构建Android缓存模块（原理分析）

忘是亡心i 2022-06-12 11:10 161阅读 0赞

**摘要**： 在我翻译的[**Google官方系列教程**][Google]中，Bitmap系列由浅入深地介绍了如何正确的解码Bitmap，异步线程操作以及使用Fragments重用等技术，并且在最后给出了非常强大的独家秘笈：**BitmapFun**，让猿媛们得以一窥究竟Google的攻城师们是如何高屋建瓴地秒杀OOM的。

**前言**

在下载到[**B****itma****pFun****.rar**][B_itma_pFun_.rar]这个神圣的压缩包以后，我是双手颤抖，似乎是打开上古秘藏一般，心情激动导致久久不能自已。我还记得那天上海下着小雨，我当时霍然起身，伫立在23楼的窗台，仰着头向江水对岸的东方明珠望去，似乎这样我郁积已久的眼泪就不能掉下来。![5.gif][]说到这里，Ryan又暗自抹了一把眼泪。短暂地忘记了过去的黑暗时光，那一个漫长的被OOM的淫威所折磨的盛夏。。。

最后在Boss诧异的目光中，我回到办公桌，按捺着内心汹涌的情绪波动，然后小心翼翼的打开**BitmapFun.rar**。当那些在洪荒时代就活跃在Android平台的大师们书写的篇章呈现在我眼前时，我的表情与阿宝从师父手里得到**Dragon Scroll**时一般，永久的定格在了极度天真的期待与眼角一抽一抽的状态。

那些泛黄的代码在我看去，通篇只有一句话：**老子看****不懂！**

**自力更生，构建自己的缓存模块**

Google的这个demo堪称详尽，考虑极其周详，自然是极好的。但是当原理被层层的“特殊情况”包装起来，原本简单的例子变得异常复杂，几个类之间的关系错综复杂，堪比吸血鬼日记几个帅哥美女之间的关系。要理解清楚每一句代码的含义，你一定要有理解Matt那人老珠黄的老娘和他和失落的好朋友Taylor搞在一起的觉悟。

好了，吐槽一下就收，千万不要怀疑Google，人家已经仁至义尽了。BitmapFun中在下载后将Bitmap缓存起来，缓存做了两份：**LruCache**和**DiskLruCache**，分别是**内存缓存**和**硬盘缓存**。此外两个至关重要的类是：

BitmapWorkerTask(ImageView imageView)
        
    AsyncDrawable extends BitmapDrawable
        AsyncDrawable(Resources res, Bitmap bitmap,BitmapWorkerTask bitmapWorkerTask)

BitmapWorkerTask持有一个WeakReference<ImageView> imageViewReference，弱引用ImageView，用作异步处理加载图片的任务。

AsyncDrawable巧妙的引用持有弱引用WeakReference<BitmapWorkerTask> bitmapWorkerTaskReference，是BitmapDrawable的子类，这样就可以setImageBitmap(AsyncDrawable)

关系：AsyncDrawable中弱引用BitmapWorkerTask。其实是图片引用ImageView的关系，而ImageView.getDrawable又可以获得图片。这种高妙的思想不是正值得我们学习么？

当然，这节课并不是讲解官方Demo的，在讲解它之前，我们先来学习一个更加简单的缓存实现方案，使用最简单的方式快速构建自己应用的缓存模块，有效避免OOM异常。它的难度非常小也很方便理解，可以在这个缓存实现的基础上，我们再去理解更加高妙的BitmapFun的缓存实现方案。

后面将要介绍的缓存方案已经应用在一个项目中（该项目将于13年1月20开源，使用Github托管，纪念我22岁的生日![6.gif][]），效果相当不错，下载并显示上百张Bitmap也异常流畅，甚至没有半点的停顿，全程使用Emulator测试也没有出现过OOM异常，内存处于可控状态。

**如何解决OOM**

Bitmap之所以容易引起OOM异常，原因已经在Bitmap系列教程中说的明明白白。但是我们至少清楚一点：一个手机屏幕再大，合理尺寸的Bitmap也不至于耗空所有内存，那要怎么做才能避免OOM呢？

*  加载合理尺寸的Bitmap
 *  避免反复解码、重复加载Bitmap
 *  控制Bitmap的生命周期，合理回收

此外网上也有不少歪门邪道，我个人认为是不可取的，使用这些简单粗暴的方法，后期会为你带来更大的麻烦：

*  减损图片质量（使用过高的inSampleSize值）
 *  使用decodeStream（绕过Java层，直接调用JNI）
 *  强制增加heap size
 *  其他

**控制Bitmap的生命周期才是正解，BitmapFun使用的LruCache是****将****它将****最近被引用到的对象存储在一个强引用的****LinkedHashMap****中，并且在缓存超过了指定大小之后将最近不常****使用的对象释放掉****。**

Memory Cache的Size是受限的，因此加入DiskLruCache，虽然在访问速度上逊于Memory Cache，但是速度也是相当可观的。

借鉴Google的做法，我也将缓存做了两份，一份是Memory Cache，使用弱引用的WeakHashMap来控制Bitmap的生命周期，后面会有详细解释。另一份严格来说不能算是缓存，直接将文件存储在SDCard上，避免重复下载。

**佛说引用，既非引用，是名引用。**

关于引用，或许对于小菜鸟们不是很好理解（我碰到过太多Java都没学好来做Android的，基础很重要！）。我使用金刚经的著名三段论来解释它：佛说XX，既非XX，是名XX。

这句话什么意思呢？比如佛说大米，既可以说它不是大米，只是名字叫做大米罢了。不会因为你为它改名叫做大麦而改变它的本质，你叫它做水，吃到嘴里的还是原来的味道。

关于引用，跟这个有着非常相似的共性。引用就相当于实际对象的名字，比如下面的例子：

Person p1 = new Person();
    Person p2 = null;
    p2 = p1;
    p1 = null;

new Person()这个对象的名是p1，而后你将名字改成了p2，对象还是那个对象，不会因为你将p1的大名盖在null的头上而改变它的本质。以上的p1和p2都是引用，它们都不过是名。

在了解到引用的含义后，虚拟机会告诉你，被引用的对象处于可获得(**reachable**)状态，它是你的好管家，既然你要用它，它就不会回收它。**（****你****想想如果你正在吃一只烤鸭，人家突然一把抢了过去扔垃圾桶了你什么感觉。）**

如果在上面的那段程序后面加上p2 = null，Person这个对象就没有任何引用指向它了，垃圾回收器会在不确定的时间进行回收。**（****你都把东西扔了，总不能不让人家收破烂吧？）**

如果你想继续持有这个对象的引用，希望可以继续访问，但是也允许垃圾回收器进行回收，该怎么办呢？**（你想减肥，告诉你的好朋友说，如果察觉到你太胖了，就将你嘴里的烤鸭抢去扔了。如****果你很饿，身材也不错，你要继续吃。****）**

这个时候，我们需要借助Java提供的软/弱/虚引用。我们平时使用的如p1和p2这样的叫做强引用(**Stro****n****g** **R****e****ference**)。要使垃圾回收器能在内存不够的时候，主动抢下你嘴里的烤鸭，进行回收，需要使用这些：

*  软引用：SoftReference
 *  弱引用：WeakReference
 *  虚引用：PhantomReference

它们按照由强到弱的引用关系排列，虚引用相当于几乎没有引用。文艺青年常说的若即若离用来形容它再恰当不过了。

关于这三个引用的具体学习，详见我提供的参考资料。这里只是向你解释为什么使用弱引用可以起到防止Bitmap过多而导致内存紧张的作用。

在这里，由于我需要使用Bitmap和名字的key-value对应关系，我使用Java提供的WeakHashMap(String key, Bitmap value)，顾名思义，它用来保存WeakReference，并且确保每个key只对应一个值，在内存不够的时候，垃圾回收器会进行回收。当key值索引不到Bitmap，再进行其他的操作。

**原理示意图**

我将原理画成图，以便大家的理解。主体有三个，分别是UI，缓存模块和数据源。它们之间的关系如下：

![130726_4p9B_245415.png][]

**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。

**总结**：这节课除了吐槽，主要的还是原理分析。如果你有更好的缓存方案，欢迎提出。下节课将讲解具体的Memory Cache和FileCache如何实现。

**参考资料：**

【1】[Thinking In Java 4th Chapter 17.12 Hoding References.pdf][] http://vdisk.weibo.com/s/jtqjr

【2】[李刚：突破程序员基本功的16课之Java的内存回收.pdf][16_Java_.pdf] http://vdisk.weibo.com/s/jtqik

[Google]: http://my.oschina.net/ryanhoo/blog?catalog=260281
[B_itma_pFun_.rar]: http://vdisk.weibo.com/s/hNgFB
[5.gif]: /images/20220612/657885a6770c490fbabf4cf30aaa9b7d.png
[6.gif]: /images/20220612/347cab087efb47678a5722fd8e9c0035.png
[130726_4p9B_245415.png]: /images/20220612/bf6dacef342b4512ba929e9857f35f70.png
[Thinking In Java 4th Chapter 17.12 Hoding References.pdf]: http://vdisk.weibo.com/s/jtqjr
[16_Java_.pdf]: http://vdisk.weibo.com/s/jtqik