SDWebImage 實現原理

SDWebImage 是一個優秀的第三方開源庫支持異步的圖片下載+緩存

爲什麼要用 SDWebImage

• 健全的Category
• SDWebImagePrefetcher預加載
• 獨立的下載模塊/緩存模塊
• 異步下載,一行代碼調用,幾乎無需配置
• 默認硬盤和內存緩存,自動管理
• 支持 WebP Gif格式
• 有防止重複下載,下載失敗重試等靈活的設置

缺點

• 因緩存的圖片數據已解碼，故佔用空間變大(這個也算不上缺點)

主要的幾個分類

• SDWebImageDownloader
  -負責集中創建和管理DownloaderOperation
• SDWebImageDownloaderOperation
  -每一個下載請求都是單獨的DownloaderOperation
• SDImageCache
  -SDImageCache緩存分內存層面和硬盤層面兩個部分。
  -內存層相當於緩存器，以Key-Value的形式存儲圖片。當內存不夠的時候會清除所有緩存圖片。
  -用搜索文件系統的方式做管理，文件替換方式是以時間爲單位，剔除時間大於一週的圖片文件。
  -當SDWebImageManager向SDImageCache要資源時，先搜索內存層面的數據，如果有直接返回，沒有的話去訪問磁盤，將圖片從磁盤讀取出來，然後做Decoder，將圖片對象放到內存層面做備份，再返回調用層。
• SDWebImageManager
  -最核心的圖片操作管理類：
  -最外層是一個SDWebImageManager單例工具類管理另外兩個單例類，一個是作下載處理的SDWebImageDownloader，它管理多個下載操作SDWebImageDownloaderOperation，一個作緩存處理的SDImageCache。
  大體執行過程：當我們需要下載圖片時，先讓SDImageCache從緩存中找，如果找不到就異步從硬盤中讀取圖片，如果讀取到就將圖片緩存到內存並回調給SDWebImageManager，如果找不到就讓SDWebImageDownloader執行下載操作，在 SDWebImageDownloaderOperation 單個圖片的下載操作中利用 NSURLConnection 執行下載，實現代理監聽下載進度等，下載完成後交給SDWebImageDecoder 圖片異步解碼，完成後回調給SDWebImageDownloader，再回調給SDWebImageManager，再讓SDImageCache去執行內存和磁盤（異步）的緩存操作。
• SDWebImageDecoder
  -解壓縮，由於UIImage的imageWithData函數是每次畫圖的時候纔將Data解壓成ARGB的圖像，
  -所以在每次畫圖的時候，會有一個解壓操作，這樣效率很低，但是隻有瞬時的內存需求。
  -爲了提高效率通過SDWebImageDecoder將包裝在Data下的資源解壓，然後畫在另外一張圖片上，這樣這張新圖片就不再需要重複解壓了。這種做法是典型的空間換時間的做法。
• UIImageView+WebCache
  -常用方法類
• SDWebImagePrefetcher
  -預先下載圖片
• UIView+WebCacheOperation
  -緩存的Operation處理

核心結構

實現的具體過程：

實現緩存的邏輯圖

UIImageView+WebCache:

1. 入口setImageWithURL:placeholderImage:options:會先把 placeholderImage顯示，然後SDWebImageManager根據 URL 開始處理圖片。
2. 進入SDWebImageManager-downloadWithURL:delegate:options:userInfo:交給 SDImageCache從緩存查找圖片是否已經下載 queryDiskCacheForKey:delegate:userInfo:.
3. 先從內存圖片緩存查找是否有圖片，如果內存中已經有圖片緩存SDImageCacheDelegate 回調 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo: 到 SDWebImageManager。
4. SDWebImageManagerDelegate回調 webImageManager:didFinishWithImage:到 UIImageView+WebCache等前端展示圖片。
5. 如果內存緩存中沒有，生成 NSInvocationOperation添加到隊列開始從硬盤查找圖片是否已經緩存。
6. 根據 URLKey 在硬盤緩存目錄下嘗試讀取圖片文件。這一步是在 NSOperation 進行的操作，所以回主線程進行結果回調 notifyDelegate:。
7. 如果上一操作從硬盤讀取到了圖片，將圖片添加到內存緩存中（如果空閒內存過小，會先清空內存緩存）。SDImageCacheDelegate 回調 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo:。進而回調展示圖片。
8. 如果從硬盤緩存目錄讀取不到圖片，說明所有緩存都不存在該圖片，需要下載圖片，回調 imageCache:didNotFindImageForKey:userInfo:。
9. 共享或重新生成一個下載器SDWebImageDownloader開始下載圖片。
10. 圖片下載由NSURLConnection來做，實現相關 delegate 來判斷圖片下載中、下載完成和下載失敗。
11. connection:didReceiveData: 中利用 ImageIO 做了按圖片下載進度加載效果。
12. connectionDidFinishLoading: 數據下載完成後交給 SDWebImageDecoder 做圖片解碼處理。
13. 圖片解碼處理在一個NSOperationQueue完成，不會拖慢主線程 UI。如果有需要對下載的圖片進行二次處理，最好也在這裏完成，效率會好很多。
14. 在主線程notifyDelegateOnMainThreadWithInfo: 宣告解碼完成imageDecoder:didFinishDecodingImage:userInfo:回調給 SDWebImageDownloader。
15. imageDownloader:didFinishWithImage: 回調給SDWebImageManager告知圖片下載完成。
16. 通知所有的downloadDelegates下載完成，回調給需要的地方展示圖片。
17. 將圖片保存到SDImageCache中，內存緩存和硬盤緩存同時保存。寫文件到硬盤也在以單獨NSInvocationOperation完成，避免拖慢主線程。
18. SDImageCache在初始化的時候會註冊一些消息通知，在內存警告或退到後臺的時候清理內存圖片緩存，應用結束的時候清理過期圖片。
19. SDWebImagePrefetcher 可以預先下載圖片，方便後續使用。

技術點

SDWebImage爲了支持這些操作，主要使用了以下知識點：

1. dispatch_barrier_sync函數：該方法用於對操作設置屏幕，確保在執行完任務後纔會執行後續操作。該方法常用於確保類的線程安全性操作。
2. NSMutableURLRequest:用於創建一個網絡請求對象，我們可以根據需要來配置請求報頭等信息。
3. NSOperation及NSOperationQueue：操作隊列是Objective-C中一種高級的併發處理方法，現在它是基於GCD來實現的。相對於GCD來說，操作隊列的優點是可以取消在任務處理隊列中的任務，另外在管理操作間的依賴關係方面也容易一些。對SDWebImage中我們就看到了如何使用依賴將下載順序設置成後進先出的順序。
4. NSURLConnection：用於網絡請求及響應處理。在iOS7.0後，蘋果推出了一套新的網絡請求接口，即NSURLSession類。
5. 開啓一個後臺任務。
6. NSCache類：一個類似於集合的容器。它存儲key-value對，這一點類似於NSDictionary類。我們通常用使用緩存來臨時存儲短時間使用但創建昂貴的對象。重用這些對象可以優化性能，因爲它們的值不需要重新計算。另外一方面，這些對象對於程序來說不是緊要的，在內存緊張時會被丟棄。
7. 清理緩存圖片的策略：特別是最大緩存空間大小的設置。如果所有緩存文件的總大小超過這一大小，則會按照文件最後修改時間的逆序，以每次一半的遞歸來移除那些過早的文件，直到緩存的實際大小小於我們設置的最大使用空間。
8. 對圖片的解壓縮操作：這一操作可以查看SDWebImageDecoder.m中+decodedImageWithImage方法的實現。