iOSiOS面试总结第三方库解读

让源码阅读更简单(二、SDWebImage)

2019-02-16  本文已影响55人  nucky_lee

原理(核心逻辑):

UIImageView或者UIButton调用

[xxx sd_setImageWithURL:url placeholderImage:placeholderImage];

经过层层调用后都会跳转到UIView (WebCache)分类中执行


- (void)sd_internalSetImageWithURL:(nullable  NSURL *)url
                  placeholderImage:(nullable  UIImage *)placeholder
                           options:(SDWebImageOptions)options
                      operationKey:(nullable  NSString *)operationKey
                     setImageBlock:(nullable  SDSetImageBlock)setImageBlock
                          progress:(nullable  SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock
                         completed:(nullable  SDExternalCompletionBlock)completedBlock
                           context:(nullable  NSDictionary<NSString *, id> *)context;

该方法中,主要做了以下几件事:

SDWebImageManager 的图片加载方法:

会先拿图片缓存的 key (这个 key 默认是图片 URL)去 SDImageCache单例中读取内存缓存,如果有,就返回给 SDWebImageManager;如果内存缓存没有,就开启异步线程,拿经过 MD5 处理的 key 去读取磁盘缓存,如果找到磁盘缓存了,就同步到内存缓存中去,然后再返回给 SDWebImageManager。

如果内存缓存和磁盘缓存中都没有,SDWebImageManager就会调用 SDWebImageDownloader单例的 -downloadImageWithURL: options: progress: completed:方法去下载。图片下载请求完成后,会回调给SDWebImageManager,SDWebImageManager中再将图片分别缓存到内存和磁盘上(可选),并回调给 UIImageView或UIButton回到主线程设置 image属性。

实现细节

1、SDWebImage 如何保证UI操作放在主线程中执行?

在SDWebImage的SDWebImageCompat.h中有这样一个宏定义,用来保证主线程操作


#ifndef dispatch_main_async_safe
#define dispatch_main_async_safe(block)\
  if (strcmp(dispatch_queue_get_label(DISPATCH_CURRENT_QUEUE_LABEL), dispatch_queue_get_label(dispatch_get_main_queue())) == 0) {\
     block();\
  } else {\
     dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block);\
  }
#endif

增加 #ifndef 是为了提高代码的严谨,防止重复定义 (#ifndef 如果没有宏定义)

strcmp函数

strcmp()函数是根据ACSII码的值来比较两个字符串的;strcmp()函数首先将s1字符串的第一个字符值减去s2第一个字符,若差值为零则继续比较下去;若差值不为零,则返回差值。

若s1、s2字符串相等,则返回零;若s1大于s2,则返回大于零的数;否则,则返回小于零的数。

为什么不用[NSThread isMainThread]?

如果在主线程执行非主队列调度的API,而这个API需要检查是否由主队列上调度,那么将会出现问题。

2、图片下载SDWebImageDownloader

+initialize 方法( + initialize 方法:苹果官方对这个方法有这样的一段描述:这个方法会在 第一次初始化这个类之前 被调用,我们用它来初始化静态变量。)

这个方法中主要是通过注册通知 让SDNetworkActivityIndicator监听下载事件,来显示和隐藏状态栏上的 network activity indicator。为了让 SDNetworkActivityIndicator文件可以不用导入项目中来(如果不要的话),这里使用了 runtime 的方式来实现动态创建类以及调用方法。


+ (void)initialize {
  if (NSClassFromString(@"SDNetworkActivityIndicator")) {
    id activityIndicator = [NSClassFromString(@"SDNetworkActivityIndicator") performSelector:NSSelectorFromString(@"sharedActivityIndicator")];
    # 先移除通知观察者 SDNetworkActivityIndicator
    # 再添加通知观察者 SDNetworkActivityIndicator
  }
}

+sharedDownloader方法中调用了 -init方法来创建一个单例,-init方法中做了一些初始化设置和默认值设置,包括设置最大并发数(6)、下载超时时长(15s)等。


- (id)init { 
 #设置下载 operation 的默认执行顺序(先进先出还是先进后出)
 #初始化 _downloadQueue(下载队列)
 #设置 _downloadQueue 的队列最大并发数默认值为 6 
 #设置 _HTTPHeaders 默认值 
 #设置默认下载超时时长 15s 
 ... 
}

SDWebImageDownloader类中最核心的方法就是 - downloadImageWithURL: options: progress: completed:方法,这个方法中首先通过调用 -addProgressCallback: andCompletedBlock: forURL: createCallback:方法来保存每个 url 对应的回调 block,-addProgressCallback: ...方法先进行错误检查,判断 URL 是否为空,然后再将 URL 对应的 progressBlock和 completedBlock保存到 URLCallbacks属性中去。

如果这个 URL 是第一次被下载,就要回调 createCallback,createCallback 主要做的就是创建并开启下载任务,下面是 createCallback 的具体实现逻辑:


- (nullable  SDWebImageDownloadToken *)downloadImageWithURL:(nullable  NSURL *)url

                                                   options:(SDWebImageDownloaderOptions)options

                                                  progress:(nullable  SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock

                                                 completed:(nullable  SDWebImageDownloaderCompletedBlock)completedBlock {

  #1\. 调用 - [SDWebImageDownloader addProgressCallback: andCompletedBlock: forURL: createCallback: ] 方法,直接把入参 url、progressBlock 和 completedBlock 传进该方法,并在第一次下载该 URL 时回调 createCallback
## createCallback 的回调处理:{

    1.1 创建下载 request ,设置 request 的 cachePolicy、HTTPShouldHandleCookies、HTTPShouldUsePipelining,以及 allHTTPHeaderFields(这个属性交由外面处理,设计的比较巧妙)

    1.2 创建 SDWebImageDownloaderOperation(继承自 NSOperation)

    SDWebImageDownloaderOperation *operation = [[sself.operationClass  alloc] initWithRequest:request inSession:sself.session  options:options];

  ### 1.2.1 SDWebImageDownloaderOperation 通过NSURLSession创建图片请求dataTask,并实现NSURLSessionTaskDelegate, NSURLSessionDataDelegate代理协议

    1.3 设置下载完成后是否需要解压缩

    1.4 如果设置了 username 和 password,就给 operation 的下载请求设置一个 NSURLCredential

    1.5 设置 operation 的队列优先级

    1.6 将 operation 加入到队列 downloadQueue 中,队列(NSOperationQueue)会自动管理 operation 的执行

    1.7 如果 operation 执行顺序是先进后出,就设置 operation 依赖关系(先加入的依赖于后加入的),并记录最后一个 operation(lastAddedOperation)

  }

  #2\. 返回 createCallback 中创建的 operation(SDWebImageDownloaderOperation)
}

3、SDWebImage 的Memory内存缓存和Disk磁盘缓存是怎样实现的?

首先我们想一想,为什么需要缓存?

SDImageCache

实现缓存功能的类->SDImageCache,继承自NSObject。它提供了内存缓存和磁盘缓存两种缓存方式

枚举


typedef NS_ENUM(NSInteger, SDImageCacheType) { SDImageCacheTypeNone, // 没有读取到图片缓存,需要从网上下载 SDImageCacheTypeDisk, // 磁盘中的缓存 SDImageCacheTypeMemory // 内存中的缓存 };

.h 文件中的属性:


@property (assign, nonatomic) BOOL shouldDecompressImages; // 读取磁盘缓存后,是否需要对图片进行解压缩 @property (assign, nonatomic) NSUInteger maxMemoryCost; // 其实就是 NSCache 的 totalCostLimit,内存缓存总消耗的最大限制,cost 是根据内存中的图片的像素大小来计算的 @property (assign, nonatomic) NSUInteger maxMemoryCountLimit; // 其实就是 NSCache 的 countLimit,内存缓存的最大数目 @property (assign, nonatomic) NSInteger maxCacheAge; // 磁盘缓存的最大时长,也就是说缓存存多久后需要删掉 @property (assign, nonatomic) NSUInteger maxCacheSize; // 磁盘缓存文件总体积最大限制,以 bytes 来计算

Memory缓存实现

SDWebImage 专门实现了一个叫做 SDMemoryCache的类 继承自 NSCache ,相比于普通的 NSCache, 它提供了一个在内存紧张时候释放缓存的能力。
NSCache在系统内存很低时,会自动释放一些对象(而且是没有顺序的,所以SDWebImage中还使用了NSMapTable作为缓存的备份,当在NSCache找不到时,再去NSMapTable中查找)。

NSCache是线程安全的,所以SDWebImage中NSCache做增删操作没有加锁。

NSMapTable与NSMutableDictionary对象不同,缓存不会复制放入其中的键对象。


[[NSNotificationCenter  defaultCenter] addObserver:self

 selector:@selector(didReceiveMemoryWarning:)

 name:UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification

 object:nil];

- (void)didReceiveMemoryWarning:(NSNotification *)notification {
 // Only remove cache, but keep weak cache
    [super  removeAllObjects];
}

写入缓存调用了NSCache的setObject:forKey:cost:方法


/** 在缓存中设置指定键名对应的值,并且指定该键值对的成本。当出现内存警告时,或者超出缓存的总成本上限时,缓存会开启一个回收过程,删除部分元素 @param cost 成本 (cost) 用于计算记录在缓冲中的所有对象的总成本 */ - (void)setObject:(ObjectType)obj forKey:(KeyType)key cost:(NSUInteger)g;


#define LOCK(lock) dispatch_semaphore_wait(lock, DISPATCH_TIME_FOREVER);

#define UNLOCK(lock) dispatch_semaphore_signal(lock);


// `setObject:forKey:` just call this with 0 cost. Override this is enough

- (void)setObject:(id)obj forKey:(id)key cost:(NSUInteger)g {
    [super  setObject:obj forKey:key cost:g];
    if (key && obj) {
       // Store weak cache
       LOCK(self.weakCacheLock);
       [self.weakCache  setObject:obj forKey:key];
       UNLOCK(self.weakCacheLock);
    }
}

NSMapTable 映射表

//使用强-弱映射表存储辅助缓存

self.weakCache = [[NSMapTable alloc] initWithKeyOptions:NSPointerFunctionsStrongMemory valueOptions:NSPointerFunctionsWeakMemory capacity:0];

NSDictionary 复制 key,并对它的 object 引用计数 +1。

NSMapTable 对key进行retain release操作,对value弱引用,不增加引用计数。

延伸阅读:

NSMapTable: 不只是一个能放weak指针的 NSDictionary http://www.isaced.com/post-235.html

dispatch_semaphore信号量

//类似锁机制

self.weakCacheLock = dispatch_semaphore_create(1);

参考 https://www.cnblogs.com/yajunLi/p/6274282.html

Disk磁盘缓存


// Create IO serial queue

 _ioQueue = dispatch_queue_create("com.hackemist.SDWebImageCache", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);


- (void)checkIfQueueIsIOQueue { const char *currentQueueLabel = dispatch_queue_get_label(DISPATCH_CURRENT_QUEUE_LABEL); const char *ioQueueLabel = dispatch_queue_get_label(self.ioQueue); if (strcmp(currentQueueLabel, ioQueueLabel) != 0) { NSLog(@"This method should be called from the ioQueue"); } }


- (nullable  NSString *)makeDiskCachePath:(nonnull  NSString*)fullNamespace {
    NSArray<NSString *> *paths = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES);
    return [paths[0] stringByAppendingPathComponent:fullNamespace];
}


// SDImageCache.m

- (void)storeImage:(nullable UIImage *)image
  imageData:(nullable NSData *)imageData
  forKey:(nullable NSString *)key
  toDisk:(BOOL)toDisk
  completion:(nullable SDWebImageNoParamsBlock)completionBlock {

    // .........

    if (toDisk) {
      dispatch_async(self.ioQueue, ^{
        @autoreleasepool {
          NSData *data = imageData;
          if (!data && image) {
          // If we do not have any data to detect image format, check whether it contains alpha channel to use PNG or JPEG format
             SDImageFormat format;
             if (SDCGImageRefContainsAlpha(image.CGImage)) {
               format = SDImageFormatPNG;
             } else {
               format = SDImageFormatJPEG;
             }
            data = [[SDWebImageCodersManager  sharedInstance] encodedDataWithImage:image format:format];
          }
          [self  _storeImageDataToDisk:data forKey:key];
      }
      if (completionBlock) {
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
          completionBlock();
        });
      }
    });
  }

  // .........

}

4、SDWebImage Disk缓存时长? Disk清理操作时间点? Disk清理原则?

1、缓存时长默认为一周


// SDImageCacheConfig.m

static const NSInteger kDefaultCacheMaxCacheAge = 60 * 60 * 24 * 7; // 1 week

2、Disk清理操作时间点


// SDImageCache.m

[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(deleteOldFiles) name:UIApplicationWillTerminateNotification object:nil]; [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(backgroundDeleteOldFiles) name:UIApplicationDidEnterBackgroundNotification object:nil];

分别在『应用被杀死时』和 『应用进入后台时』进行清理操作

清理磁盘的方法


- (void)deleteOldFilesWithCompletionBlock:(nullable SDWebImageNoParamsBlock)completionBlock;

当应用进入后台时,会涉及到『Long-Running Task』

正常程序在进入后台后、虽然可以继续执行任务。但是在时间很短内就会被挂起待机。

Long-Running可以让系统为app再多分配一些时间来处理一些耗时任务。


- (void)backgroundDeleteOldFiles {

   Class UIApplicationClass = NSClassFromString(@"UIApplication");

   if(!UIApplicationClass || ![UIApplicationClass respondsToSelector:@selector(sharedApplication)]) {

     return;

    }

   UIApplication *application = [UIApplication  performSelector:@selector(sharedApplication)];

   __block  UIBackgroundTaskIdentifier bgTask = [application beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:^{

     // Clean up any unfinished task business by marking where you

     // stopped or ending the task outright.

    [application endBackgroundTask:bgTask];

    bgTask = UIBackgroundTaskInvalid;

  }];

   // Start the long-running task and return immediately.

    [self  deleteOldFilesWithCompletionBlock:^{

      [application endBackgroundTask:bgTask];

      bgTask = UIBackgroundTaskInvalid;

    }];

}

磁盘清理原则

清理缓存的规则分两步进行。 第一步先清除掉过期的缓存文件。 如果清除掉过期的缓存之后,空间还不够。 那么就继续按文件时间从早到晚排序,先清除最早的缓存文件,直到剩余空间达到要求。

具体点,SDWebImage 是怎么控制哪些缓存过期,以及剩余空间多少才够呢? 通过两个属性:


@interface SDImageCacheConfig : NSObject /** * The maximum length of time to keep an image in the cache, in seconds */ @property (assign, nonatomic) NSInteger maxCacheAge; /** * The maximum size of the cache, in bytes. */ @property (assign, nonatomic) NSUInteger maxCacheSize;

maxCacheAge 和 maxCacheSize 有默认值吗?

[SDImageCache sharedImageCache].maxCacheSize = 1024 * 1024 * 50; // 50M

maxCacheSize 是以字节来表示的,我们上面的计算代表 50M 的最大缓存空间。 把这行代码写在你的 APP 启动的时候,这样 SDWebImage 在清理缓存的时候,就会清理多余的缓存文件了。

5、 NSData+ImageContentType根据图片数据获取图片的类型,比如GIF、PNG等


/**

根据图片NSData获取图片的类型

@param data NSData数据

@return 图片数据类型

*/

+ (SDImageFormat)sd_imageFormatForImageData:(nullable NSData *)data {
  if (!data) {
    return SDImageFormatUndefined;
  }

  uint8_t c;

  //获取图片数据的第一个字节数据
  [data getBytes:&c length:1];

  //根据字母的ASC码比较
  switch (c) {
    case 0xFF:
        return SDImageFormatJPEG;
    case 0x89:
        return SDImageFormatPNG;
    case 0x47:
        return SDImageFormatGIF;
    case 0x49:
    case 0x4D:
        return SDImageFormatTIFF;
    case 0x52:
        // R as RIFF for WEBP
      if (data.length < 12) {
        return SDImageFormatUndefined;
      }
      NSString *testString = [[NSString alloc] initWithData:[data subdataWithRange:NSMakeRange(0, 12)] encoding:NSASCIIStringEncoding];
      if ([testString hasPrefix:@"RIFF"] && [testString hasSuffix:@"WEBP"]) {
         return SDImageFormatWebP;
       }
     }
     return SDImageFormatUndefined;
}

参考链接:

SDWebImage4.0源码探究(一)面试题 https://www.jianshu.com/p/b8517dc833c7

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