14.2 緩存

緩存

????如果有很多張圖片要顯示，最好不要提前把所有都加載進(jìn)來，而是應(yīng)該當(dāng)移出屏幕之后立刻銷毀。通過選擇性的緩存，你就可以避免來回滾動時(shí)圖片重復(fù)性的加載了。

????緩存其實(shí)很簡單：就是存儲昂貴計(jì)算后的結(jié)果（或者是從閃存或者網(wǎng)絡(luò)加載的文件）在內(nèi)存中，以便后續(xù)使用，這樣訪問起來很快。問題在于緩存本質(zhì)上是一個(gè)權(quán)衡過程 - 為了提升性能而消耗了內(nèi)存，但是由于內(nèi)存是一個(gè)非常寶貴的資源，所以不能把所有東西都做緩存。

????何時(shí)將何物做緩存（做多久）并不總是很明顯。幸運(yùn)的是，大多情況下，iOS都為我們做好了圖片的緩存。

+imageNamed:方法

????之前我們提到使用[UIImage imageNamed:]加載圖片有個(gè)好處在于可以立刻解壓圖片而不用等到繪制的時(shí)候。但是[UIImage imageNamed:]方法有另一個(gè)非常顯著的好處：它在內(nèi)存中自動緩存了解壓后的圖片，即使你自己沒有保留對它的任何引用。

????對于iOS應(yīng)用那些主要的圖片（例如圖標(biāo)，按鈕和背景圖片），使用[UIImage imageNamed:]加載圖片是最簡單最有效的方式。在nib文件中引用的圖片同樣也是這個(gè)機(jī)制，所以你很多時(shí)候都在隱式的使用它。

????但是[UIImage imageNamed:]并不適用任何情況。它為用戶界面做了優(yōu)化，但是并不是對應(yīng)用程序需要顯示的所有類型的圖片都適用。有些時(shí)候你還是要實(shí)現(xiàn)自己的緩存機(jī)制，原因如下：

• [UIImage imageNamed:]方法僅僅適用于在應(yīng)用程序資源束目錄下的圖片，但是大多數(shù)應(yīng)用的許多圖片都要從網(wǎng)絡(luò)或者是用戶的相機(jī)中獲取，所以[UIImage imageNamed:]就沒法用了。

• [UIImage imageNamed:]緩存用來存儲應(yīng)用界面的圖片（按鈕，背景等等）。如果對照片這種大圖也用這種緩存，那么iOS系統(tǒng)就很可能會移除這些圖片來節(jié)省內(nèi)存。那么在切換頁面時(shí)性能就會下降，因?yàn)檫@些圖片都需要重新加載。對傳送器的圖片使用一個(gè)單獨(dú)的緩存機(jī)制就可以把它和應(yīng)用圖片的生命周期解耦。

• [UIImage imageNamed:]緩存機(jī)制并不是公開的，所以你不能很好地控制它。例如，你沒法做到檢測圖片是否在加載之前就做了緩存，不能夠設(shè)置緩存大小，當(dāng)圖片沒用的時(shí)候也不能把它從緩存中移除。

自定義緩存

????構(gòu)建一個(gè)所謂的緩存系統(tǒng)非常困難。菲爾 卡爾頓曾經(jīng)說過：“在計(jì)算機(jī)科學(xué)中只有兩件難事：緩存和命名”。

????如果要寫自己的圖片緩存的話，那該如何實(shí)現(xiàn)呢？讓我們來看看要涉及哪些方面：

• 選擇一個(gè)合適的緩存鍵 - 緩存鍵用來做圖片的唯一標(biāo)識。如果實(shí)時(shí)創(chuàng)建圖片，通常不太好生成一個(gè)字符串來區(qū)分別的圖片。在我們的圖片傳送帶例子中就很簡單，我們可以用圖片的文件名或者表格索引。

• 提前緩存 - 如果生成和加載數(shù)據(jù)的代價(jià)很大，你可能想當(dāng)?shù)谝淮涡枰玫降臅r(shí)候再去加載和緩存。提前加載的邏輯是應(yīng)用內(nèi)在就有的，但是在我們的例子中，這也非常好實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閷τ谝粋€(gè)給定的位置和滾動方向，我們就可以精確地判斷出哪一張圖片將會出現(xiàn)。

• 緩存失效 - 如果圖片文件發(fā)生了變化，怎樣才能通知到緩存更新呢？這是個(gè)非常困難的問題（就像菲爾 卡爾頓提到的），但是幸運(yùn)的是當(dāng)從程序資源加載靜態(tài)圖片的時(shí)候并不需要考慮這些。對用戶提供的圖片來說（可能會被修改或者覆蓋），一個(gè)比較好的方式就是當(dāng)圖片緩存的時(shí)候打上一個(gè)時(shí)間戳以便當(dāng)文件更新的時(shí)候作比較。

• 緩存回收 - 當(dāng)內(nèi)存不夠的時(shí)候，如何判斷哪些緩存需要清空呢？這就需要到你寫一個(gè)合適的算法了。幸運(yùn)的是，對緩存回收的問題，蘋果提供了一個(gè)叫做NSCache通用的解決方案

NSCache

????NSCache和NSDictionary類似。你可以通過-setObject:forKey:和-object:forKey:方法分別來插入，檢索。和字典不同的是，NSCache在系統(tǒng)低內(nèi)存的時(shí)候自動丟棄存儲的對象。

????NSCache用來判斷何時(shí)丟棄對象的算法并沒有在文檔中給出，但是你可以使用-setCountLimit:方法設(shè)置緩存大小，以及-setObject:forKey:cost:來對每個(gè)存儲的對象指定消耗的值來提供一些暗示。

????指定消耗數(shù)值可以用來指定相對的重建成本。如果對大圖指定一個(gè)大的消耗值，那么緩存就知道這些物體的存儲更加昂貴，于是當(dāng)有大的性能問題的時(shí)候才會丟棄這些物體。你也可以用-setTotalCostLimit:方法來指定全體緩存的尺寸。

????NSCache是一個(gè)普遍的緩存解決方案，我們創(chuàng)建一個(gè)比傳送器案例更好的自定義的緩存類。（例如，我們可以基于不同的緩存圖片索引和當(dāng)前中間索引來判斷哪些圖片需要首先被釋放）。但是NSCache對我們當(dāng)前的緩存需求來說已經(jīng)足夠了；沒必要過早做優(yōu)化。

????使用圖片緩存和提前加載的實(shí)現(xiàn)來擴(kuò)展之前的傳送器案例，然后來看看是否效果更好（見清單14.5）。

清單14.5 添加緩存

#import "ViewController.h"

@interface ViewController() 

@property (nonatomic, copy) NSArray *imagePaths;
@property (nonatomic, weak) IBOutlet UICollectionView *collectionView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    //set up data
    self.imagePaths = [[NSBundle mainBundle] pathsForResourcesOfType:@"png" ?inDirectory:@"Vacation Photos"];
    //register cell class
    [self.collectionView registerClass:[UICollectionViewCell class] forCellWithReuseIdentifier:@"Cell"];
}

- (NSInteger)collectionView:(UICollectionView *)collectionView numberOfItemsInSection:(NSInteger)section
{
    return [self.imagePaths count];
}

- (UIImage *)loadImageAtIndex:(NSUInteger)index
{
    //set up cache
    static NSCache *cache = nil;
    if (!cache) {
        cache = [[NSCache alloc] init];
    }
    //if already cached, return immediately
    UIImage *image = [cache objectForKey:@(index)];
    if (image) {
        return [image isKindOfClass:[NSNull class]]? nil: image;
    }
    //set placeholder to avoid reloading image multiple times
    [cache setObject:[NSNull null] forKey:@(index)];
    //switch to background thread
    dispatch_async( dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0), ^{
        //load image
        NSString *imagePath = self.imagePaths[index];
        UIImage *image = [UIImage imageWithContentsOfFile:imagePath];
        //redraw image using device context
        UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, YES, 0);
        [image drawAtPoint:CGPointZero];
        image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        UIGraphicsEndImageContext();
        //set image for correct image view
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ //cache the image
            [cache setObject:image forKey:@(index)];
            //display the image
            NSIndexPath *indexPath = [NSIndexPath indexPathForItem: index inSection:0]; UICollectionViewCell *cell = [self.collectionView cellForItemAtIndexPath:indexPath];
            UIImageView *imageView = [cell.contentView.subviews lastObject];
            imageView.image = image;
        });
    });
    //not loaded yet
    return nil;
}

- (UICollectionViewCell *)collectionView:(UICollectionView *)collectionView cellForItemAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath
{
    //dequeue cell
    UICollectionViewCell *cell = [collectionView dequeueReusableCellWithReuseIdentifier:@"Cell" forIndexPath:indexPath];
    //add image view
    UIImageView *imageView = [cell.contentView.subviews lastObject];
    if (!imageView) {
        imageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:cell.contentView.bounds];
        imageView.contentMode = UIViewContentModeScaleAspectFit;
        [cell.contentView addSubview:imageView];
    }
    //set or load image for this index
    imageView.image = [self loadImageAtIndex:indexPath.item];
    //preload image for previous and next index
    if (indexPath.item < [self.imagePaths count] - 1) {
        [self loadImageAtIndex:indexPath.item + 1]; }
    if (indexPath.item > 0) {
        [self loadImageAtIndex:indexPath.item - 1]; }
    return cell;
}

@end

????果然效果更好了！當(dāng)滾動的時(shí)候雖然還有一些圖片進(jìn)入的延遲，但是已經(jīng)非常罕見了。緩存意味著我們做了更少的加載。這里提前加載邏輯非常粗暴，其實(shí)可以把滑動速度和方向也考慮進(jìn)來，但這已經(jīng)比之前沒做緩存的版本好很多了。