Android中图片的三级缓存策略

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<Object, Void, Bitmap> {        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fileName            File 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 map = new HashMap();    // 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> mSoftReferenceMap = new    // HashMap>();    // LruCache    private LruCache 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(maxSize) {            @Override            protected 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 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 mSoftReference = new        // SoftReference(bitmap);        // mSoftReferenceMap.put(url, mSoftReference);        lruCache.put(url, bitmap);    }}

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" };    @Override    protected 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() {            @Override            public void onClick(View v) {                MyAdapter adapter = new MyAdapter();                list.setAdapter(adapter);            }        });    }    class MyAdapter extends BaseAdapter {        @Override        public int getCount() {            return urls.length;        }        @Override        public String getItem(int position) {            return urls[position];        }        @Override        public long getItemId(int position) {            return position;        }        @Override        public 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;        }    }}

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