Android二级缓存之物理存储介质上的缓存DiskLruCache
Android DiskLruCache属于物理性质的缓存，相较于LruCache缓存，则DiskLruCache属于Android二级缓存中的最后一级。通常Android缓存分为两级，第一级是内存缓存，第二级是物理缓存也即DiskLruCache。顾名思义，DiskLruCache就是将数据缓存到Android的物理介质如外部存储器存储卡、内部存储器存储卡上。
关于LruCache缓存即内存缓存，我在之前写过一系列文章，详情请见附录文章2，3。本文介绍Android硬件级的缓存策略：DiskLruCache。
DiskLruCache的Android谷歌官方实现代码链接：
DiskLruCache.java Android谷歌官方源代码实现链接：https://android.googlesource.com/platform/libcore/+/jb-mr2-release/luni/src/main/java/libcore/io/DiskLruCache.java
事实上，由于DiskLruCache实现原理和过程透明公开，有不少第三方实现，在github上有一个比较流行的DiskLruCache开源实现版本，其项目主页：https://github.com/JakeWharton/DiskLruCache
本文将基于JakeWharton实现的DiskLruCache开源库为例说明。使用JakeWharton实现的DiskLruCache，需要先将github上的代码下载，下载后，直接复制到自己项目代码java目录下作为自己的源代码直接使用即可。
（1）DiskLruCache的初始化。
public static DiskLruCache open(File directory, int appVersion, int valueCount, long maxSize);
DiskLruCache使用前首先需要从一个静态方法open创建一个DiskLruCache实例。
一个缓存目录directory，缓存目录directory可以用Android系统提供的默认缓存目录，也可以自己指定一个显而易见的目录。
DiskLruCache在open缓存目录时候，如果前后appVersion不同则销魂缓存。
valueCount类似于指明一个数组的长度，通常是1，是1 的话，那么在后面写缓存newOutputStream时候是newOutputStream(0)，因为类似数组下标。长度为1的数组，那么数组中只有一个元素且该元素的下标是0。同样，读的时候也是getInputStream(0)。
maxSize意义简单，指定DiskLruCache缓存的大小，总不能让DiskLruCache无限制缓存吧。所以一般要给DiskLruCache指定一个适当的缓存尺寸和限制，一般是10 * 1024 * 1024，10MB。
我写的初始化例子：
private void makeDiskLruCache() {
try {
File cacheDir = getDiskCacheDir(this, UNIQUENAME);
if (!cacheDir.exists()) {
Log.d(TAG, "缓存目录不存在，创建之...");
cacheDir.mkdirs();
} else
Log.d(TAG, "缓存目录已存在，不需创建.");
//第二个参数我选取APP的版本code。DiskLruCache如果发现第二个参数version不同则销毁缓存
//第三个参数为1，在写缓存的流时候，newOutputStream(0)，0为索引，类似数组的下标
mDiskLruCache = DiskLruCache.open(cacheDir, getVersionCode(this), 1, DISK_CACHE_MAX_SIZE);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
（2）往DiskLruCache写缓存的一般过程。
DiskLruCache的缓存是<K,V>结构。缓存写入DiskLruCache，首先要从DiskLruCache获得一个DiskLruCache.Editor，用DiskLruCache.Editor的editor传递参数key进去，再获得一个OutputStream，拿到这个OutputStream，就可以把DiskLruCache当作一个接收数据的输出流往里面写数据。写完不要忘记commit。一个DiskLruCache写缓存的代码片段：
//把byte字节写入缓存DiskLruCache
private void writeToDiskLruCache(String url, byte[] buf) throws Exception {
Log.d(TAG, url + " : 开始写入缓存...");
//DiskLruCache缓存需要一个key，我先把url转换成md5字符串，
//然后以md5字符串作为key键
String key=urlToKey(url);
DiskLruCache.Editor editor = mDiskLruCache.edit(key);
OutputStream os = editor.newOutputStream(0);
os.write(buf);
os.flush();
editor.commit();
mDiskLruCache.flush();
Log.d(TAG, url + " : 写入缓存完成.");
}
（3）从DiskLruCache读缓存的一般过程。
直接的以之前写缓存时候的key键从DiskLruCache中读取：DiskLruCache.get(key)，获得一个快照DiskLruCache.Snapshot，如果这个DiskLruCache.Snapshot为null，则说明没有缓存，如果有，则说明已经缓存，然后从DiskLruCache.Snapshot组建一个输入流把缓存数据恢复出来即可。读缓存的代码：
//从DiskLruCache中读取缓存
private Bitmap readBitmapFromDiskLruCache(String url) {
DiskLruCache.Snapshot snapShot = null;
try {
//把url转换成一个md5字符串，然后以这个md5字符串作为key
String key = urlToKey(url);
snapShot = mDiskLruCache.get(key);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
if (snapShot != null) {
Log.d(TAG, "发现缓存:" + url);
InputStream is = snapShot.getInputStream(0);
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is);
Log.d(TAG, "从缓存中读取Bitmap.");
return bitmap;
} else
return null;
}
再写一个完整的简单例子说明。一个ImageView，ImageView需要加载一个网路图片，该图片是我的csdn博客头像。例子中，代码启动后，在为ImageView加载网络图片时候，会首先检查本地DiskLruCache中是否有缓存，如果有则直接使用缓存，如果没有，则重新开启一个线程下载图片资源，图片下载完成后，一方面要设置到ImageView中，同时要把图片数据写入DiskLruCache缓存中。
package zhangphil.app;
import android.content.Context;
import android.content.pm.PackageInfo;
import android.content.pm.PackageManager;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.os.Environment;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.widget.ImageView;
import com.jakewharton.disklrucache.DiskLruCache;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private Handler handler;
private ExecutorService pool;
// 默认的线程池容量
private int DEFAULT_TASK_NUMBER = 10;
private final int WHAT = 0xe001;
private String TAG = "zhangphil_tag";
private String UNIQUENAME = "zhangphil_cache";
private DiskLruCache mDiskLruCache = null;
//缓存大小
private int DISK_CACHE_MAX_SIZE = 10 * 1024 * 1024;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
//初始化DiskLruCache，创建DiskLruCache实例
makeDiskLruCache();
//创建容量为 asyncTaskNumber 的线程池。
pool = Executors.newFixedThreadPool(DEFAULT_TASK_NUMBER);
final ImageView image = (ImageView) findViewById(R.id.image);
handler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case WHAT:
image.setImageBitmap((Bitmap) msg.obj);
}
}
};
//一个测试的URL连接，从这个链接下载一个图片加载到ImageView中
String image_url = "http://avatar.csdn.net/9/7/A/1_zhangphil.jpg";
getBitmap(image_url);
}
private void getBitmap(String url) {
//首先从DiskLruCache读取缓存，缓存是否有该url的图片缓存
Bitmap bmp = readBitmapFromDiskLruCache(url);
if (bmp == null) {
//如果缓存中没有，则创建一个线程下载
Thread t = new DownloadThread(url);
//把线程放到线程池中下载
pool.execute(t);
} else {
//在DiskLruCache中发现缓存，直接复用
sendResult(bmp);
}
}
//从DiskLruCache中读取缓存
private Bitmap readBitmapFromDiskLruCache(String url) {
DiskLruCache.Snapshot snapShot = null;
try {
//把url转换成一个md5字符串，然后以这个md5字符串作为key
String key = urlToKey(url);
snapShot = mDiskLruCache.get(key);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
if (snapShot != null) {
Log.d(TAG, "发现缓存:" + url);
InputStream is = snapShot.getInputStream(0);
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is);
Log.d(TAG, "从缓存中读取Bitmap.");
return bitmap;
} else
return null;
}
//把byte字节写入缓存DiskLruCache
private void writeToDiskLruCache(String url, byte[] buf) throws Exception {
Log.d(TAG, url + " : 开始写入缓存...");
//DiskLruCache缓存需要一个key，我先把url转换成md5字符串，
//然后以md5字符串作为key键
String key=urlToKey(url);
DiskLruCache.Editor editor = mDiskLruCache.edit(key);
OutputStream os = editor.newOutputStream(0);
os.write(buf);
os.flush();
editor.commit();
mDiskLruCache.flush();
Log.d(TAG, url + " : 写入缓存完成.");
}
private void makeDiskLruCache() {
try {
File cacheDir = getDiskCacheDir(this, UNIQUENAME);
if (!cacheDir.exists()) {
Log.d(TAG, "缓存目录不存在，创建之...");
cacheDir.mkdirs();
} else
Log.d(TAG, "缓存目录已存在，不需创建.");
//第二个参数我选取APP的版本code。DiskLruCache如果发现第二个参数version不同则销毁缓存
//第三个参数为1，在写缓存的流时候，newOutputStream(0)，0为索引，类似数组的下标
mDiskLruCache = DiskLruCache.open(cacheDir, getVersionCode(this), 1, DISK_CACHE_MAX_SIZE);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 开辟一个下载线程
private class DownloadThread extends Thread {
private String url;
public DownloadThread(String url) {
this.url = url;
}
@Override
public void run() {
try {
byte[] imageBytes = loadRawDataFromURL(url);
// 数据下载完毕，把新的bitmap数据写入DiskLruCache缓存
writeToDiskLruCache(url, imageBytes);
Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeByteArray(imageBytes, 0, imageBytes.length);
sendResult(bmp);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
// 发送消息通知：bitmap已经下载完成。
private void sendResult(Bitmap bitmap) {
Message message = handler.obtainMessage();
message.what = WHAT;
message.obj = bitmap;
handler.sendMessage(message);
}
//从一个url下载原始数据，本例是一个图片资源。
public byte[] loadRawDataFromURL(String u) throws Exception {
Log.d(TAG, "开始下载 " + u);
URL url = new URL(u);
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
InputStream is = conn.getInputStream();
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
final int BUFFER_SIZE = 2048;
final int EOF = -1;
int c;
byte[] buf = new byte[BUFFER_SIZE];
while (true) {
c = bis.read(buf);
if (c == EOF)
break;
baos.write(buf, 0, c);
}
conn.disconnect();
is.close();
byte[] data = baos.toByteArray();
baos.flush();
Log.d(TAG, "下载完成! " + u);
return data;
}
/*
*
* 当SD卡存在或者SD卡不可被移除的时候，就调用getExternalCacheDir()方法来获取缓存路径，
* 否则就调用getCacheDir()方法来获取缓存路径。
* 前者获取到的就是 /sdcard/Android/data/<application package>/cache
* 而后者获取到的是 /data/data/<application package>/cache 。
*
* */
public File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) {
String cachePath = null;
if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(Environment.getExternalStorageState()) || !Environment.isExternalStorageRemovable()) {
cachePath = context.getExternalCacheDir().getPath();
} else {
cachePath = context.getCacheDir().getPath();
}
File dir = new File(cachePath + File.separator + uniqueName);
Log.d(TAG, "缓存目录:" + dir.getAbsolutePath());
return dir;
}
//版本名
public static String getVersionName(Context context) {
return getPackageInfo(context).versionName;
}
//版本号
public static int getVersionCode(Context context) {
return getPackageInfo(context).versionCode;
}
private static PackageInfo getPackageInfo(Context context) {
PackageInfo pi = null;
try {
PackageManager pm = context.getPackageManager();
pi = pm.getPackageInfo(context.getPackageName(), PackageManager.GET_CONFIGURATIONS);
return pi;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return pi;
}
public String urlToKey(String url) {
return getMD5(url);
}
/*
* 传入一个字符串String msg，返回Java MD5加密后的16进制的字符串结果。
* 结果形如：c0e84e870874dd37ed0d164c7986f03a
*/
public static String getMD5(String msg) {
MessageDigest md = null;
try {
md = MessageDigest.getInstance("MD5");
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
md.reset();
md.update(msg.getBytes());
byte[] bytes = md.digest();
String result = "";
for (byte b : bytes) {
// byte转换成16进制
result += String.format("%02x", b);
}
return result;
}
}
涉及到Android网络操作和存储设备的读写，不要忘记加相关权限：
<!-- SDCard中创建与删除文件权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.MOUNT_UNMOUNT_FILESYSTEMS"/>
<!-- 向SDCard写入数据权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"></uses-permission>
附录文章：
1，《基于Java LinkedList,实现Android大数据缓存策略》链接地址：http://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/44116885
2，《使用新式LruCache取代SoftReference缓存图片，Android异步加载图片》链接地址：http://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/43667415
3，《使用Android新式LruCache缓存图片，基于线程池异步加载图片》链接地址：http://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/44082287
4，《Java MD5（字符串）》链接地址：http://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/44152077
5，《从一个URL下载原始数据，基于byte字节》链接地址：http://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/43794837
6，《Android获取App版本号和版本名》链接地址：http://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/43795099