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SDWebImage原理

2022-04-06  本文已影响0人  Edviin_2de8

一个为UIImageView提供一个分类来支持远程服务器图片加载的库。
功能简介：

工作流程

1.   1、入口 setImageWithURL:placeholderImage:options: 会先把 placeholderImage 显示，然后 SDWebImageManager 根据 URL 开始处理图片。
2.   
3.   2、进入 SDWebImageManager-downloadWithURL:delegate:options:userInfo:，交给 SDImageCache 从缓存查找图片是否已经下载 queryDiskCacheForKey:delegate:userInfo:.
4.   
5.   3、先从内存图片缓存查找是否有图片，如果内存中已经有图片缓存，SDImageCacheDelegate 回调 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo: 到 SDWebImageManager。
6.   
7.   4、SDWebImageManagerDelegate 回调 webImageManager:didFinishWithImage: 到 UIImageView+WebCache 等前端展示图片。
8.   
9.   5、如果内存缓存中没有，生成 NSInvocationOperation 添加到队列开始从硬盘查找图片是否已经缓存。
10.  
11.  6、根据 URLKey 在硬盘缓存目录下尝试读取图片文件。这一步是在 NSOperation 进行的操作，所以回主线程进行结果回调 notifyDelegate:。
12.  
13.  7、如果上一操作从硬盘读取到了图片，将图片添加到内存缓存中（如果空闲内存过小，会先清空内存缓存）。SDImageCacheDelegate 回调 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo:。进而回调展示图片。
14.  
15.  8、如果从硬盘缓存目录读取不到图片，说明所有缓存都不存在该图片，需要下载图片，回调 imageCache:didNotFindImageForKey:userInfo:。
16.  
17.  9、共享或重新生成一个下载器 SDWebImageDownloader 开始下载图片。
18.  
19.  10、图片下载由 NSURLConnection 来做，实现相关 delegate 来判断图片下载中、下载完成和下载失败。
20.  
21.  11、connection:didReceiveData: 中利用 ImageIO 做了按图片下载进度加载效果。connectionDidFinishLoading: 数据下载完成后交给 SDWebImageDecoder 做图片解码处理。
22.  
23.  12、图片解码处理在一个 NSOperationQueue 完成，不会拖慢主线程 UI。如果有需要对下载的图片进行二次处理，最好也在这里完成，效率会好很多。
24.  
25.  13、在主线程 notifyDelegateOnMainThreadWithInfo: 宣告解码完成，imageDecoder:didFinishDecodingImage:userInfo: 回调给 SDWebImageDownloader。imageDownloader:didFinishWithImage: 回调给 SDWebImageManager 告知图片下载完成。
26.  
27.  14、通知所有的 downloadDelegates 下载完成，回调给需要的地方展示图片。将图片保存到 SDImageCache 中，内存缓存和硬盘缓存同时保存。写文件到硬盘也在以单独 NSInvocationOperation 完成，避免拖慢主线程。
28.  
29.  15、SDImageCache 在初始化的时候会注册一些消息通知，在内存警告或退到后台的时候清理内存图片缓存，应用结束的时候清理过期图片。
30.  
31.  16、SDWI 也提供了 UIButton+WebCache 和 MKAnnotationView+WebCache，方便使用。
32.  
33.  17、SDWebImagePrefetcher 可以预先下载图片，方便后续使用。

源码分析

主要用到的对象

一、图片下载

1、 SDWebImageDownloader
  1. 单例，图片下载器，负责图片异步下载，并对图片加载做了优化处理
  2. 图片的下载操作放在一个NSOperationQueue并发操作队列中，队列默认最大并发数是6
  3. 每个图片对应一些回调（下载进度，完成回调等），回调信息会存在downloader的URLCallbacks（一个字典，key是url地址，value是图片下载回调数组）中，URLCallbacks可能被多个线程访问，所以downloader把下载任务放在一个barrierQueue中，并设置屏障保证同一时间只有一个线程访问URLCallbacks。，在创建回调URLCallbacks的block中创建了一个NSOperation并添加到NSOperationQueue中。
  4. 每个图片下载都是一个operation类，创建后添加到一个队列中，SDWebimage定义了一个协议 SDWebImageOperation作为图片下载操作的基础协议，声明了一个cancel方法，用于取消操作。
@protocol SDWebImageOperation <NSObject>
-(void)cancel;
@end

5.对于图片的下载，SDWebImageDownloaderOperation完全依赖于NSURLConnection类，继承和实现了NSURLConnectionDataDelegate协议的方法

1. connection:didReceiveResponse:
2. connection:didReceiveData:
3. connectionDidFinishLoading:
4. connection:didFailWithError:
5. connection:willCacheResponse:
6. connectionShouldUseCredentialStorage:
7. -connection:willSendRequestForAuthenticationChalleng
8. -connection:didReceiveData:方法，接受数据，创建一个CGImageSourceRef对象，在首次获取数据时（图片width，height），图片下载完成之前，使用CGImageSourceRef对象创建一个图片对象，经过缩放、解压操作生成一个UIImage对象供回调使用，同时还有下载进度处理。
9. 注：缩放：SDWebImageCompat中SDScaledImageForKey函数
10. 解压：SDWebImageDecoder文件中decodedImageWithImage
11.
2、SDWebImageDownloaderOption

小结：下载的核心是利用NSURLSession加载数据，每个图片的下载都有一个operation操作来完成，并将这些操作放到一个操作队列中，这样可以实现图片的并发下载。

3、SDWebImageDecoder（异步对图片进行解码）

二、缓存

减少网络流量，下载完图片后存储到本地，下载再获取同一张图片时，直接从本地获取，提升用户体验，能快速从本地获取呈现给用户。
SDWebImage提供了对图片进行了缓存，主要由SDImageCache完成。该类负责处理内存缓存以及一个可选的磁盘缓存，其中磁盘缓存的写操作是异步的，不会对UI造成影响。

1、内存缓存及磁盘缓存
2、存储图片

先在内存中放置一份缓存，如果需要缓存到磁盘，将磁盘缓存操作作为一个task放到串行队列中处理，会先检查图片格式是jpeg还是png，将其转换为响应的图片数据，最后吧数据写入磁盘中（文件名是对key值做MD5后的串）

3、查询图片

内存和磁盘查询图片API：

- (UIImage *)imageFromMemoryCacheForKey:(NSString *)key;
- (UIImage *)imageFromDiskCacheForKey:(NSString *)key;

查看本地是否存在key指定的图片，使用一下API：

- (NSOperation *)queryDiskCacheForKey:(NSString *)key done:(SDWebImageQueryCompletedBlock)doneBlock;
4.移除图片

移除图片API：

- (void)removeImageForKey:(NSString *)key;
- (void)removeImageForKey:(NSString *)key withCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;
- (void)removeImageForKey:(NSString *)key fromDisk:(BOOL)fromDisk;
 - (void)removeImageForKey:(NSString *)key fromDisk:(BOOL)fromDisk withCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;
5、清理图片（磁盘）

清空磁盘图片可以选择完全清空和部分清空，完全清空就是吧缓存文件夹删除。

 - (void)clearDisk;
- (void)clearDiskOnCompletion:(SDWebImageNoParamsBlock)completion;

部分清理 会根据设置的一些参数移除部分文件，主要有两个指标：文件的缓存有效期（maxCacheAge：默认是1周）和最大缓存空间大小（maxCacheSize：如果所有文件大小大于最大值，会按照文件最后修改时间的逆序，以每次一半的递归来移除哪些过早的文件，知道缓存文件总大小小于最大值），具体代码参考- (void)cleanDiskWithCompletionBlock；

6、小结

SDImageCache处理提供以上API，还提供了获取缓存大小，缓存中图片数量等API，
常用的接口和属性：

@interface SDWebImageManager : NSObject

@property (weak, nonatomic) id <SDWebImageManagerDelegate> delegate;

@property (strong, nonatomic, readonly) SDImageCache *imageCache;
@property (strong, nonatomic, readonly) SDWebImageDownloader *imageDownloader;

@end

SDWebImageManager声明了一个delegate属性，其实是一个id对象，代理声明了两个方法

1. // 控制当图片在缓存中没有找到时，应该下载哪个图片
2. - (BOOL)imageManager:(SDWebImageManager *)imageManager shouldDownloadImageForURL:(NSURL *)imageURL;
3. 
4. // 允许在图片已经被下载完成且被缓存到磁盘或内存前立即转换
5. - (UIImage *)imageManager:(SDWebImageManager *)imageManager transformDownloadedImage:(UIImage *)image withURL:(NSURL *)imageURL;
1. // 控制当图片在缓存中没有找到时，应该下载哪个图片
2. - (BOOL)imageManager:(SDWebImageManager *)imageManager shouldDownloadImageForURL:(NSURL *)imageURL;
3. 
4. // 允许在图片已经被下载完成且被缓存到磁盘或内存前立即转换
5. - (UIImage *)imageManager:(SDWebImageManager *)imageManager transformDownloadedImage:(UIImage *)image withURL:(NSURL *)imageURL;

这两个方法会在SDWebImageManager的-downloadImageWithURL:options:progress:completed:方法中调用，而这个方法是SDWebImageManager类的核心所在（具体看源码）

SDWebImageManager的几个API：

1. (1）- (void)cancelAll   ： 取消runningOperations中所有的操作，并全部删除
2. 
3. （2）- (BOOL)isRunning  ：检查是否有操作在运行，这里的操作指的是下载和缓存组成的组合操作
4. 
5. （3） - downloadImageWithURL:options:progress:completed:   核心方法
6. 
7. （4）- (BOOL)diskImageExistsForURL:(NSURL *)url  ：指定url的图片是否进行了磁盘缓存
8.

四、视图扩展

在使用SDWebImage的时候，使用最多的是UIImageView+WebCache中的针对UIImageView的扩展，核心方法是sd_setImageWithURL:placeholderImage:options:progress:completed:， 其使用SDWebImageManager单例对象下载并缓存图片。

除了扩展UIImageView外，SDWebImage还扩展了UIView，UIButton，MKAnnotationView等视图类，具体可以参考源码，除了可以使用扩展的方法下载图片，同时也可以使用SDWebImageManager下载图片。

UIView+WebCacheOperation分类：
把当前view对应的图片操作对象存储起来（通过运行时设置属性），在基类中完成
存储的结构：一个loadOperationKey属性，value是一个字典（字典结构： key：UIImageViewAnimationImages或者UIImageViewImageLoad，value是 operation数组（动态图片）或者对象）

UIButton+WebCache分类
会根据不同的按钮状态，下载的图片根据不同的状态进行设置
imageURLStorageKey:{state:url}

五、技术点

扩展

如何高性能的给 UIImageView 加个圆角?

不好的解决方案：使用下面的方式会强制Core Animation提前渲染屏幕的离屏绘制, 而离屏绘制就会给性能带来负面影响，会有卡顿的现象出现。

1. self.view.layer.cornerRadius = 5.0f;
2. self.view.layer.masksToBounds = YES;

正确的解决方案：使用绘图技术

  - (UIImage *)circleImage {
      // NO代表透明
      UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.size, NO, 0.0);
     // 获得上下文
      CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();
      // 添加一个圆
      CGRect rect = CGRectMake(0, 0, self.size.width, self.size.height);
     CGContextAddEllipseInRect(ctx, rect);
     // 裁剪
    CGContextClip(ctx);
    // 将图片画上去
    [self drawInRect:rect];
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    // 关闭上下文
    UIGraphicsEndImageContext();
    return image;
 }

还有一种方案：使用了贝塞尔曲线"切割"个这个图片, 给UIImageView 添加了的圆角，其实也是通过绘图技术来实现的。

UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 100, 100)];
 imageView.center = CGPointMake(200, 300);
 UIImage *anotherImage = [UIImage imageNamed:@"image"];
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(imageView.bounds.size, NO, 1.0);
[[UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:imageView.bounds
                       cornerRadius:50] addClip];
[anotherImage drawInRect:imageView.bounds];
imageView.image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
 UIGraphicsEndImageContext();
[self.view addSubview:imageView];
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