Android-Studio-圖片三級緩存

爲什麼要使用三級緩存

• 如今的 Android App 經常會需要網絡交互，通過網絡獲取圖片是再正常不過的事了
• 假如每次啓動的時候都從網絡拉取圖片的話，勢必會消耗很多流量。在當前的狀況下，對於非wifi用戶來說，流量還是很貴的，一個很耗流量的應用，其用戶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絡獲取，流量的浪費可想而知
• 所以提出三級緩存策略，通過網絡、本地、內存三級緩存圖片，來減少不必要的網絡交互，避免浪費流量

什麼是三級緩存

• 網絡緩存, 不優先加載, 速度慢,浪費流量
• 本地緩存, 次優先加載, 速度快
• 內存緩存, 優先加載, 速度最快

三級緩存原理

• 首次加載 Android App 時，肯定要通過網絡交互來獲取圖片，之後我們可以將圖片保存至本地SD卡和內存中
• 之後運行 App 時，優先訪問內存中的圖片緩存，若內存中沒有，則加載本地SD卡中的圖片
• 總之，只在初次訪問新內容時，才通過網絡獲取圖片資源

具體實現及代碼

1. 自定義的圖片緩存工具類（MyBitmapUtils）

• 通過new MyBitmapUtils().display(ImageView ivPic, String url) 提供給外部方法進行圖片緩存的接口
• 參數含義：ivPic 用於顯示圖片的ImageView，url 獲取圖片的網絡地址

    /**
     * 自定義的BitmapUtils,實現三級緩存
     */
    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;
            //內存緩存
            bitmap=mMemoryCacheUtils.getBitmapFromMemory(url);
            if (bitmap!=null){
                ivPic.setImageBitmap(bitmap);
                System.out.println("從內存獲取圖片啦.....");
                return;
            }

            //本地緩存
            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,保存至內存中
                mMemoryCacheUtils.setBitmapToMemory(url,bitmap);
                return;
            }
            //網絡緩存
            mNetCacheUtils.getBitmapFromNet(ivPic,url);
        }
    }

2. 網絡緩存（NetCacheUtils）

• 網絡緩存中主要用到了AsyncTask來進行異步數據的加載
• 簡單來說，AsyncTask可以看作是一個對handler和線程池的封裝，通常，AsyncTask主要用於數據簡單時，handler+thread主要用於數據量多且複雜時，當然這也不是必須的，仁者見仁智者見智
• 同時，爲了避免內存溢出的問題，我們可以在獲取網絡圖片後。對其進行圖片壓縮

    /**
     * 三級緩存之網絡緩存
     */
    public class NetCacheUtils {

        private LocalCacheUtils mLocalCacheUtils;
        private MemoryCacheUtils mMemoryCacheUtils;

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

        /**
         * 從網絡下載圖片
         * @param ivPic 顯示圖片的imageview
         * @param url   下載圖片的網絡地址
         */
        public void getBitmapFromNet(ImageView ivPic, String url) {
            new BitmapTask().execute(ivPic, url);//啓動AsyncTask

        }

        /**
         * AsyncTask就是對handler和線程池的封裝
         * 第一個泛型:參數類型
         * 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,存在於子線程中
             * @param params
             * @return
             */
            @Override
            protected Bitmap doInBackground(Object[] params) {
                ivPic = (ImageView) params[0];
                url = (String) params[1];

                return downLoadBitmap(url);
            }

            /**
             * 更新進度,在主線程中
             * @param values
             */
            @Override
            protected void onProgressUpdate(Void[] values) {
                super.onProgressUpdate(values);
            }

            /**
             * 耗時方法結束後執行該方法,主線程中
             * @param result
             */
            @Override
            protected void onPostExecute(Bitmap result) {
                if (result != null) {
                    ivPic.setImageBitmap(result);
                    System.out.println("從網絡緩存圖片啦.....");

                    //從網絡獲取圖片後,保存至本地緩存
                    mLocalCacheUtils.setBitmapToLocal(url, result);
                    //保存至內存中
                    mMemoryCacheUtils.setBitmapToMemory(url, result);

                }
            }
        }

        /**
         * 網絡下載圖片
         * @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;//寬高壓縮爲原來的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. 本地緩存（LocalCacheUtils）

• 在初次通過網絡獲取圖片後，我們可以在本地SD卡中將圖片保存起來
• 可以使用MD5加密圖片的網絡地址，來作爲圖片的名稱保存

    /**
     * 三級緩存之本地緩存
     */
    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當做文件名,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;
        }

        /**
         * 從網絡獲取圖片後,保存至本地緩存
         * @param url
         * @param bitmap
         */
        public void setBitmapToLocal(String url,Bitmap bitmap){
            try {
                String fileName = MD5Encoder.encode(url);//把圖片的url當做文件名,並進行MD5加密
                File file=new File(CACHE_PATH,fileName);

                //通過得到文件的父文件,判斷父文件是否存在
                File parentFile = file.getParentFile();
                if (!parentFile.exists()){
                    parentFile.mkdirs();
                }

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

        }
    }

4. 內存緩存（MemoryCacheUtils）

• 這是本文中最重要且需要重點介紹的部分
• 進行內存緩存，就一定要注意一個問題，那就是內存溢出（OutOfMemory）
• 爲什麼會造成內存溢出？

  • Android 虛擬機默認分配給每個App 16M的內存空間，真機會比16M大，但任會出現內存溢出的情況

  • Android 系統在加載圖片時是解析每一個像素的信息，再把每一個像素全部保存至內存中

  • 圖片大小 = 圖片的總像素 * 每個像素佔用的大小

    單色圖：每個像素佔用1/8個字節，16色圖：每個像素佔用1/2個字節，256色圖：每個像素佔用1個字節，24位圖：每個像素佔用3個字節（常見的rgb構成的圖片）

  • 例如一張1920x1080的JPG圖片，在Android 系統中是以ARGB格式解析的，即一個像素需佔用4個字節，圖片的大小=1920x1080x4=7M

• 實現方法：
  • 通過 HashMap<String,Bitmap>鍵值對的方式保存圖片，key爲地址，value爲圖片對象，但因是強引用對象，很容易造成內存溢出，可以嘗試SoftReference軟引用對象
  • 通過 HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>SoftReference 爲軟引用對象（GC垃圾回收會自動回收軟引用對象），但在Android2.3+後，系統會優先考慮回收弱引用對象，官方提出使用LruCache
  • 通過 LruCache<String,Bitmap> least recentlly use 最少最近使用算法
    會將內存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

    /**
     * 三級緩存之內存緩存
     */
    public class MemoryCacheUtils {

        // private HashMap<String,Bitmap> mMemoryCache=new HashMap<>();//1.因爲強引用,容易造成內存溢出，所以考慮使用下面弱引用的方法
        // private HashMap<String, SoftReference<Bitmap>> mMemoryCache = new HashMap<>();//2.因爲在Android2.3+後,系統會優先考慮回收弱引用對象,官方提出使用LruCache
        private LruCache<String,Bitmap> mMemoryCache;

        public MemoryCacheUtils(){
            long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory()/8;//得到手機最大允許內存的1/8,即超過指定內存,則開始回收
            //需要傳入允許的內存最大值,虛擬機默認內存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;
                }
            };

        }

        /**
         * 從內存中讀圖片
         * @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;

        }

        /**
         * 往內存中寫圖片
         * @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);
        }
    }