android中圖片的三級緩衝cache策略(記憶體/檔案/網路)

1.簡介
現在android應用中不可避免的要使用圖片，有些圖片是可以變化的，需要每次啟動時從網路拉取，這種情境在有廣告位的應用以及純圖片應用（比如百度美拍）中比較多。

現在有一個問題：假如每次啟動的時候都從網路拉取圖片的話，勢必會消耗很多流量。在當前的狀況下，對於非wifi使用者來說，流量還是很貴的，一個很耗流量的應用，其使用者數量級肯定要受到影響。當然，我想，向百度美拍這樣的應用，必然也有其內部的圖片緩衝策略。總之，圖片緩衝是很重要而且是必須的。

2.圖片緩衝的原理
實現圖片緩衝也不難，需要有相應的cache策略。這裡我採用 記憶體-檔案-網路 三層cache機制，其中記憶體緩衝包括強引用緩衝和軟引用緩衝（SoftReference），其實網路不算cache，這裡姑且也把它划到緩衝的階層中。當根據url向網路拉取圖片的時候，先從記憶體中找，如果記憶體中沒有，再從快取檔案中尋找，如果快取檔案中也沒有，再從網路上通過http請求拉取圖片。在索引值對（key-value）中，這個圖片緩衝的key是圖片url的hash值，value就是bitmap。所以，按照這個邏輯，只要一個url被下載過，其圖片就被緩衝起來了。

關於Java中對象的軟引用（SoftReference），如果一個對象具有軟引用，記憶體空間足夠，垃 圾回收器就不會回收它；如果記憶體空間不足了，就會回收這些對象的記憶體。只要記憶體回收行程沒有回收它，該對象就可以被程式使用。軟引用可用來實現記憶體敏感的高 速緩衝。使用軟引用能防止記憶體泄露，增強程式的健壯性。

從代碼上來說，採用一個ImageManager來負責圖片的管理和緩衝，函數介面為public void loadBitmap(String url, Handler handler) ；其中url為要下載的圖片地址，handler為圖片下載成功後的回調，在handler中處理message，而message中包含了圖片的資訊以及bitmap對象。ImageManager中使用的ImageMemoryCache（記憶體緩衝）、ImageFileCache（檔案快取）以及LruCache（最近最久未使用緩衝）會在後續文章中介紹。

3.代碼ImageManager.java 複製代碼 代碼如下:/*
* 圖片管理
* 非同步擷取圖片，直接調用loadImage()函數，該函數自己判斷是從緩衝還是網路載入
* 同步擷取圖片，直接調用getBitmap()函數，該函數自己判斷是從緩衝還是網路載入
* 僅從本地擷取圖片，調用getBitmapFromNative()
* 僅從網路載入圖片，調用getBitmapFromHttp()
*
*/
public class ImageManager implements IManager
{
private final static String TAG = "ImageManager";

private ImageMemoryCache imageMemoryCache; //記憶體緩衝

private ImageFileCache imageFileCache; //檔案快取

//正在下載的image列表
public static HashMap<String, Handler> ongoingTaskMap = new HashMap<String, Handler>();

//等待下載的image列表
public static HashMap<String, Handler> waitingTaskMap = new HashMap<String, Handler>();

//同時下載圖片的線程個數
final static int MAX_DOWNLOAD_IMAGE_THREAD = 4;

private final Handler downloadStatusHandler = new Handler(){
public void handleMessage(Message msg)
{
startDownloadNext();
}
};

public ImageManager()
{
imageMemoryCache = new ImageMemoryCache();
imageFileCache = new ImageFileCache();
}

/**
* 擷取圖片，多線程的入口
*/
public void loadBitmap(String url, Handler handler)
{
//先從記憶體緩衝中擷取，取到直接載入
Bitmap bitmap = getBitmapFromNative(url);
if (bitmap != null)
{
Logger.d(TAG, "loadBitmap:loaded from native");
Message msg = Message.obtain();
Bundle bundle = new Bundle();
bundle.putString("url", url);
msg.obj = bitmap;
msg.setData(bundle);
handler.sendMessage(msg);
}
else
{
Logger.d(TAG, "loadBitmap:will load by network");
downloadBmpOnNewThread(url, handler);
}
}
/**
* 新起線程下載圖片
*/
private void downloadBmpOnNewThread(final String url, final Handler handler)
{
Logger.d(TAG, "ongoingTaskMap'size=" + ongoingTaskMap.size());

if (ongoingTaskMap.size() >= MAX_DOWNLOAD_IMAGE_THREAD)
{
synchronized (waitingTaskMap)
{
waitingTaskMap.put(url, handler);
}
}
else
{
synchronized (ongoingTaskMap)
{
ongoingTaskMap.put(url, handler);
}
new Thread()
{
public void run()
{
Bitmap bmp = getBitmapFromHttp(url);
// 不論下載是否成功，都從下載隊列中移除,再由商務邏輯判斷是否重新下載
// 下載圖片使用了httpClientRequest，本身已經帶了重連機制
synchronized (ongoingTaskMap)
{
ongoingTaskMap.remove(url);
}

if(downloadStatusHandler != null)
{
downloadStatusHandler.sendEmptyMessage(0);

}
Message msg = Message.obtain();
msg.obj = bmp;
Bundle bundle = new Bundle();
bundle.putString("url", url);
msg.setData(bundle);

if(handler != null)
{
handler.sendMessage(msg);
}
}
}.start();
}
}
/**
* 依次從記憶體，快取檔案，網路上載入單個bitmap,不考慮線程的問題
*/
public Bitmap getBitmap(String url)
{
// 從記憶體緩衝中擷取圖片
Bitmap bitmap = imageMemoryCache.getBitmapFromMemory(url);
if (bitmap == null)
{
// 檔案快取中擷取
bitmap = imageFileCache.getImageFromFile(url);
if (bitmap != null)
{
// 添加到記憶體緩衝
imageMemoryCache.addBitmapToMemory(url, bitmap);
}
else
{
// 從網路擷取
bitmap = getBitmapFromHttp(url);
}
}
return bitmap;
}

/**
* 從記憶體或者快取檔案中擷取bitmap
*/
public Bitmap getBitmapFromNative(String url)
{
Bitmap bitmap = null;
bitmap = imageMemoryCache.getBitmapFromMemory(url);

if(bitmap == null)
{
bitmap = imageFileCache.getImageFromFile(url);
if(bitmap != null)
{
// 添加到記憶體緩衝
imageMemoryCache.addBitmapToMemory(url, bitmap);
}
}
return bitmap;
}

/**
* 通過網路下載圖片,與線程無關
*/
public Bitmap getBitmapFromHttp(String url)
{
Bitmap bmp = null;

try
{
byte[] tmpPicByte = getImageBytes(url);

if (tmpPicByte != null)
{
bmp = BitmapFactory.decodeByteArray(tmpPicByte, 0,
tmpPicByte.length);
}
tmpPicByte = null;
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}

if(bmp != null)
{
// 添加到檔案快取
imageFileCache.saveBitmapToFile(bmp, url);
// 添加到記憶體緩衝
imageMemoryCache.addBitmapToMemory(url, bmp);
}
return bmp;
}

/**
* 下載連結的圖片資源
*
* @param url
*
* @return 圖片
*/
public byte[] getImageBytes(String url)
{
byte[] pic = null;
if (url != null && !"".equals(url))
{
Requester request = RequesterFactory.getRequester(
Requester.REQUEST_REMOTE, RequesterFactory.IMPL_HC);
// 執行請求
MyResponse myResponse = null;
MyRequest mMyRequest;
mMyRequest = new MyRequest();
mMyRequest.setUrl(url);
mMyRequest.addHeader(HttpHeader.REQ.ACCEPT_ENCODING, "identity");
InputStream is = null;
ByteArrayOutputStream baos = null;
try {
myResponse = request.execute(mMyRequest);
is = myResponse.getInputStream().getImpl();
baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] b = new byte[512];
int len = 0;
while ((len = is.read(b)) != -1)
{
baos.write(b, 0, len);
baos.flush();
}
pic = baos.toByteArray();
Logger.d(TAG, "icon bytes.length=" + pic.length);
}
catch (Exception e3)
{
e3.printStackTrace();
try
{
Logger.e(TAG,
"download shortcut icon faild and responsecode="
+ myResponse.getStatusCode());
}
catch (Exception e4)
{
e4.printStackTrace();
}
}
finally
{
try
{
if (is != null)
{
is.close();
is = null;
}
}
catch (Exception e2)
{
e2.printStackTrace();
}
try
{
if (baos != null)
{
baos.close();
baos = null;
}
}
catch (Exception e2)
{
e2.printStackTrace();
}
try
{
request.close();
}
catch (Exception e1)
{
e1.printStackTrace();
}
}
}
return pic;
}

/**
* 取出等待隊列第一個任務，開始下載
*/
private void startDownloadNext()
{
synchronized(waitingTaskMap)
{
Logger.d(TAG, "begin start next");
Iterator iter = waitingTaskMap.entrySet().iterator();

while (iter.hasNext())
{

Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
Logger.d(TAG, "WaitingTaskMap isn't null,url=" + (String)entry.getKey());

if(entry != null)
{
waitingTaskMap.remove(entry.getKey());
downloadBmpOnNewThread((String)entry.getKey(), (Handler)entry.getValue());
}
break;
}
}
}

public String startDownloadNext_ForUnitTest()
{
String urlString = null;
synchronized(waitingTaskMap)
{
Logger.d(TAG, "begin start next");
Iterator iter = waitingTaskMap.entrySet().iterator();

while (iter.hasNext())
{
Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
urlString = (String)entry.getKey();
waitingTaskMap.remove(entry.getKey());
break;
}
}
return urlString;
}

/**
* 圖片變為圓角
* @param bitmap:傳入的bitmap
* @param pixels：圓角的度數，值越大，圓角越大
* @return bitmap:加入圓角的bitmap
*/
public static Bitmap toRoundCorner(Bitmap bitmap, int pixels)
{
if(bitmap == null)
return null;
Bitmap output = Bitmap.createBitmap(bitmap.getWidth(), bitmap.getHeight(), Config.ARGB_8888);
Canvas canvas = new Canvas(output);
final int color = 0xff424242;
final Paint paint = new Paint();
final Rect rect = new Rect(0, 0, bitmap.getWidth(), bitmap.getHeight());
final RectF rectF = new RectF(rect);
final float roundPx = pixels;
paint.setAntiAlias(true);
canvas.drawARGB(0, 0, 0, 0);
paint.setColor(color);
canvas.drawRoundRect(rectF, roundPx, roundPx, paint);
paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(Mode.SRC_IN));
canvas.drawBitmap(bitmap, rect, rect, paint);
return output;
}

public byte managerId()
{
return IMAGE_ID;
}
}