Android - DiskLruCache 文件缓存

什么是 DiskLruCache

是文件缓存的管理对象，使用 LRU 算法对保存在永久存储设备上的缓存文件进行管理。

比手机的闪存更低速的访问设备是网络，文件缓存的意义就在于通过重复利用缓存的数据，减少网络请求，减少网络流量，提高响应速度。

用法

1. 使用静态方法 static DiskLruCache open(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize) 来创建 DiskLruCache 对象。
   1. 构造方法是 private 修饰的，无法使用。
   2. 参数 directory 表示保存的目录，注意外部目录权限问题
   3. 参数 appVersion 可以设置为版本号 version code。
   4. 参数 valueCount 表示一个 key 可以关联几个文件，一般为 1（一般情况关联多个没有必要，而且会增加编码复杂度）
   5. 参数 maxSize 缓存大小限制，单位 Byte。
   6. 需要调用 close() 关闭，见 [4.]
2. 读取缓存
   1. 先调用 DiskLruCache.Snapshot get(String key) 获取一个 DiskLruCache.Snapshot 对象，再通过这个对象进行读取操作。
   2. 返回的类型是 DiskLruCache.Snapshot，其实就是这个 key 对应的相关数据，主要是多个文件的输入流和大小，多个文件的数量对应构造方法里的 valueCount。
   3. Snapshot.getLength(int index) 获取文件大小，进行一些判断。
   4. Snapshot.getInputStream(int index) 获取一个 InputStream，可以用来读取文件内容，注意这个流不是缓存流，如果需要缓存流可以创建 BufferedInputStream 包装一下 InputStream。
   5. 这个 InputStream 需要手动关闭，既可以直接关闭 InputStream，也可以调用 Snapshot.close() 来关闭属于它的所有 InputStream。
3. 写入缓存
   1. 先调用 DiskLruCache.Editor edit(String key) 方法获取一个 DiskLruCache.Editor 对象，再通过这个对象进行写入操作。
   2. 返回的类型是 DiskLruCache.Editor，其实就是将写入相关的一些操作抽象处理，对这个对象的操作都对应 key 关联的缓存文件。
   3. 如果同时有另一个 Editor 对象是通过 key 获取的，edit 方法将返回 null。保证同时只有一个 Editor 对象在对同一个 key 进行写入操作。因此调用之后需要判断一下。
   4. OutputStream newOutputStream(int index) 创建输出流来写入数据，注意这个流不是缓存流，如果需要缓存流可以创建 BufferedOutputStream 包装一下 OutputStream。
   5. 这个 OutputStream 需要手动关闭。
   6. 除了关闭输出流，还还需对 Editor 设置结果。如果写入操作和相关业务成功了，缓存文件有效，则调用 Editor.commit() 方法表示缓存写入成功。如果写入操作或相关业务失败了，缓存文件无效，则调用 Editor.abort() 来还原为未获取 Editor 之前的状态。

线程安全和一致性

• DiskLruCache 管理多个 Entry（key-values），因此锁粒度应该是 Entry 级别的。
• get 和 edit 方法都是同步方法，保证内部的 Entry Map 的安全访问，是保证线程安全的第一步。
• get 和 edit 方法都返回一个对象来关联某个 Entry
  • 对读取来说，允许多个对象同时读取，不需要加锁
  • 对写入来说，edit 方法内部保证不会有两个 Editor 同时关联一个 Entry。直接利用方法本身的锁就达到了目的。DiskLruCache 可以同时读写同一个 key，使用的策略是：
• 可以同时读写一个 Entry，读和写不互相影响，读的是快照，写是原子操作。
  • 读取方法 get 返回后，就像返回值类型 Snapshot 的词义暗示的那样，它是一个快照对象，再对这个 Entry 进行任何操作都不会影响快照对象，快照对象在返回的时候就固定了，关联的输入流也一样。
  • 完成一次写入必须调用 commit 方法，commit 方法是原子操作，多个 value 的修改要么同时不可见，要么同时可见。

注意

• 缓存空间的大小限制并不是特别精确，体现在并不一定及时删除应该删除的缓存文件，大小的计算也不包括内部文件以及文件系统的额外消耗。对空间敏感的使用者应该设置一个保守的大小。
• open 方法的 appVersion 其实不必是应用的 version code。因为 appVersion 属性的主要作用是在升级app后清空缓存文件。DiskLruCache 这样做的原因是假定 app 的升级会导致缓存数据与新代码不兼容，可以说这是一种保守的策略。如果你能分辨出是否有不兼容问题，那么就可以随意定制 appVersion 这个参数，减少不必要的全局删除。如果不可能出现不兼容问题，那么就直接设置为一个固定值就可以了。
• key 必须 match 正则表达式 [a-z0-9_-]{1,64}，在实际使用中，可以用 md5 的方法将 url 转换为符合条件的字符串。
• 缓存目录必须只能用于 DiskLruCache 缓存，不能再用作别的目的，因为 DiskLruCache 可能会删除或覆盖其中的文件。
• 不要多进程使用同一个缓存目录，可能会发生错误。

实现原理

DiskLruCache 内部使用一个 journal 文件来记录和管理缓存文件。文件内容大概长这样：

libcore.io.DiskLruCache
1
100
2

CLEAN 3400330d1dfc7f3f7f4b8d4d803dfcf6 832 21054
DIRTY 335c4c6028171cfddfbaae1a9c313c52
CLEAN 335c4c6028171cfddfbaae1a9c313c52 3934 2342
REMOVE 335c4c6028171cfddfbaae1a9c313c52
DIRTY 1ab96a171faeeee38496d8b330771a7a
CLEAN 1ab96a171faeeee38496d8b330771a7a 1600 234
READ 335c4c6028171cfddfbaae1a9c313c52
READ 3400330d1dfc7f3f7f4b8d4d803dfcf6

journal 文件记录了一些元信息，比如版本号什么的。

journal 文件还记录了每个 Entry 的数据，有四种状态：

• DIRTY：表示正在写入
• CLEAN：表示就绪，可以读取到最新的修改了
• REMOVE：表示被删除了
• READ：表示正在读取

Entry 数据并不是在记录的位置“原地”修改，而是不停地添加新的状态到文件末尾，只有读取到最新的一条 Entry 相关的记录才能知道它的最新状态。随着操作越来越多，DiskLruCache 也会执行压缩，删除之前的状态。

(ole)