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iOS 面试题:SDWebImgae底层原理分析

SDWebImage

是用于加载服务器图片库,对UIkit做了二次封装

一、SDWebImage的加载流程

SDWebImage加载流程.png
  • setImageWithURL:placeholderImage:options: 会先把placeholderImage 显示.
  • SDWebImageManager根据 URL 通过。SDWebImageManager-downloadWithURL:delegate:options:userInfo:,交给 SDImageCache 从内存内存缓存查找是否有图片,如果内存中已经有图片缓存,SDImageCacheDelegate 回调 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo:SDWebImageManager
  • 如果内存缓存中没有,生成 NSInvocationOperation添加到队列开始从硬盘缓存查找图片是否已经缓存。根据 URLKey 在硬盘缓存目录下尝试读取图片文件。这一步是在 NSOperation 进行的操作,所以回主线程进行结果回调 notifyDelegate:
  • 如果从硬盘缓存中查到了图片,则将图片添加到内存缓存中(如果空闲内存过小,会先清空内存缓存),进而回调展示图片。
  • 如果从缓存中找不到图片,执行回调方法 imageCache:didNotFindImageForKey:userInfo:。
  • 共享或重新生成一个下载器 SDWebImageDownloader开始下载图片。数据下载完成后交给 SDWebImageDecoder 做图片解码处理。
  • 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。
  • 在主线程 notifyDelegateOnMainThreadWithInfo: 宣告解码完成,imageDecoder:didFinishDecodingImage:userInfo:回调给 SDWebImageDownloaderimageDownloader:didFinishWithImage: 回调给 SDWebImageManager 告知图片下载完成。
  • 通知所有的downloadDelegates下载完成,回调给需要的地方展示图片。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。
  • 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。

一、SDWebImage的图片缓存

图片下载完成后,SDWebImage提供了对图片进行了缓存,主要由SDImageCache完成。该类负责处理内存缓存以及一个可选的磁盘缓存,其中磁盘缓存的写操作是异步的,不会对UI造成影响。
SDImageCache是继承自NSCache,之所以继承,是因为NSCache是系统管理的,开发者不能去管理缓存

图片缓存分为内存缓存和磁盘缓存

1.内存缓存的处理由NSCache对象实现,NSCache类似一个集合的容器,它存储key-value对,类似于nsdictionary类,我们通常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新能,同时这些对象对于程序来说不是紧要的,如果内存紧张就会自动释放。

2.磁盘缓存的处理使用NSFileManager对象实现,图片存储的位置位于cache文件夹,另外SDImageCache还定义了一个串行队列来异步存储图片。

3.SDImageCache提供了大量方法来缓存、获取、移除及清空图片。对于图片的索引,我们通过一个key来索引,在内存中,我们将其作为NSCache的key值,而在磁盘中,我们用这个key值作为图片的文件名,对于一个远程下载的图片其url实作为这个key的最佳选择。

2、存储图片

先在内存中放置一份缓存,如果需要缓存到磁盘,将磁盘缓存操作作为一个task放到串行队列中处理,会先检查图片格式是jpeg还是png,将其转换为响应的图片数据,最后吧数据写入磁盘中(文件名是对key值做MD5后的串)。

3、查询图片

内存和磁盘查询图片API:

 - (UIImage *)imageFromMemoryCacheForKey:(NSString *)key;
 - (UIImage *)imageFromDiskCacheForKey:(NSString *)key;

查看本地是否存在key指定的图片,使用一下API:

  • (NSOperation *)queryDiskCacheForKey:(NSString *)key done:(SDWebImageQueryCompletedBlock)doneBlock;
    4、移除图片

移除图片API:

- (void)removeImageForKey:(NSString *)key;
- (void)removeImageForKey:(NSString *)key withCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;
- (void)removeImageForKey:(NSString *)key fromDisk:(BOOL)fromDisk;
- (void)removeImageForKey:(NSString *)key fromDisk:(BOOL)fromDisk withCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;

5、清理图片(磁盘)

清空磁盘图片可以选择完全清空和部分清空,完全清空就是吧缓存文件夹删除。

  • (void)clearDisk;
  • (void)clearDiskOnCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;
    部分清理 会根据设置的一些参数移除部分文件,主要有两个指标:文件的缓存有效期(maxCacheAge:默认是1周)和最大缓存空间大小(maxCacheSize:如果所有文件大小大于最大值,会按照文件最后修改时间的逆序,以每次一半的递归来移除哪些过早的文件,知道缓存文件总大小小于最大值),具体代码参考- (void)cleanDiskWithCompletionBlock;

6、小结

SDImageCache处理提供以上API,还提供了获取缓存大小,缓存中图片数量等API,
常用的接口和属性:

  (1)-getSize  :获得硬盘缓存的大小

  (2)-getDiskCount : 获得硬盘缓存的图片数量

  (3)-clearMemory  : 清理所有内存图片

  (4)- removeImageForKey:(NSString *)key  系列的方法 : 从内存、硬盘按要求指定清除图片

  (5)maxMemoryCost  :  保存在存储器中像素的总和

  (6)maxCacheSize  :  最大缓存大小 以字节为单位。默认没有设置,也就是为0,而清理磁盘缓存的先决条件为self.maxCacheSize > 0,所以0表示无限制。

  (7)maxCacheAge : 在内存缓存保留的最长时间以秒为单位计算,默认是一周

一、SDWebImage的图片下载

  • SDWebImageDownloader图片下载器,负责图片异步下载,并对图片加载做了优化处理
  • 图片的下载操作放在一个NSOperationQueue并发操作队列中,队列默认最大并发数是6
  • 每个图片对应一些回调(下载进度,完成回调等),回调信息会存在downloader的URLCallbacks(一个字典,key是url地址,value是图片下载回调数组)中,URLCallbacks可能被多个线程访问,所以downloader把下载任务放在一个barrierQueue中,并设置屏障保证同一时间只有一个线程访问URLCallbacks。在创建回调URLCallbacks的block中创建了一个NSOperation并添加到NSOperationQueue中。
  • 每个图片下载都是一个operation类,创建后添加到一个队列中,SDWebimage定义了一个协议 SDWebImageOperation作为图片下载操作的基础协议,声明了一个cancel方法,用于取消操作。
 @protocol SDWebImageOperation <NSObject>
-(void)cancel;
 @end
  • 对于图片的下载,SDWebImageDownloaderOperation完全依赖于NSURLConnection类,继承和实现了NSURLConnectionDataDelegate协议的方法
connection:didReceiveResponse:
connection:didReceiveData:
connectionDidFinishLoading:
connection:didFailWithError:
connection:willCacheResponse:
connectionShouldUseCredentialStorage:
-connection:willSendRequestForAuthenticationChalleng
-connection:didReceiveData:方法,接受数据,创建一个CGImageSourceRef对象,在首次获取数据时(图片width,height),图片下载完成之前,使用CGImageSourceRef对象创建一个图片对象,经过缩放、解压操作生成一个UIImage对象供回调使用,同时还有下载进度处理。
注:缩放:SDWebImageCompat中SDScaledImageForKey函数
 解压:SDWebImageDecoder文件中decodedImageWithImage

SDWebImageDownloaderOption
1.继承自NSOperation类,没有简单实现main方法,而是采用更加灵活的start方法,以便自己管理下载的状态
2.start方法中创建了下载使用的NSURLConnections对象,开启了图片的下载,并抛出一个下载开始的通知,
3.小结:下载的核心是利用NSURLSession加载数据,每个图片的下载都有一个operation操作来完成,并将这些操作放到一个操作队列中,这样可以实现图片的并发下载。

SDWebImageDecoder(异步对图片进行解码)

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