Android LruCache技术原理

概述

记得在很早之前，我有写过一篇文章Android高效加载大图、多图解决方案，有效避免程序OOM，这篇文章是翻译自Android Doc的，其中防止多图OOM的核心解决思路就是使用LruCache技术。但LruCache只是管理了内存中图片的存储与释放，如果图片从内存中被移除的话，那么又需要从网络上重新加载一次图片，这显然非常耗时。对此，Google又提供了一套硬盘缓存的解决方案：DiskLruCache(非Google官方编写，但获得官方认证)。只可惜，Android Doc中并没有对DiskLruCache的用法给出详细的说明，而网上关于DiskLruCache的资料也少之又少，因此今天我准备专门写一篇博客来详细讲解DiskLruCache的用法，以及分析它的工作原理，这应该也是目前网上关于DiskLruCache最详细的资料了。

那么我们先来看一下有哪些应用程序已经使用了DiskLruCache技术。在我所接触的应用范围里，Dropbox、Twitter、网易新闻等都是使用DiskLruCache来进行硬盘缓存的，其中Dropbox和Twitter大多数人应该都没用过，那么我们就从大家最熟悉的网易新闻开始着手分析，来对DiskLruCache有一个最初的认识吧。

初探

相信所有人都知道，网易新闻中的数据都是从网络上获取的，包括了很多的新闻内容和新闻图片，如下图所示：

但是不知道大家有没有发现，这些内容和图片在从网络上获取到之后都会存入到本地缓存中，因此即使手机在没有网络的情况下依然能够加载出以前浏览过的新闻。而使用的缓存技术不用多说，自然是DiskLruCache了，那么首先第一个问题，这些数据都被缓存在了手机的什么位置呢？

其实DiskLruCache并没有限制数据的缓存位置，可以自由地进行设定，但是通常情况下多数应用程序都会将缓存的位置选择为 /sdcard/Android/data//cache 这个路径。选择在这个位置有两点好处：第一，这是存储在SD卡上的，因此即使缓存再多的数据也不会对手机的内置存储空间有任何影响，只要SD卡空间足够就行。第二，这个路径被Android系统认定为应用程序的缓存路径，当程序被卸载的时候，这里的数据也会一起被清除掉，这样就不会出现删除程序之后手机上还有很多残留数据的问题。

那么这里还是以网易新闻为例，它的客户端的包名是com.netease.newsreader.activity，因此数据缓存地址就应该是 /sdcard/Android/data/com.netease.newsreader.activity/cache ，我们进入到这个目录中看一下，结果如下图所示：

可以看到有很多个文件夹，因为网易新闻对多种类型的数据都进行了缓存，这里简单起见我们只分析图片缓存就好，所以进入到bitmap文件夹当中。然后你将会看到一堆文件名很长的文件，这些文件命名没有任何规则，完全看不懂是什么意思，但如果你一直向下滚动，将会看到一个名为journal的文件，如下图所示：

那么这些文件到底都是什么呢？看到这里相信有些朋友已经是一头雾水了，这里我简单解释一下。上面那些文件名很长的文件就是一张张缓存的图片，每个文件都对应着一张图片，而journal文件是DiskLruCache的一个日志文件，程序对每张图片的操作记录都存放在这个文件中，基本上看到journal这个文件就标志着该程序使用DiskLruCache技术了。

下载

好了，对DiskLruCache有了最初的认识之后，下面我们来学习一下DiskLruCache的用法吧。由于DiskLruCache并不是由Google官方编写的，所以这个类并没有被包含在Android API当中，我们需要将这个类从网上下载下来，然后手动添加到项目当中。DiskLruCache的源码在Google Source上，地址如下：

android.googlesource.com/platform/libcore/+/jb-mr2-release/luni/src/main/java/libcore/io/DiskLruCache.java

如果Google Source打不开的话，也可以点击这里下载DiskLruCache的源码。下载好了源码之后，只需要在项目中新建一个libcore.io包，然后将DiskLruCache.Java文件复制到这个包中即可。

打开缓存

这样的话我们就把准备工作做好了，下面看一下DiskLruCache到底该如何使用。首先你要知道，DiskLruCache是不能new出实例的，如果我们要创建一个DiskLruCache的实例，则需要调用它的open()方法，接口如下所示：

 
   [java] 
   view plain
   copy
    
 public static DiskLruCache open(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize)

open()方法接收四个参数，第一个参数指定的是数据的缓存地址，第二个参数指定当前应用程序的版本号，第三个参数指定同一个key可以对应多少个缓存文件，基本都是传1，第四个参数指定最多可以缓存多少字节的数据。

其中缓存地址前面已经说过了，通常都会存放在 /sdcard/Android/data//cache 这个路径下面，但同时我们又需要考虑如果这个手机没有SD卡，或者SD正好被移除了的情况，因此比较优秀的程序都会专门写一个方法来获取缓存地址，如下所示：

 
   [java] 
   view plain
   copy
    
   
 
   
 public File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) {  
     String cachePath;  
     if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(Environment.getExternalStorageState())  
             || !Environment.isExternalStorageRemovable()) {  
         cachePath = context.getExternalCacheDir().getPath();  
     } else {  
         cachePath = context.getCacheDir().getPath();  
     }  
     return new File(cachePath + File.separator + uniqueName);  
 }  

可以看到，当SD卡存在或者SD卡不可被移除的时候，就调用getExternalCacheDir()方法来获取缓存路径，否则就调用getCacheDir()方法来获取缓存路径。前者获取到的就是 /sdcard/Android/data//cache 这个路径，而后者获取到的是 /data/data//cache 这个路径。

接着又将获取到的路径和一个uniqueName进行拼接，作为最终的缓存路径返回。那么这个uniqueName又是什么呢？其实这就是为了对不同类型的数据进行区分而设定的一个唯一值，比如说在网易新闻缓存路径下看到的bitmap、object等文件夹。

接着是应用程序版本号，我们可以使用如下代码简单地获取到当前应用程序的版本号：

 
   [java] 
   view plain
   copy
    
   
 
   
 public int getAppVersion(Context context) {  
     try {  
         PackageInfo info = context.getPackageManager().getPackageInfo(context.getPackageName(), 0);  
         return info.versionCode;  
     } catch (NameNotFoundException e) {  
         e.printStackTrace();  
     }  
     return 1;  
 }  

需要注意的是，每当版本号改变，缓存路径下存储的所有数据都会被清除掉，因为DiskLruCache认为当应用程序有版本更新的时候，所有的数据都应该从网上重新获取。

后面两个参数就没什么需要解释的了，第三个参数传1，第四个参数通常传入10M的大小就够了，这个可以根据自身的情况进行调节。

因此，一个非常标准的open()方法就可以这样写：

 
   [java] 
   view plain
   copy
    
   
 
   
 DiskLruCache mDiskLruCache = null;  
 try {  
     File cacheDir = getDiskCacheDir(context, "bitmap");  
     if (!cacheDir.exists()) {  
         cacheDir.mkdirs();  
     }  
     mDiskLruCache = DiskLruCache.open(cacheDir, getAppVersion(context), 1, 10 * 1024 * 1024);  
 } catch (IOException e) {  
     e.printStackTrace();  
 }  

首先调用getDiskCacheDir()方法获取到缓存地址的路径，然后判断一下该路径是否存在，如果不存在就创建一下。接着调用DiskLruCache的open()方法来创建实例，并把四个参数传入即可。

有了DiskLruCache的实例之后，我们就可以对缓存的数据进行操作了，操作类型主要包括写入、访问、移除等，我们一个个进行学习。

写入缓存

先来看写入，比如说现在有一张图片，地址是https://img-my.csdn.net/uploads/201309/01/1378037235_7476.jpg，那么为了将这张图片下载下来，就可以这样写：

 
   [java] 
   view plain
   copy
    
   
 
   
 private boolean downloadUrlToStream(String urlString, OutputStream outputStream) {  
     HttpURLConnection urlConnection = null;  
     BufferedOutputStream out = null;  
     BufferedInputStream in = null;  
     try {  
         final URL url = new URL(urlString);  
         urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();  
         in = new BufferedInputStream(urlConnection.getInputStream(), 8 * 1024);  
         out = new BufferedOutputStream(outputStream, 8 * 1024);  
         int b;  
         while ((b = in.read()) != -1) {  
             out.write(b);  
         }  
         return true;  
     } catch (final IOException e) {  
         e.printStackTrace();  
     } finally {  
         if (urlConnection != null) {  
             urlConnection.disconnect();  
         }  
         try {  
             if (out != null) {  
                 out.close();  
             }  
             if (in != null) {  
                 in.close();  
             }  
         } catch (final IOException e) {  
             e.printStackTrace();  
         }  
     }  
     return false;  
 }  

这段代码相当基础，相信大家都看得懂，就是访问urlString中传入的网址，并通过outputStream写入到本地。有了这个方法之后，下面我们就可以使用DiskLruCache来进行写入了，写入的操作是借助DiskLruCache.Editor这个类完成的。类似地，这个类也是不能new的，需要调用DiskLruCache的edit()方法来获取实例，接口如下所示：

 
   [java] 
   view plain
   copy
    
 public Editor edit(String key) throws IOException

可以看到，edit()方法接收一个参数key，这个key将会成为缓存文件的文件名，并且必须要和图片的URL是一一对应的。那么怎样才能让key和图片的URL能够一一对应呢？直接使用URL来作为key？不太合适，因为图片URL中可能包含一些特殊字符，这些字符有可能在命名文件时是不合法的。其实最简单的做法就是将图片的URL进行MD5编码，编码后的字符串肯定是唯一的，并且只会包含0-F这样的字符，完全符合文件的命名规则。

那么我们就写一个方法用来将字符串进行MD5编码，代码如下所示：

 
   [java] 
   view plain
   copy
    
   
 
   
 public String hashKeyForDisk(String key) {  
     String cacheKey;  
     try {  
         final MessageDigest mDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");  
         mDigest.update(key.getBytes());  
         cacheKey = bytesToHexString(mDigest.digest());  
     } catch (NoSuchAlgorithmException e) {  
         cacheKey = String.valueOf(key.hashCode());  
     }  
     return cacheKey;  
 }  
   
 private String bytesToHexString(byte[] bytes) {  
     StringBuilder sb = new StringBuilder();  
     for (int i = 0; i             

Android LruCache技术原理

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