Android中圖片的三層快取詳解

Werb's Blog發表於2016-07-10
Android快取

為什麼要使用三層快取

  • 如今的 Android App 經常會需要網路互動，通過網路獲取圖片是再正常不過的事了
  • 假如每次啟動的時候都從網路拉取圖片的話，勢必會消耗很多流量。在當前的狀況下，對於非wifi使用者來說，流量還是很貴的，一個很耗流量的應用，其使用者數量級肯定要受到影響
  • 特別是，當我們想要重複瀏覽一些圖片時，如果每一次瀏覽都需要通過網路獲取，流量的浪費可想而知
  • 所以提出三層快取策略，通過網路、本地、記憶體三層快取圖片，來減少不必要的網路互動，避免浪費流量

什麼是三層快取

  • 網路快取, 不優先載入, 速度慢,浪費流量
  • 本地快取, 次優先載入, 速度快
  • 記憶體快取, 優先載入, 速度最快

三層快取原理

  • 首次載入 Android App 時，肯定要通過網路互動來獲取圖片，之後我們可以將圖片儲存至本地SD卡和記憶體中
  • 之後執行 App 時，優先訪問記憶體中的圖片快取，若記憶體中沒有，則載入本地SD卡中的圖片
  • 總之，只在初次訪問新內容時，才通過網路獲取圖片資源

具體實現及程式碼

1. 自定義的圖片快取工具類（MyBitmapUtils）

  • 通過 new MyBitmapUtils().display(ImageView ivPic, String url) 提供給外部方法進行圖片快取的介面
  • 引數含義：ivPic 用於顯示圖片的ImageView，url 獲取圖片的網路地址
/**
 * 自定義的BitmapUtils,實現三層快取
 */
public class MyBitmapUtils {

    private NetCacheUtils mNetCacheUtils;
    private LocalCacheUtils mLocalCacheUtils;
    private MemoryCacheUtils mMemoryCacheUtils;

    public MyBitmapUtils(){
        mMemoryCacheUtils=new MemoryCacheUtils();
        mLocalCacheUtils=new LocalCacheUtils();
        mNetCacheUtils=new NetCacheUtils(mLocalCacheUtils,mMemoryCacheUtils);
    }

    public void disPlay(ImageView ivPic, String url) {
        ivPic.setImageResource(R.mipmap.pic_item_list_default);
        Bitmap bitmap;
        //記憶體快取
        bitmap=mMemoryCacheUtils.getBitmapFromMemory(url);
        if (bitmap!=null){
            ivPic.setImageBitmap(bitmap);
            System.out.println("從記憶體獲取圖片啦.....");
            return;
        }

        //本地快取
        bitmap = mLocalCacheUtils.getBitmapFromLocal(url);
        if(bitmap !=null){
            ivPic.setImageBitmap(bitmap);
            System.out.println("從本地獲取圖片啦.....");
            //從本地獲取圖片後,儲存至記憶體中
            mMemoryCacheUtils.setBitmapToMemory(url,bitmap);
            return;
        }
        //網路快取
        mNetCacheUtils.getBitmapFromNet(ivPic,url);
    }
}

2. 網路快取（NetCacheUtils）

  • 網路快取中主要用到了AsyncTask來進行非同步資料的載入
  • 簡單來說，AsyncTask可以看作是一個對handler和執行緒池的封裝，通常，AsyncTask主要用於資料簡單時，handler+thread主要用於資料量多且複雜時，當然這也不是必須的，仁者見仁智者見智
  • 同時，為了避免記憶體溢位的問題，我們可以在獲取網路圖片後。對其進行圖片壓縮
/**
 * 三層快取之網路快取
 */
public class NetCacheUtils {

    private LocalCacheUtils mLocalCacheUtils;
    private MemoryCacheUtils mMemoryCacheUtils;

    public NetCacheUtils(LocalCacheUtils localCacheUtils, MemoryCacheUtils memoryCacheUtils) {
        mLocalCacheUtils = localCacheUtils;
        mMemoryCacheUtils = memoryCacheUtils;
    }

    /**
     * 從網路下載圖片
     * @param ivPic 顯示圖片的imageview
     * @param url   下載圖片的網路地址
     */
    public void getBitmapFromNet(ImageView ivPic, String url) {
        new BitmapTask().execute(ivPic, url);//啟動AsyncTask

    }

    /**
     * AsyncTask就是對handler和執行緒池的封裝
     * 第一個泛型:引數型別
     * 第二個泛型:更新進度的泛型
     * 第三個泛型:onPostExecute的返回結果
     */
    class BitmapTask extends AsyncTask<Object, Void, Bitmap> {

        private ImageView ivPic;
        private String url;

        /**
         * 後臺耗時操作,存在於子執行緒中
         * @param params
         * @return
         */
        @Override
        protected Bitmap doInBackground(Object[] params) {
            ivPic = (ImageView) params[0];
            url = (String) params[1];

            return downLoadBitmap(url);
        }

        /**
         * 更新進度,在主執行緒中
         * @param values
         */
        @Override
        protected void onProgressUpdate(Void[] values) {
            super.onProgressUpdate(values);
        }

        /**
         * 耗時方法結束後執行該方法,主執行緒中
         * @param result
         */
        @Override
        protected void onPostExecute(Bitmap result) {
            if (result != null) {
                ivPic.setImageBitmap(result);
                System.out.println("從網路快取圖片啦.....");

                //從網路獲取圖片後,儲存至本地快取
                mLocalCacheUtils.setBitmapToLocal(url, result);
                //儲存至記憶體中
                mMemoryCacheUtils.setBitmapToMemory(url, result);

            }
        }
    }

    /**
     * 網路下載圖片
     * @param url
     * @return
     */
    private Bitmap downLoadBitmap(String url) {
        HttpURLConnection conn = null;
        try {
            conn = (HttpURLConnection) new URL(url).openConnection();
            conn.setConnectTimeout(5000);
            conn.setReadTimeout(5000);
            conn.setRequestMethod("GET");

            int responseCode = conn.getResponseCode();
            if (responseCode == 200) {
                //圖片壓縮
                BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
                options.inSampleSize=2;//寬高壓縮為原來的1/2
                options.inPreferredConfig=Bitmap.Config.ARGB_4444;
                Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(conn.getInputStream(),null,options);
                return bitmap;
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            conn.disconnect();
        }

        return null;
    }
}

3. 本地快取（LocalCacheUtils）

  • 在初次通過網路獲取圖片後，我們可以在本地SD卡中將圖片儲存起來
  • 可以使用MD5加密圖片的網路地址，來作為圖片的名稱儲存
/**
 * 三層快取之本地快取
 */
public class LocalCacheUtils {

    private static final String CACHE_PATH= Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath()+"/WerbNews";

    /**
     * 從本地讀取圖片
     * @param url
     */
    public Bitmap getBitmapFromLocal(String url){
        String fileName = null;//把圖片的url當做檔名,並進行MD5加密
        try {
            fileName = MD5Encoder.encode(url);
            File file=new File(CACHE_PATH,fileName);

            Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(new FileInputStream(file));

            return bitmap;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
    }

    /**
     * 從網路獲取圖片後,儲存至本地快取
     * @param url
     * @param bitmap
     */
    public void setBitmapToLocal(String url,Bitmap bitmap){
        try {
            String fileName = MD5Encoder.encode(url);//把圖片的url當做檔名,並進行MD5加密
            File file=new File(CACHE_PATH,fileName);

            //通過得到檔案的父檔案,判斷父檔案是否存在
            File parentFile = file.getParentFile();
            if (!parentFile.exists()){
                parentFile.mkdirs();
            }

            //把圖片儲存至本地
            bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG,100,new FileOutputStream(file));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

4. 記憶體快取（MemoryCacheUtils）

  • 這是本文中最重要且需要重點介紹的部分
  • 進行記憶體快取，就一定要注意一個問題，那就是記憶體溢位（OutOfMemory）
  • 為什麼會造成記憶體溢位？
    • Android 虛擬機器預設分配給每個App 16M的記憶體空間，真機會比16M大，但任會出現記憶體溢位的情況
    • Android 系統在載入圖片時是解析每一個畫素的資訊，再把每一個畫素全部儲存至記憶體中
    • 圖片大小 = 圖片的總畫素 * 每個畫素佔用的大小

      單色圖：每個畫素佔用1/8個位元組，16色圖：每個畫素佔用1/2個位元組，256色圖：每個畫素佔用1個位元組，24點陣圖：每個畫素佔用3個位元組（常見的rgb構成的圖片）

    • 例如一張1920×1080的JPG圖片，在Android 系統中是以ARGB格式解析的，即一個畫素需佔用4個位元組，圖片的大小=1920x1080x4=7M
  • 實現方法：
    1. 通過 HashMap 鍵值對的方式儲存圖片，key為地址，value為圖片物件，但因是強引用物件，很容易造成記憶體溢位可以嘗試SoftReference軟引用物件
    2. 通過 HashMap> SoftReference 為軟引用物件（GC垃圾回收會自動回收軟引用物件），但在Android2.3+後，系統會優先考慮回收弱引用物件，官方提出使用LruCache
    3. 通過 LruCache least recentlly use 最少最近使用演算法會將記憶體控制在一定的大小內, 超出最大值時會自動回收, 這個最大值開發者自己定
/**
 * 三層快取之記憶體快取
 */
public class MemoryCacheUtils {

    // private HashMap<String,Bitmap> mMemoryCache=new HashMap<>();//1.因為強引用,容易造成記憶體溢位，所以考慮使用下面弱引用的方法
    // private HashMap<String, SoftReference<Bitmap>> mMemoryCache = new HashMap<>();//2.因為在Android2.3+後,系統會優先考慮回收弱引用物件,官方提出使用LruCache
    private LruCache<String,Bitmap> mMemoryCache;

    public MemoryCacheUtils(){
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory()/8;//得到手機最大允許記憶體的1/8,即超過指定記憶體,則開始回收
        //需要傳入允許的記憶體最大值,虛擬機器預設記憶體16M,真機不一定相同
        mMemoryCache=new LruCache<String,Bitmap>((int) maxMemory){
            //用於計算每個條目的大小
            @Override
            protected int sizeOf(String key, Bitmap value) {
                int byteCount = value.getByteCount();
                return byteCount;
            }
        };

    }

    /**
     * 從記憶體中讀圖片
     * @param url
     */
    public Bitmap getBitmapFromMemory(String url) {
        //Bitmap bitmap = mMemoryCache.get(url);//1.強引用方法
        /*2.弱引用方法
        SoftReference<Bitmap> bitmapSoftReference = mMemoryCache.get(url);
        if (bitmapSoftReference != null) {
            Bitmap bitmap = bitmapSoftReference.get();
            return bitmap;
        }
        */
        Bitmap bitmap = mMemoryCache.get(url);
        return bitmap;

    }

    /**
     * 往記憶體中寫圖片
     * @param url
     * @param bitmap
     */
    public void setBitmapToMemory(String url, Bitmap bitmap) {
        //mMemoryCache.put(url, bitmap);//1.強引用方法
        /*2.弱引用方法
        mMemoryCache.put(url, new SoftReference<>(bitmap));
        */
        mMemoryCache.put(url,bitmap);
    }
}

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