深入浅出图片三级缓存

深入浅出图片三级缓存

一、什么是图片三级缓存？——快递驿站体系

想象图片加载就像网购快递：

• 内存缓存：你家门口的快递柜（取货最快）
• 磁盘缓存：小区快递驿站（取货稍慢）
• 网络加载：从外地仓库发货（最慢）

三级缓存就是建立这样一套高效配送体系，避免每次都从远方仓库取货。

二、各级缓存详解

1. 内存缓存（L1缓存）——家门口的快递柜

特点：

• 读取速度：纳秒级（堪比CPU缓存）
• 存储介质：RAM内存
• 容量限制：通常为可用内存的1/8
• 淘汰策略：LRU（最近最少使用）

// Android实现示例（LruCache）
int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 8);
LruCache<String, Bitmap> memoryCache = new LruCache<String, Bitmap>(maxMemory) {
    protected int sizeOf(String key, Bitmap value) {
        return value.getByteCount() / 1024;
    }
};

2. 磁盘缓存（L2缓存）——小区快递驿站

特点：

• 读取速度：毫秒级（比内存慢100倍）
• 存储介质：手机存储/SD卡
• 容量限制：通常10-100MB
• 文件格式：一般为图片原文件或编码后数据

// DiskLruCache实现示例
File cacheDir = new File(context.getCacheDir(), "image_cache");
int cacheSize = 50 * 1024 * 1024; // 50MB
DiskLruCache diskCache = DiskLruCache.open(cacheDir, 1, 1, cacheSize);

3. 网络加载（L3缓存）——远方仓库

特点：

• 加载速度：秒级（受网络影响大）
• 成本最高：消耗流量、电量
• 需要异步处理：避免阻塞UI线程

// 使用OkHttp网络请求
OkHttpClient client = new OkHttpClient();
Request request = new Request.Builder().url(imageUrl).build();
client.newCall(request).enqueue(new Callback() {
    public void onResponse(Call call, Response response) {
        // 获取图片数据并缓存
    }
});

三、完整工作流程

1. 检查内存缓存：

   Bitmap bitmap = memoryCache.get(imageKey);
   if (bitmap != null) {
       imageView.setImageBitmap(bitmap);
       return; // 命中缓存直接返回
   }
   

2. 检查磁盘缓存：

   DiskLruCache.Snapshot snapshot = diskCache.get(imageKey);
   if (snapshot != null) {
       InputStream inputStream = snapshot.getInputStream(0);
       Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeStream(inputStream);
       // 存入内存缓存
       memoryCache.put(imageKey, bitmap);
       imageView.setImageBitmap(bitmap);
       return;
   }
   

3. 从网络加载：

   // 使用线程池或协程异步加载
   executorService.execute(() -> {
       Bitmap bitmap = downloadFromNetwork(imageUrl);
       // 存入磁盘和内存缓存
       diskCache.put(imageKey, bitmap);
       memoryCache.put(imageKey, bitmap);
       // 更新UI（需切主线程）
       runOnUiThread(() -> imageView.setImageBitmap(bitmap));
   });
   

四、关键技术点

1. 缓存键设计

• 通常使用图片URL的MD5值作为key
• 考虑图片尺寸差异（相同URL不同尺寸应视为不同缓存）

String generateKey(String url, int width, int height) {
    String originalKey = url + "_" + width + "x" + height;
    return md5(originalKey);
}

2. 图片压缩

• 根据ImageView尺寸进行采样压缩
• 使用RGB_565减少内存占用（适合不透明图片）

BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inJustDecodeBounds = true;
BitmapFactory.decodeStream(inputStream, null, options);
options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth, reqHeight);
options.inJustDecodeBounds = false;
options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565;
return BitmapFactory.decodeStream(inputStream, null, options);

3. 内存缓存优化

• 使用弱引用+强引用双缓存策略
• 监听onTrimMemory()及时清理缓存

public void onTrimMemory(int level) {
    if (level >= TRIM_MEMORY_MODERATE) {
        memoryCache.evictAll(); // 清空内存缓存
    }
}

五、现成解决方案

1. Glide实现原理

Glide的三级缓存：
1. 活动资源（Active Resources）：正在使用的图片
2. 内存缓存（Memory Cache）：LRU缓存
3. 磁盘缓存（Disk Cache）：转换后的图片

2. Picasso缓存策略

Picasso.with(context)
    .load(url)
    .memoryPolicy(MemoryPolicy.NO_CACHE) // 跳过内存缓存
    .networkPolicy(NetworkPolicy.OFFLINE) // 只读磁盘缓存
    .into(imageView);

六、性能对比数据

缓存级别	读取时间	存储容量	是否持久化
内存缓存	1-10ms	10-50MB	否
磁盘缓存	50-200ms	50-200MB	是
网络加载	500ms-5s	无限制	是

七、常见问题解决方案

1. 图片错位问题

• 使用Tag验证：

imageView.setTag(imageUrl);
// 加载完成后检查
if (imageView.getTag().equals(imageUrl)) {
    imageView.setImageBitmap(bitmap);
}

2. 缓存一致性问题

• 使用版本控制：

String key = url + "_v" + imageVersion;

3. OOM问题

• 采用以下策略：
  • 合理设置缓存大小
  • 使用Bitmap复用池
  • 及时回收不再使用的Bitmap

八、总结

图片三级缓存就像高效的物流系统：

1. 内存缓存：随取随用，但容量有限
2. 磁盘缓存：持久存储，速度适中
3. 网络加载：终极方案，成本最高

最佳实践原则：

• 优先读内存：速度最快
• 异步写磁盘：避免阻塞UI
• 网络最后用：节省流量

记住三个关键点：

1. 缓存键要唯一：URL+尺寸等组合
2. 及时释放资源：监听系统内存事件
3. 合理设置大小：根据应用特点调整

掌握三级缓存，你的APP图片加载将又快又省流量！