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：

<pre name="code" class="java">/**
* 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;
}
}

</pre><p></p><pre>

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<String, Bitmap> map = new HashMap<String, Bitmap>();
// 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<String, SoftReference<Bitmap>> mSoftReferenceMap = new
// HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();
// LruCache
private LruCache<String, Bitmap> 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<String, Bitmap>(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<Bitmap> 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<Bitmap> mSoftReference = new
// SoftReference<Bitmap>(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;
}
}
}

运行的结果如下：

程序第一次运行，日志打印如下



之后将图片缓存在SD卡中，从本地加载图片



然后将图片缓存到内存，从内存加载图片



OK，到目前为止，Android中图片的三级缓存原理就都介绍完了，我自己本人受益匪浅，希望能够帮助到需要的朋友。需要源码的请点击如下链接进行下载。

源码下载