager来完成的。SDWebImage的图片下载是由SDWebImageDownloader这个类来实现的，它是一个异步下载管理器，下载过程中增加了对图片加载做了优化的处理。而真正实现图片下载的是自定义的一个Operation操作，将该操作加入到下载管理器的操作队列downloadQueue中，Operation操作依赖系统提供的NSURLConnection类实现图片的下载。

SDWebImage提供了对图片缓存的支持，而该功能是由SDImageCache类来完成的。该类负责处理内存缓存及一个可选的磁盘缓存。内存缓存的处理是使用NSCache对象来实现的。NSCache是一个类似于集合的容器。它存储key-value对，这一点类似于NSDictionary类，用搜索文件系统的方式做管理，文件替换方式是以时间为单位。我们通常用使用缓存来临时存储短时间使用但创建昂贵的对象。重用这些对象可以优化性能，因为它们的值不需要重新计算。另外一方面，这些对象对于程序来说不是紧要的，在内存紧张时会被丢弃。

磁盘缓存的处理则是使用NSFileManager对象来实现的。图片存储的位置是位于Cache文件夹。另外，SDImageCache还定义了一个串行队列，来异步存储图片。

当SDWebImageManager向SDImageCache要资源时，先搜索内存层面的数据，如果有直接返回，没有的话去访问磁盘，将图片从磁盘读取出来，然后做Decoder，将图片对象放到内存层面做备份，再返回调用层。使用Decoder 是因为UIImage的imageWithData函数是每次画图的时候才将Data解压成ARGB的图像，
所以在每次画图的时候，会有一个解压操作，这样效率很低，但是只有瞬时的内存需求。
为了提高效率通过SDWebImageDecoder将包装在Data下的资源解压，然后画在另外一张图片上，这样这张新图片就不再需要重复解压了。是典型的空间换时间的做法。

SDWebImage的原理

1.使用

[objc] view plain copy

 

1. - (void)sd_setImageWithURL:(NSURL *)url placeholderImage:(UIImage *)placeholder options:(SDWebImageOptions)options;  

会先把 placeholderImage 显示，然后 SDWebImageManager 根据 URL 开始处理图片。

2.进入 SDWebImageManager

[objc] view plain copy

 

1. -downloadWithURL:options:progress:completed:  

交给 SDImageCache 从缓存查找图片是否已经下载。

3.先从内存图片缓存查找是否有图片，如果内存中已经有图片缓存，取缓存，没有从- (UIImage )diskImageForKey:(NSString)key去磁盘缓存中去查找，根据 URLKey 在硬盘缓存目录下尝试读取图片文件。在磁盘缓存中找到后，同时更新置内存缓存中（如果空闲内存过小，会先清空内存缓存），有回调则调用doneBlock回调。

4.找到了就从SDWebImageQueryCompletedBlock到 UIImageView+WebCache 等前端展示图片。

5.如果从硬盘缓存目录读取不到图片，说明不存在该图片，需要下载图片，共享或重新生成一个下载器 SDWebImageDownloader 开始下载图片。 图片下载由 NSURLSession 来做，实现相关 delegate 来判断图片下载中、下载完成和下载失败。

6.URLSession:didReceiveData: 中利用 ImageIO 做了按图片下载进度加载效果。数据下载完成后交给 SDWebImageDecoder 做图片解码处理。

7.图片解码处理在一个 NSOperationQueue 完成，不会拖慢主线程 UI。如果有需要对下载的图片进行二次处理，最好也在这里完成，效率会好很多。

8.在主线程 SDWebImageDownloaderCompletedBlock里处理解码完成后的操作。回调给需要的地方展示图片。

9.从SDWebImageDownloaderProgressBlock 回调给 SDWebImageManager 告知图片下载信息。

10.将图片保存到 SDImageCache 中，内存缓存和硬盘缓存同时保存。写文件到硬盘也在以单独 NSInvocationOperation 完成，避免拖慢主线程。

11.SDImageCache 在初始化的时候会注册一些消息通知，在内存警告或退到后台的时候清理内存图片缓存，应用结束的时候清理过期图片。

12.SDWebImage 也提供了 UIButton+WebCache 和 MKAnnotationView+WebCache方便使用。 SDWebImagePrefetcher 可以预先下载图片，方便后续使用。

SDWebImage 使用

常用到的对象：

1、UIImageView (WebCache)类别，入口封装，实现读取图片完成后的回调。

2、SDWebImageManager，对图片进行管理的中转站，记录那些图片正在读取。
向下层读取Cache（调用SDImageCache），或者向网络读取对象（调用SDWebImageDownloader） 。
实现SDImageCache和SDWebImageDownloader的回调。

3、SDImageCache，根据URL的MD5摘要对图片进行存储和读取（实现存在内存中或者存在硬盘上两种实现）
实现图片和内存清理工作。

4、SDWebImageDownloader，根据URL向网络读取数据（实现部分读取和全部读取后再通知回调两种方式）

5、SDWebImageDecoder，异步对图像进行了一次解压

使用：

[objc] view plain copy

 

1. [self.imageView sd_setImageWithURL:self.imageURL  
2.                       placeholderImage:nil  
3.                                options:SDWebImageProgressiveDownload  
4.                               progress:^(NSInteger receivedSize, NSInteger expectedSize) {  
5.                                   ...  
6.                               }  
7.                              completed:^(UIImage *image, NSError *error, SDImageCacheType cacheType, NSURL *imageURL) {  
8.                                  ...  
9.                              }];  

调用setImageWithURL:方法的时候，SDWebImage自动做很多事，当你需要在某一具体时刻做事情的时候，你可以覆盖这些方法。比如在下载某个图片的过程中要响应一个事件，就覆盖这个方法：

[objc] view plain copy

 

1. //这个方法是下载imagePath2的时候响应  
2. SDWebImageManager *manager = [SDWebImageManager sharedManager];  
3.   
4. [manager downloadImageWithURL:imagePath2 options:SDWebImageRetryFailed progress:^(NSInteger receivedSize, NSInteger expectedSize) {  
5.   
6.     NSLog(@"显示当前进度");  
7.   
8. } completed:^(UIImage *image, NSError *error, SDImageCacheType cacheType, BOOL finished, NSURL *imageURL) {  
9.   
10.     NSLog(@"下载完成");  
11. }];  

基本代码：

使用SDWebImageManager类：可以进行一些异步加载的工作。

[objc] view plain copy

 

1. SDWebImageManager *manager = [SDWebImageManager sharedManager];  
2. UIImage *cachedImage = [manager imageWithURL:url]; // 将需要缓存的图片加载进来  
3. if (cachedImage) {  
4.   // 如果Cache命中，则直接利用缓存的图片进行有关操作  
5.   // Use the cached image immediatly  
6. } else {  
7.   // 如果Cache没有命中，则去下载指定网络位置的图片，并且给出一个委托方法  
8.   // Start an async download  
9.  [manager downloadWithURL:url delegate:self];  
10. }  

当然你的类要实现SDWebImageManagerDelegate协议，并且要实现协议的webImageManager:didFinishWithImage:方法。

[objc] view plain copy

 

1. // 当下载完成后，调用回调方法，使下载的图片显示  
2. - (void)webImageManager:(SDWebImageManager *)imageManager didFinishWithImage:(UIImage *)image {  
3. // Do something with the downloaded image  
4. }  

独立的异步图像下载

可能会单独用到异步图片下载，则一定要用downloaderWithURL:delegate:来建立一个SDWebImageDownloader实例。

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1. downloader = [SDWebImageDownloader downloaderWithURL:url delegate:self];  

这样SDWebImageDownloaderDelegate协议的方法imageDownloader:didFinishWithImage:被调用时下载会立即开始并完成。

独立的异步图像缓存

SDImageCache类提供一个创建空缓存的实例，并用方法imageForKey:来寻找当前缓存。

[objc] view plain copy

 

1. UIImage *myCachedImage = [[SDImageCache sharedImageCache] imageFromKey:myCacheKey];  

存储一个图像到缓存是使用方法storeImage: forKey:

[objc] view plain copy

 

1. [[SDImageCache sharedImageCache] storeImage:myImage forKey:myCacheKey];  

默认情况下，图像将被存储在内存缓存和磁盘缓存中。如果仅仅是想内存缓存中，要使用storeImage:forKey:toDisk:方法的第三个参数带一负值
来替代。

SDWebImage 源码分析示例

SDWebImageDownloader类

SDWebImageDownloaderOptions定义：

[objc] view plain copy

 

1. typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, SDWebImageDownloaderOptions) {  
2. SDWebImageDownloaderLowPriority = 1 << 0,  
3. SDWebImageDownloaderProgressiveDownload = 1 << 1,  
4.   
5. // 默认情况下请求不使用NSURLCache，如果设置该选项，则以默认的缓存策略来使用NSURLCache  
6. SDWebImageDownloaderUseNSURLCache = 1 << 2,  
7.   
8. // 如果从NSURLCache缓存中读取图片，则使用nil作为参数来调用完成block  
9. SDWebImageDownloaderIgnoreCachedResponse = 1 << 3,  
10.   
11. // 在iOS 4+系统上，允许程序进入后台后继续下载图片。该操作通过向系统申请额外的时间来完成后台下载。如果后台任务终止，则操作会被取消  
12. SDWebImageDownloaderContinueInBackground = 1 << 4,  
13.   
14. // 通过设置NSMutableURLRequest.HTTPShouldHandleCookies = YES来处理存储在NSHTTPCookieStore中的cookie  
15. SDWebImageDownloaderHandleCookies = 1 << 5,  
16.   
17. // 允许不受信任的SSL证书。主要用于测试目的。  
18. SDWebImageDownloaderAllowInvalidSSLCertificates = 1 << 6,  
19.   
20. // 将图片下载放到高优先级队列中  
21. SDWebImageDownloaderHighPriority = 1 << 7,  
22. };  

下载顺序：

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1. typedef NS_ENUM(NSInteger, SDWebImageDownloaderExecutionOrder) {  
2. // 以队列的方式，按照先进先出的顺序下载。这是默认的下载顺序  
3. SDWebImageDownloaderFIFOExecutionOrder,  
4. // 以栈的方式，按照后进先出的顺序下载。  
5. SDWebImageDownloaderLIFOExecutionOrder  
6. };  

每个下载操作都定义了回调操作，如下载进度回调，下载完成回调，头部过滤等，这些回调操作是以block形式来呈现；每个下载操作的下载进度回调和下载完成回调，这两个回调稍后将保存在下载管理器的URLCallbacks字典中，key为URL，value为一个数组，数组里面又存放一个保存了下载进度回调和完成回调代码块的字典。这个字典数组同时也保证了同一张图片只会被下载一次。

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1. // 下载进度  
2. typedef void(^SDWebImageDownloaderProgressBlock)(NSInteger receivedSize, NSInteger expectedSize);  
3. // 下载完成  
4. typedef void(^SDWebImageDownloaderCompletedBlock)(UIImage *image, NSData *data, NSError *error, BOOL finished);  
5. // Header过滤  
6. typedef NSDictionary *(^SDWebImageDownloaderHeadersFilterBlock)(NSURL *url, NSDictionary *headers);  

为了保证URLCallbacks操作(添加、删除)的线程安全性，SDWebImageDownloader将这些操作作为一个个任务放到barrierQueue队列中，并设置屏障来确保同一时间只有一个线程操作URLCallbacks属性。

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1. - (void)addProgressCallback:(SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock andCompletedBlock:(SDWebImageDownloaderCompletedBlock)completedBlock forURL:(NSURL *)url createCallback:(SDWebImageNoParamsBlock)createCallback {  
2. ...  
3. // 1. 以dispatch_barrier_sync操作来保证同一时间只有一个线程能对URLCallbacks进行操作  
4. dispatch_barrier_sync(self.barrierQueue, ^{  
5. ...  
6. // 2. 处理同一URL的同步下载请求的单个下载  
7. });  
8. }  

下载请求的管理都是放在downloadImageWithURL:options:progress:completed:方法里面来处理的，该方法调用了上面所提到的addProgressCallback:andCompletedBlock:forURL:createCallback:方法来将请求的信息存入管理器中，同时在创建回调的block中创建新的操作，配置之后将其放入downloadQueue操作队列中，最后方法返回新创建的操作。

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1. - (id <SDWebImageOperation>)downloadImageWithURL:(NSURL *)url options:(SDWebImageDownloaderOptions)options progress:(SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock completed:(SDWebImageDownloaderCompletedBlock)completedBlock {  
2. ...  
3. [self addProgressCallback:progressBlock andCompletedBlock:completedBlock forURL:url createCallback:^{  
4. ...  
5. }  

下载操作的超时时间可以通过downloadTimeout属性来设置，默认值为15秒。

SDWebImage定义了一个协议，即 SDWebImageOperation 作为图片下载操作的基础协议。它只声明了一个cancel方法，用于取消操作。每个图片的下载都是一个Operation操作。SDWebImage自定义了一个Operation类，即 SDWebImageDownloaderOperation ，它继承自NSOperation，并采用了SDWebImageOperation协议。除了继承而来的方法，该类只向外暴露了一个方法，initWithRequest:options:progress:completed:cancelled:。对于图片的下载，SDWebImageDownloaderOperation完全依赖于URL加载系统中的NSURLSession。具体看代码源码分析.

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1. - (void)URLSession:(NSURLSession *)session dataTask:(NSURLSessionDataTask *)dataTask didReceiveData:(NSData *)data  

方法的主要任务是接收数据。每次接收到数据时，都会用现有的数据创建一个CGImageSourceRef对象以做处理。在首次获取到数据时(width+height==0)会从这些包含图像信息的数据中取出图像的长、宽、方向等信息以备使用。而后在图片下载完成之前，会使用CGImageSourceRef对象创建一个图片对象，经过缩放、解压缩操作后生成一个UIImage对象供完成回调使用。当然，在这个方法中还需要处理的就是进度信息。如果我们有设置进度回调的话，就调用这个进度回调以处理当前图片的下载进度。

缩放操作可以查看SDWebImageCompat文件中的SDScaledImageForKey函数；解压缩操作可以查看SDWebImageDecoder文件+decodedImageWithImage方法。在下载完成或下载失败后，需要停止当前线程的run loop，清除连接，并抛出下载停止的通知。如果下载成功，则会处理完整的图片数据，对其进行适当的缩放与解压缩操作，以提供给完成回调使用。

最重要是自己分析，看过的会忘，消化了才是自己的。学而不思则罔,思而不学则殆。每个人要了解自己的优缺点。有思考才有所得！