Android图片三级缓存策略(网络、本地、内存缓存)

2019-12-12 06:41:29

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供稿：网友

一、简介

现在的Android应用程序中，不可避免的都会使用到图片，如果每次加载图片的时候都要从网络重新拉取，这样不但很耗费用户的流量，而且图片加载的也会很慢，用户体验很不好。所以一个应用的图片缓存策略是很重要的。通常情况下，Android应用程序中图片的缓存策略采用“内存-本地-网络”三级缓存策略，首先应用程序访问网络拉取图片，分别将加载的图片保存在本地SD卡中和内存中，当程序再一次需要加载图片的时候，先判断内存中是否有缓存，有则直接从内存中拉取，否则查看本地SD卡中是否有缓存，SD卡中如果存在缓存，则图片从SD卡中拉取，否则从网络加载图片。依据这三级缓存机制，可以让我们的应用程序在加载图片的时候做到游刃有余，有效的避免内存溢出。

PS：当然现在处理网络图片的时候，一般人都会选择XUtils中的BitmapUtil，它已经将网络缓存处理的相当好了，使用起来非常方便--本人就一直在用。仿照BitMapUtil的实现思路，定制一个自己的图片加载工具，来理解一下三级缓存的策略，希望对自己会有一个提升。

二、网络缓存

网络拉取图片严格来讲不能称之为缓存，实质上就是下载url对应的图片，我们这里姑且把它看作是缓存的一种。仿照BitmapUtil中的display方法，我自己定制的CustomBitmapUtils也定义这个方法，根据传入的url，将图片设置到ivPic控件上。

public void display(ImageView ivPic, String url) {}

定义网络缓存的工具类，在访问网络的时候，我使用了AsyncTask来实现，在AsyncTask的doInBackGround方法里下载图片，然后将图片设置给ivPic控件，AsyncTask有三个泛型，其中第一个泛型是执行异步任务的时候，通过execute传过来的参数，第二个泛型是更新的进度，第三个泛型是异步任务执行完成之后，返回来的结果，我们这里返回一个Bitmap。具体的下载实现代码如下：

/** * 网络缓存的工具类 * * @author ZHY * */ public class NetCacheUtils{ private LocalCacheUtils localCacheUtils;private MemoryCacheUtils memoryCacheUtils; public NetCacheUtils() { localCacheUtils = new LocalCacheUtils();memoryCacheUtils = new MemoryCacheUtils(); } /** * 从网络下载图片 * * @param ivPic *@param url */ public void getBitmapFromNet(ImageView ivPic, String url) {// 访问网络的操作一定要在子线程中进行，采用异步任务实现 MyAsyncTask task = new MyAsyncTask(); task.execute(ivPic, url); } /** * 第一个泛型--异步任务执行的时候，通过execute传过来的参数；第二个泛型--更新进度； 第三个泛型--异步任务执行以后返回的结果 * * @author ZHY * */ private class MyAsyncTask extends AsyncTask { private ImageView ivPic; private String url; // 耗时任务执行之前--主线程@Override protected void onPreExecute() { super.onPreExecute(); } // 后台执行的任务@Override protected Bitmap doInBackground(Object... params) { // 执行异步任务的时候，将URL传过来 ivPic = (ImageView) params[0]; url = (String) params[1]; Bitmap bitmap = downloadBitmap(url); // 为了保证ImageView控件和URL一一对应，给ImageView设定一个标记 ivPic.setTag(url);// 关联ivPic和URL return bitmap; }// 更新进度 --主线程 @Override protected void onProgressUpdate(Void... values) { super.onProgressUpdate(values); }// 耗时任务执行之后--主线程 @Override protected void onPostExecute(Bitmap result){ String mCurrentUrl = (String) ivPic.getTag(); if (url.equals(mCurrentUrl)){ ivPic.setImageBitmap(result); System.out.println("从网络获取图片"); // 从网络加载完之后，将图片保存到本地SD卡一份，保存到内存中一份 localCacheUtils.setBitmap2Local(url, result); // 从网络加载完之后，将图片保存到本地SD卡一份，保存到内存中一份 memoryCacheUtils.setBitmap2Memory(url, result);} } }/** * 下载网络图片 ** @param url * @return */private Bitmap downloadBitmap(String url){ HttpURLConnection conn = null;try { URL mURL = new URL(url); // 打开HttpURLConnection连接 conn = (HttpURLConnection) mURL.openConnection(); // 设置参数 conn.setConnectTimeout(5000); conn.setReadTimeout(5000); conn.setRequestMethod("GET"); // 开启连接 conn.connect(); // 获得响应码 int code = conn.getResponseCode();if (code == 200) { // 相应成功,获得网络返回来的输入流 InputStream is = conn.getInputStream(); // 图片的输入流获取成功之后，设置图片的压缩参数,将图片进行压缩 BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options(); options.inSampleSize = 2;// 将图片的宽高都压缩为原来的一半,在开发中此参数需要根据图片展示的大小来确定,否则可能展示的不正常 options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565;// 这个压缩的最小 // Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is); Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is, null, options);// 经过压缩的图片 return bitmap; } } catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } finally {// 断开连接 conn.disconnect(); } return null; } }

三、本地缓存

从网络加载完图片之后，将图片保存到本地SD卡中。在加载图片的时候，判断一下SD卡中是否有图片缓存，如果有，就直接从SD卡加载图片。本地缓存的工具类中有两个公共的方法，分别是向本地SD卡设置网络图片，获取SD卡中的图片。设置图片的时候采用键值对的形式进行存储，将图片的url作为键，作为文件的名字，图片的Bitmap作位值来保存。由于url含有特殊字符，不能直接作为图片的名字来存储，故采用url的MD5值作为文件的名字。

/*** 本地缓存* * @author ZHY* */public class LocalCacheUtils {/*** 文件保存的路径*/public static final String FILE_PATH = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath() + "/cache/pics";/*** 从本地SD卡获取网络图片，key是url的MD5值* * @param url* @return*/public Bitmap getBitmapFromLocal(String url) {try {String fileName = MD5Encoder.encode(url);File file = new File(FILE_PATH, fileName);if (file.exists()) {Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(new FileInputStream(file));return bitmap;}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return null;}/*** 向本地SD卡写网络图片* * @param url* @param bitmap*/public void setBitmap2Local(String url, Bitmap bitmap) {try {// 文件的名字String fileName = MD5Encoder.encode(url);// 创建文件流，指向该路径，文件名叫做fileNameFile file = new File(FILE_PATH, fileName);// file其实是图片，它的父级File是文件夹，判断一下文件夹是否存在，如果不存在，创建文件夹File fileParent = file.getParentFile();if (!fileParent.exists()) {// 文件夹不存在fileParent.mkdirs();// 创建文件夹}// 将图片保存到本地bitmap.compress(CompressFormat.JPEG, 100,new FileOutputStream(file));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}

四、内存缓存

内存缓存说白了就是在内存中保存一份图片集合，首先会想到HashMap这种键值对的形式来进行保存，以url作为key,bitmap作为value。但是在Java中这种默认的new对象的方式是强引用，JVM在进行垃圾回收的时候是不会回收强引用的，所以如果加载的图片过多的话，map会越来越大，很容易出现OOM异常。在Android2.3之前，还可以通过软引用或者弱引用来解决，但是Android2.3之后，Google官方便不再推荐软引用了，Google推荐我们使用LruCache。

在过去，我们经常会使用一种非常流行的内存缓存技术的实现，即软引用或弱引用 (SoftReference or WeakReference)。但是现在已经不再推荐使用这种方式了，因为从 Android 2.3 (API Level 9)开始，垃圾回收器会更倾向于回收持有软引用或弱引用的对象，这让软引用和弱引用变得不再可靠。另外，Android 3.0 (API Level 11)中，图片的数据会存储在本地的内存当中，因而无法用一种可预见的方式将其释放，这就有潜在的风险造成应用程序的内存溢出并崩溃。

为了能够选择一个合适的缓存大小给LruCache, 有以下多个因素应该放入考虑范围内，例如：

你的设备可以为每个应用程序分配多大的内存？Android默认是16M。设备屏幕上一次最多能显示多少张图片？有多少图片需要进行预加载，因为有可能很快也会显示在屏幕上？你的设备的屏幕大小和分辨率分别是多少？一个超高分辨率的设备（例如 Galaxy Nexus) 比起一个较低分辨率的设备（例如 Nexus S），在持有相同数量图片的时候，需要更大的缓存空间。图片的尺寸和大小，还有每张图片会占据多少内存空间。图片被访问的频率有多高？会不会有一些图片的访问频率比其它图片要高？如果有的话，你也许应该让一些图片常驻在内存当中，或者使用多个LruCache 对象来区分不同组的图片。你能维持好数量和质量之间的平衡吗？有些时候，存储多个低像素的图片，而在后台去开线程加载高像素的图片会更加的有效。以上是Google对LruCache的描述，其实LruCache的使用非常简单，跟Map非常相近，只是在创建LruCache对象的时候需要指定它的最大允许内存，一般设置为当前应用程序的最大运行内存的八分之一即可。

/*** 内存缓存* * @author ZHY* */public class MemoryCacheUtils {/** 由于map默认是强引用，所有在JVM进行垃圾回收的时候不会回收map的引用*/// private HashMap<string, bitmap=""> map = new HashMap<string, bitmap="">();// 软引用的实例,在内存不够时，垃圾回收器会优先考虑回收// private HashMap<string, bitmap="">> mSoftReferenceMap = new// HashMap<string, bitmap="">>();// LruCacheprivate LruCache<string, bitmap=""> lruCache;public MemoryCacheUtils() {// lruCache最大允许内存一般为Android系统分给每个应用程序内存大小（默认Android系统给每个应用程序分配16兆内存）的八分之一（推荐）// 获得当前应用程序运行的内存大小long mCurrentMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();int maxSize = (int) (mCurrentMemory / 8);// 给LruCache设置最大的内存lruCache = new LruCache<string, bitmap="">(maxSize) {@Overrideprotected int sizeOf(String key, Bitmap value) {// 获取每张图片所占内存的大小// 计算方法是：图片显示的宽度的像素点乘以高度的像素点int byteCount = value.getRowBytes() * value.getHeight();// 获取图片占用内存大小return byteCount;}};}/*** 从内存中读取Bitmap* * @param url* @return*/public Bitmap getBitmapFromMemory(String url) {// Bitmap bitmap = map.get(url);// SoftReference<bitmap> softReference = mSoftReferenceMap.get(url);// Bitmap bitmap = softReference.get();// 软引用在Android2.3以后就不推荐使用了，Google推荐使用lruCache// LRU--least recently use// 最近最少使用,将内存控制在一定的大小内，超过这个内存大小，就会优先释放最近最少使用的那些东东Bitmap bitmap = lruCache.get(url);return bitmap;}/*** 将图片保存到内存中* * @param url* @param bitmap*/public void setBitmap2Memory(String url, Bitmap bitmap) {// 向内存中设置，key,value的形式，首先想到HashMap// map.put(url, bitmap);// 保存软引用到map中// SoftReference<bitmap> mSoftReference = new// SoftReference<bitmap>(bitmap);// mSoftReferenceMap.put(url, mSoftReference);lruCache.put(url, bitmap);}}</bitmap></bitmap></bitmap></string,></string,></string,></string,></string,></string,>

好了。现在三级缓存策略封装完毕，接下来定制我们自己的BitmapUtils

/*** 自定义的加载图片的工具类，类似于Xutils中的BitmapUtil，在实际使用中，一般使用BitmapUtil，为了理解三级缓存，* 这里模拟BitmapUtil自定义了CustomBitmapUtil* * @author ZHY* */public class CustomBitmapUtils {private Bitmap bitmap;private NetCacheUtils netCacheUtils;private LocalCacheUtils localCacheUtils;private MemoryCacheUtils memoryCacheUtils;public CustomBitmapUtils() {netCacheUtils = new NetCacheUtils();localCacheUtils = new LocalCacheUtils();memoryCacheUtils = new MemoryCacheUtils();}/*** 加载图片，将当前URL对应的图片显示到ivPic的控件上* * @param ivPic* ImageView控件* @param url* 图片的地址*/public void display(ImageView ivPic, String url) {// 设置默认显示的图片ivPic.setImageResource(R.drawable.ic_launcher);// 1、内存缓存bitmap = memoryCacheUtils.getBitmapFromMemory(url);if (bitmap != null) {ivPic.setImageBitmap(bitmap);System.out.println("从内存缓存中加载图片");return;}// 2、本地磁盘缓存bitmap = localCacheUtils.getBitmapFromLocal(url);if (bitmap != null) {ivPic.setImageBitmap(bitmap);System.out.println("从本地SD卡加载的图片");memoryCacheUtils.setBitmap2Memory(url, bitmap);// 将图片保存到内存return;}// 3、网络缓存netCacheUtils.getBitmapFromNet(ivPic, url);/** 从网络获取图片之后，将图片保存到手机SD卡中，在进行图片展示的时候，优先从SD卡中读取缓存,key是图片的URL的MD5值，* value是保存的图片bitmap*/}}

在mainActivity中使用ListView加载网络图片

/*** Android中三级缓存--网络缓存-本地缓存-内存缓存* * @author ZHY* */public class MainActivity extends Activity {private ListView list;private Button btn;private CustomBitmapUtils utils;private static final String BASE_URL = "http://192.168.0.148:8080/pics";// 初始化一些网络图片String[] urls = { BASE_URL + "/1.jpg", BASE_URL + "/2.jpg",BASE_URL + "/3.jpg", BASE_URL + "/4.jpg", BASE_URL + "/5.jpg",BASE_URL + "/6.jpg", BASE_URL + "/7.jpg", BASE_URL + "/8.jpg",BASE_URL + "/9.jpg", BASE_URL + "/10.jpg", BASE_URL + "/11.jpg",BASE_URL + "/12.jpg", BASE_URL + "/13.jpg", BASE_URL + "/14.jpg",BASE_URL + "/15.jpg", BASE_URL + "/16.jpg", BASE_URL + "/17.jpg",BASE_URL + "/18.jpg", BASE_URL + "/19.jpg", BASE_URL + "/20.jpg",BASE_URL + "/21.jpg", BASE_URL + "/22.jpg", BASE_URL + "/23.jpg",BASE_URL + "/24.jpg", BASE_URL + "/25.jpg", BASE_URL + "/26.jpg",BASE_URL + "/27.jpg", BASE_URL + "/28.jpg", BASE_URL + "/29.jpg",BASE_URL + "/30.jpg" };@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);list = (ListView) findViewById(R.id.list);btn = (Button) findViewById(R.id.btn_load);utils = new CustomBitmapUtils();// 加载网络图片btn.setOnClickListener(new OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View v) {MyAdapter adapter = new MyAdapter();list.setAdapter(adapter);}});}class MyAdapter extends BaseAdapter {@Overridepublic int getCount() {return urls.length;}@Overridepublic String getItem(int position) {return urls[position];}@Overridepublic long getItemId(int position) {return position;}@Overridepublic View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {ViewHolder holder;if (convertView == null) {convertView = View.inflate(MainActivity.this,R.layout.item_list, null);holder = new ViewHolder();holder.ivPic = (ImageView) convertView.findViewById(R.id.iv);convertView.setTag(holder);} else {holder = (ViewHolder) convertView.getTag();}utils.display(holder.ivPic, urls[position]);return convertView;}class ViewHolder {ImageView ivPic;}}}

运行的结果如下：

程序第一次运行，日志打印如下