有效的本地 cache 機(jī)制，可以避免不必要的重復(fù)網(wǎng)絡(luò)加載，不僅能提高相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景的資源加載速度，也可以避免不必要的流量浪費(fèi)造成用戶損失。但是，由于緩存一般做法是通過(guò) url 經(jīng)過(guò) md5 變換的值作為 key 進(jìn)行存儲(chǔ)，因此對(duì)于同樣 url 的資源在第一次緩存之后如果沒有合適的清理機(jī)制，就會(huì)存在不同步的問(wèn)題，導(dǎo)致 bug 的出現(xiàn)。本文就是再這樣的背景下，通過(guò)對(duì)比 NSURLCache、SDImageCache、YYCache、AFNetworking 等優(yōu)秀開源庫(kù)，探索通用的 cache 自動(dòng)清理方案。

NSURLCache 中的緩存清理方案

關(guān)于 NSURLCache，可以閱讀 這篇文章，其中詳細(xì)介紹了 url loading 系統(tǒng)中最關(guān)鍵的緩存部分。

緩存策略 NSURLRequestCachePolicy

typedef NS_ENUM(NSUInteger, NSURLRequestCachePolicy)
{
    NSURLRequestUseProtocolCachePolicy = 0,// 對(duì)特定的 URL 請(qǐng)求使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中實(shí)現(xiàn)的緩存邏輯。默認(rèn)策略
    NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData = 1,//數(shù)據(jù)需要從原始地址加載。不使用現(xiàn)有緩存
    NSURLRequestReloadIgnoringLocalAndRemoteCacheData = 4, // 不僅忽略本地緩存，同時(shí)也忽略代理服務(wù)器或其他中間介質(zhì)目前已有的、協(xié)議允許的緩存（未實(shí)現(xiàn)）
    NSURLRequestReloadIgnoringCacheData = NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData,
    NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad = 2,// 無(wú)論緩存是否過(guò)期，先使用本地緩存數(shù)據(jù)。如果緩存中沒有請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，那么從原始地址加載數(shù)據(jù)。
    NSURLRequestReturnCacheDataDontLoad = 3,// 無(wú)論緩存是否過(guò)期，先使用本地緩存數(shù)據(jù)。如果緩存中沒有請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，那么放棄從原始地址加載數(shù)據(jù)，請(qǐng)求視為失?。矗骸半x線”模式）
    NSURLRequestReloadRevalidatingCacheData = 5, // 從原始地址確認(rèn)緩存數(shù)據(jù)的合法性后，緩存數(shù)據(jù)就可以使用，否則從原始地址加載（未實(shí)現(xiàn)）
};

SDImageCache 中的緩存清理方案

SDImageCache 是優(yōu)秀的第三方網(wǎng)絡(luò)圖片下載庫(kù) SDWebImage 中使用的自定義 cache 類，也是該庫(kù)的重要組件之一。功能包括了常見的緩存存儲(chǔ)、查詢以及清除，通過(guò)閱讀 SDImageCache 的源碼，就可以很快找到 cache 自動(dòng)清理的處理方案。

cache 組織結(jié)構(gòu)

SDImageCache 由內(nèi)存緩存和磁盤緩存兩部分組成，內(nèi)存緩存使用 NSCache 實(shí)現(xiàn)，磁盤緩存通過(guò)NSFileManager的單例來(lái)管理，簡(jiǎn)單易懂。日常開發(fā)中，當(dāng)我們遇到 cache 相關(guān)的需求時(shí)，其實(shí)可以直接使用 SDImageCache 而不需要重新造輪子。

閱讀頭文件，有這樣唯一一個(gè) designated 初始化方法：

- (nonnull instancetype)initWithNamespace:(nonnull NSString *)ns
                       diskCacheDirectory:(nonnull NSString *)directory NS_DESIGNATED_INITIALIZER;

由此可知，SDImageCache 的初始化需要指定一個(gè)磁盤目錄作為緩存的根目錄和一個(gè)文件存儲(chǔ)的目錄，通過(guò)命名空間機(jī)制就可以把不同應(yīng)用場(chǎng)景的緩存目錄給隔離開，使用該機(jī)制最大的好處就在于，每一個(gè)自定的 cache 實(shí)例，包括該類的單例，都可以自動(dòng)管理自己存儲(chǔ)路徑下的緩存文件，而不會(huì)對(duì)其他人的 cache 有所影響。

cache 清理機(jī)制

先說(shuō)說(shuō)內(nèi)存緩存，由于 SDImageCache 使用 NSCache 來(lái)充當(dāng)內(nèi)存緩存，而
NSCache 本身就支持內(nèi)存清理機(jī)制，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存很低時(shí)該類的實(shí)例會(huì)自動(dòng)釋放一些對(duì)象（模擬器除外），因此理論上不需要做什么額外的處理。該類有兩個(gè)可供開發(fā)者設(shè)置的屬性：

// 內(nèi)存總消耗限制，If 0, there is no total cost limit. The default value is 0.
@property NSUInteger totalCostLimit;

// 內(nèi)存總數(shù)量限制，If 0, there is no count limit. The default value is 0.
@property NSUInteger countLimit;

官方文檔也對(duì)這兩個(gè)屬性做了清晰的解釋，不過(guò)，SDImageCache 中采用的就是默認(rèn)值，另外，在 NSCache 子類的初始化方法中監(jiān)聽了系統(tǒng)內(nèi)存警告的通知，當(dāng)系統(tǒng)收到內(nèi)存警告時(shí)，清空內(nèi)存中所有的對(duì)象。內(nèi)存清理 SDImageCache 就做了這么多。

下面說(shuō)一下磁盤緩存。在 designated 初始化中，發(fā)現(xiàn) cache 實(shí)例監(jiān)聽了如下幾個(gè)通知：

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

第一個(gè)通知應(yīng)該有些多余，內(nèi)存部分已經(jīng)做了處理。仔細(xì)觀察處理后兩個(gè)通知的 selector 名大概能猜到，SDImageCache 在 app 將要被終止時(shí)和切后臺(tái)時(shí)都會(huì)做一次較舊文件的清除操作。

那么，什么樣的文件算是 oldFiles？
在 SDImageCache 的 designated 初始化方法中，有這樣一個(gè)被初始化的變量：

_config = [[SDImageCacheConfig alloc] init];

這個(gè)變量對(duì)應(yīng)的是頭文件中只讀的屬性：

@property (nonatomic, nonnull, readonly) SDImageCacheConfig *config;

翻遍 SDImageCache.m 文件可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)屬性正是用于輔助處理磁盤緩存的清理操作的，如果外部沒有修改這個(gè)屬性，那么 SDImageCache 就會(huì)使用配置的默認(rèn)值進(jìn)行處理。

// 圖片下載完成后，是否解壓，默認(rèn) YES
@property (assign, nonatomic) BOOL shouldDecompressImages;

// 是否禁用 iclould 備份，默認(rèn) YES
@property (assign, nonatomic) BOOL shouldDisableiCloud;

// 是否使用內(nèi)存緩存，默認(rèn) YES
@property (assign, nonatomic) BOOL shouldCacheImagesInMemory;

// 磁盤緩存文件的最大有效期，單位 second
@property (assign, nonatomic) NSInteger maxCacheAge; 

// 最大緩存大小，單位 byte。默認(rèn)0，不會(huì)基于緩存大小對(duì)磁盤緩存進(jìn)行清理。
@property (assign, nonatomic) NSUInteger maxCacheSize;

具體如何清理，就要進(jìn)入 deleteOldFiles 方法以及 backgroundDeleteOldFiles 方法中查看。閱讀源碼發(fā)現(xiàn)，最終都是調(diào)用這個(gè)方法：

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

根據(jù)時(shí)間有效性清理的步驟，有這樣一段注釋：

// Enumerate all of the files in the cache directory.  This loop has two purposes:
        //
        //  1. Removing files that are older than the expiration date.
        //  2. Storing file attributes for the size-based cleanup pass.

根據(jù)緩存大小限制清理的步驟，有這樣一段注釋：

// If our remaining disk cache exceeds a configured maximum size, perform a second
        // size-based cleanup pass.  We delete the oldest files first.
// Target half of our maximum cache size for this cleanup pass.

在遍歷緩存目錄時(shí)，作者用到了 NSURL 的這個(gè)方法：

- (nullable NSDictionary<NSURLResourceKey, id> *)resourceValuesForKeys:(NSArray<NSURLResourceKey> *)keys error:(NSError **)error NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);

針對(duì)每一個(gè)文件的 URL 鏈接，主要關(guān)注這幾個(gè)屬性：URL 是不是目錄的 path、URL 對(duì)應(yīng)文件最近修改時(shí)間以及文件分配的存儲(chǔ)空間，即代碼中的：NSArray<NSString *> *resourceKeys = @[NSURLIsDirectoryKey, NSURLContentModificationDateKey, NSURLTotalFileAllocatedSizeKey];
這里給大家留個(gè)思考問(wèn)題，作者在計(jì)算文件大小的時(shí)候，不使用 NSURLFileAllocatedSizeKey，而是用 NSURLTotalFileAllocatedSizeKey，為什么？

小結(jié)一下，SDImageCache 緩存時(shí)效性問(wèn)題的處理方案是：內(nèi)存緩存在遇到內(nèi)存警告時(shí)全部清除，磁盤緩存根據(jù)外部配置在客戶端終止前或者切到后臺(tái)時(shí)進(jìn)行清理，過(guò)期的緩存文件全部刪除，緩存總大小超過(guò) maxSize時(shí)，從最大的文件開始刪除直到當(dāng)前緩存大小在 maxSize/2 值以下。

YYCache 中的緩存清理方案

AFNetworking 中的緩存清理方案

AFNetworking 是專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求框架，支持 NSURLConnection 和 NSURLSession 的請(qǐng)求方式，AFN 的下載緩存部分采用 NSURLCache，NSURLCache 是系統(tǒng)自動(dòng)管理緩存部分，就不多做介紹，這里主要介紹下其為圖片請(qǐng)求設(shè)計(jì)的 cache：AFAutoPurgingImageCache。

cache 組織結(jié)構(gòu)

AFAutoPurgingImageCache 只包括內(nèi)存緩存部分，所以實(shí)現(xiàn)也比較簡(jiǎn)單。內(nèi)存緩存使用 NSMutableDictionary 實(shí)現(xiàn)。

cache 清理機(jī)制

默認(rèn)最大內(nèi)存緩存大小為 100M，每次內(nèi)存超過(guò)最大值時(shí)，清理掉 60M 的空間。清除內(nèi)存時(shí)，按照 LUR 算法，首先對(duì)內(nèi)存中的圖片數(shù)據(jù)按照最近訪問(wèn)時(shí)間進(jìn)行排序，優(yōu)先刪除最后訪問(wèn)時(shí)間久遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)。

小結(jié)：網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求加載庫(kù)主要實(shí)現(xiàn)對(duì) NSURLConnection 和 NSURLSession 的封裝，緩存部分主要還是使用系統(tǒng)的 NSURLCache 實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注下內(nèi)存緩存清理時(shí)，如何像 AFNetworing 這樣采用 LRU 算法進(jìn)行清理，提高 cache 的命中率。