深入解析Android Volley缓存机制：从源码到实战的全面剖析
一、引言
在移动应用开发中，网络请求是不可或缺的一部分。然而，频繁的网络请求不仅会消耗用户的流量，还会影响应用的响应速度和性能。为了解决这些问题，缓存机制应运而生。Android Volley作为一款强大的网络请求库，提供了灵活且高效的缓存策略，能够显著提升应用的性能和用户体验。
本文将深入剖析Android Volley的缓存机制，从源码级别详细分析其实现原理、工作流程和各种缓存策略的应用场景。通过本文的学习，你将全面掌握Volley缓存机制的核心原理，学会如何根据不同的应用场景选择合适的缓存策略，以及如何自定义缓存策略来满足特定的需求。
二、Volley缓存机制概述
2.1 缓存的基本概念
缓存是一种机制，用于存储经常访问的数据，以便在后续请求时可以直接从存储中获取数据，而不必再次从原始数据源获取。在Android应用中，缓存可以显著提高应用的响应速度，减少网络流量消耗，提高用户体验。
在Volley中，缓存机制主要用于处理HTTP响应。当应用发起一个网络请求时，Volley会首先检查缓存中是否有该请求的响应。如果有，并且缓存的响应仍然有效，Volley会直接返回缓存的响应，而不必发起网络请求。只有当缓存中没有有效响应时，Volley才会真正发起网络请求。
2.2 Volley缓存机制的优势
Volley的缓存机制具有以下优势：
- 减少网络流量：通过缓存可以避免重复请求相同的数据，从而减少网络流量消耗。
- 提高响应速度：直接从缓存中获取数据比从网络获取数据要快得多，可以显著提高应用的响应速度。
- 支持离线模式：即使在没有网络连接的情况下，应用也可以从缓存中获取数据，提供基本的功能支持。
- 灵活的缓存策略：Volley提供了多种缓存策略，可以根据不同的应用场景选择合适的缓存策略。
- 自动缓存管理：Volley会自动管理缓存的生命周期，包括缓存的添加、更新和删除等操作。
2.3 Volley缓存机制的核心组件
Volley的缓存机制主要由以下几个核心组件组成：
- Cache接口：定义了缓存操作的基本接口，包括读取、写入、删除和清空缓存等操作。
- DiskBasedCache类：Volley默认的缓存实现，基于磁盘存储，将缓存数据存储在应用的文件系统中。
- Cache.Entry类：表示缓存中的一个条目，包含了缓存数据的元信息，如缓存时间、过期时间、ETag等。
- Request类：请求基类，包含了与缓存相关的方法和属性，如是否需要缓存、缓存键等。
- NetworkResponse类：网络响应类，包含了从服务器返回的原始数据和响应头信息。
- HttpHeaderParser类：HTTP头解析器，用于解析响应头中的缓存相关信息，如Cache-Control、Expires等。
下面我们将详细分析这些核心组件的源码实现。
三、Cache接口源码分析
3.1 Cache接口定义
Cache接口是Volley缓存机制的核心接口，定义了缓存操作的基本方法：
/**
* 缓存接口，定义了缓存操作的基本方法
*/
public interface Cache {
/**
* 从缓存中获取指定键的数据
* @param key 缓存键
* @return 缓存条目，如果不存在则返回null
*/
public Entry get(String key);
/**
* 将数据存入缓存
* @param key 缓存键
* @param entry 缓存条目
*/
public void put(String key, Entry entry);
/**
* 刷新指定缓存条目的状态
* @param key 缓存键
* @param softTtl 软过期时间（毫秒）
*/
public void invalidate(String key, boolean fullExpire);
/**
* 从缓存中删除指定键的数据
* @param key 缓存键
*/
public void remove(String key);
/**
* 清空所有缓存数据
*/
public void clear();
/**
* 缓存条目类，包含了缓存数据的元信息
*/
public static class Entry {
/** 缓存数据的字节数组 */
public byte[] data;
/** ETag，用于服务器验证缓存 */
public String etag;
/** 服务器响应的日期（毫秒） */
public long serverDate;
/** 缓存的软过期时间（毫秒） */
public long softTtl;
/** 缓存的硬过期时间（毫秒） */
public long ttl;
/** 响应头信息 */
public Map<String, String> responseHeaders;
/**
* 判断缓存是否已软过期
* @return 如果已软过期返回true，否则返回false
*/
public boolean isExpired() {
return this.ttl < System.currentTimeMillis();
}
/**
* 判断缓存是否需要刷新
* @return 如果需要刷新返回true，否则返回false
*/
public boolean refreshNeeded() {
return this.softTtl < System.currentTimeMillis();
}
}
}
从上面的源码可以看出，Cache接口定义了五个基本方法：get、put、invalidate、remove和clear，分别用于获取缓存、存入缓存、刷新缓存、删除缓存和清空缓存。同时，Cache接口内部定义了一个静态类Entry，用于表示缓存中的一个条目，包含了缓存数据的元信息。
3.2 Cache.Entry类源码分析
Cache.Entry类包含了缓存数据的元信息，这些信息对于判断缓存是否有效以及是否需要刷新非常重要：
/**
* 缓存条目类，包含了缓存数据的元信息
*/
public static class Entry {
/** 缓存数据的字节数组 */
public byte[] data;
/** ETag，用于服务器验证缓存 */
public String etag;
/** 服务器响应的日期（毫秒） */
public long serverDate;
/** 缓存的软过期时间（毫秒） */
public long softTtl;
/** 缓存的硬过期时间（毫秒） */
public long ttl;
/** 响应头信息 */
public Map<String, String> responseHeaders;
/**
* 判断缓存是否已硬过期
* @return 如果已硬过期返回true，否则返回false
*/
public boolean isExpired() {
return this.ttl < System.currentTimeMillis();
}
/**
* 判断缓存是否需要刷新
* @return 如果需要刷新返回true，否则返回false
*/
public boolean refreshNeeded() {
return this.softTtl < System.currentTimeMillis();
}
}
从上面的源码可以看出，Cache.Entry类包含了以下几个重要字段：
- data：缓存的实际数据，以字节数组的形式存储。
- etag：服务器返回的ETag，用于在服务器端验证缓存。
- serverDate：服务器响应的日期，以毫秒为单位。
- softTtl：缓存的软过期时间，当超过这个时间时，缓存数据仍然可以使用，但需要进行刷新。
- ttl：缓存的硬过期时间，当超过这个时间时，缓存数据被认为是无效的，必须重新从服务器获取。
- responseHeaders：服务器响应的头信息，包含了各种有用的元数据。
Cache.Entry类还提供了两个重要的方法：isExpired和refreshNeeded，分别用于判断缓存是否已硬过期和是否需要刷新。这两个方法在Volley的缓存策略中起着关键作用。
四、DiskBasedCache类源码分析
4.1 DiskBasedCache类概述
DiskBasedCache是Volley默认的缓存实现，它基于磁盘存储，将缓存数据存储在应用的文件系统中。这种实现方式的优点是缓存数据可以持久化保存，即使应用重启也不会丢失。
4.2 核心成员变量
/**
* 基于磁盘的缓存实现
*/
public class DiskBasedCache implements Cache {
/** 默认的缓存目录 */
private static final String DEFAULT_CACHE_DIR = "volley";
/** 缓存目录 */
private final File mRootDirectory;
/** 缓存的最大大小（字节） */
private final int mMaxCacheSizeInBytes;
/** 当前缓存的大小（字节） */
private long mTotalSize = 0;
/** 缓存条目映射表，键为缓存键，值为缓存文件 */
private final Map<String, CacheHeader> mEntries = new LinkedHashMap<String, CacheHeader>(16, 0.75f, true) {
@Override
protected boolean removeEldestEntry(Entry<String, CacheHeader> eldest) {
return mTotalSize > mMaxCacheSizeInBytes;
}
};
/** 缓存文件的后缀 */
private static final String CACHE_FILE_PREFIX = "cache_";
// 其他成员变量...
}
从上面的源码可以看出，DiskBasedCache类包含了以下几个核心成员变量：
- mRootDirectory：缓存文件的根目录。
- mMaxCacheSizeInBytes：缓存的最大大小，默认为5MB。
- mTotalSize：当前缓存的大小，单位为字节。
- mEntries：一个
LinkedHashMap，用于存储缓存条目和对应的元信息。
4.3 构造函数
/**
* 创建一个新的磁盘缓存
* @param rootDirectory 缓存目录
* @param maxCacheSizeInBytes 缓存的最大大小（字节）
*/
public DiskBasedCache(File rootDirectory, int maxCacheSizeInBytes) {
mRootDirectory = rootDirectory;
mMaxCacheSizeInBytes = maxCacheSizeInBytes;
}
/**
* 创建一个新的磁盘缓存，使用默认的缓存大小（5MB）
* @param rootDirectory 缓存目录
*/
public DiskBasedCache(File rootDirectory) {
this(rootDirectory, DEFAULT_DISK_USAGE_BYTES);
}
/**
* 创建一个新的磁盘缓存，使用默认的缓存目录和大小
*/
public DiskBasedCache() {
this(new File(Volley.getDefaultCacheDir(Volley.getContext()), DEFAULT_CACHE_DIR));
}
DiskBasedCache提供了三个构造函数，允许开发者指定缓存目录和缓存大小。如果不指定，将使用默认的缓存目录和大小。
4.4 初始化方法
/**
* 初始化缓存，加载所有已存在的缓存条目
*/
@Override
public synchronized void initialize() {
// 如果缓存目录不存在，创建它
if (!mRootDirectory.exists()) {
if (!mRootDirectory.mkdirs()) {
VolleyLog.e("Unable to create cache dir %s", mRootDirectory.getAbsolutePath());
}
return;
}
// 获取缓存目录下的所有文件
File[] files = mRootDirectory.listFiles();
if (files == null) {
return;
}
// 遍历所有文件，加载有效的缓存条目
for (File file : files) {
FileInputStream fis = null;
try {
// 如果文件已损坏或无法读取，跳过
if (file.length() < CACHE_HEADER_LENGTH) {
file.delete();
continue;
}
// 打开文件输入流
fis = new FileInputStream(file);
CacheHeader entry = CacheHeader.readHeader(fis);
entry.file = file;
// 更新缓存大小
putEntry(entry.key, entry);
} catch (IOException e) {
// 如果读取文件时出错，删除该文件
if (file != null) {
file.delete();
}
} finally {
// 关闭文件输入流
try {
if (fis != null) {
fis.close();
}
} catch (IOException ignored) {
// 忽略关闭流时的异常
}
}
}
}
initialize方法用于初始化缓存，它会扫描缓存目录下的所有文件，并加载有效的缓存条目。每个缓存文件都包含一个头部，存储了缓存的元信息，通过CacheHeader.readHeader方法读取这些元信息。
4.5 缓存读取方法
/**
* 从缓存中获取指定键的数据
* @param key 缓存键
* @return 缓存条目，如果不存在则返回null
*/
@Override
public synchronized Entry get(String key) {
// 从缓存映射表中获取缓存头部信息
CacheHeader entry = mEntries.get(key);
// 如果缓存条目不存在，返回null
if (entry == null) {
return null;
}
// 获取缓存文件
File file = getFileForKey(key);
// 验证缓存文件是否存在
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
// 跳过头部信息（已在mEntries中）
byte[] headerBytes = new byte[CACHE_HEADER_LENGTH];
fis.read(headerBytes);
// 验证头部信息是否一致
CacheHeader fileHeader = CacheHeader.readHeader(new ByteArrayInputStream(headerBytes));
if (!fileHeader.key.equals(key)) {
VolleyLog.d("Header mismatch (expected %s, found %s)", key, fileHeader.key);
fis.close();
return null;
}
// 读取缓存数据
byte[] data = streamToBytes(fis, (int) (file.length() - CACHE_HEADER_LENGTH));
// 关闭输入流
fis.close();
// 创建并返回缓存条目
return entry.toCacheEntry(data);
} catch (FileNotFoundException e) {
// 文件不存在，从缓存映射表中移除该条目
mEntries.remove(key);
return null;
} catch (IOException e) {
// 读取文件时出错，从缓存映射表中移除该条目
VolleyLog.d("%s: %s", file.getAbsolutePath(), e.toString());
remove(key);
return null;
}
}
get方法用于从缓存中获取数据。它首先从mEntries映射表中查找缓存条目，如果存在，则读取对应的缓存文件，并验证文件的完整性。如果文件有效，则将文件内容转换为Cache.Entry对象并返回。
4.6 缓存写入方法
/**
* 将数据存入缓存
* @param key 缓存键
* @param entry 缓存条目
*/
@Override
public synchronized void put(String key, Entry entry) {
// 如果缓存大小超过限制，先清理部分缓存
pruneIfNeeded(entry.data.length);
// 获取缓存文件
File file = getFileForKey(key);
try {
// 创建临时文件用于写入
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
// 创建缓存头部并写入文件
CacheHeader header = new CacheHeader(key, entry);
boolean success = header.writeHeader(fos);
// 如果写入头部失败，关闭流并删除文件
if (!success) {
fos.close();
VolleyLog.d("Failed to write header for %s", file.getAbsolutePath());
throw new IOException();
}
// 写入缓存数据
fos.write(entry.data);
// 刷新并关闭流
fos.flush();
fos.close();
// 更新缓存映射表
putEntry(key, header);
return;
} catch (IOException e) {
// 写入失败，删除文件
boolean deleted = file.delete();
if (!deleted) {
VolleyLog.d("Could not clean up file %s", file.getAbsolutePath());
}
}
// 如果写入失败，从缓存映射表中移除该条目
mEntries.remove(key);
}
put方法用于将数据存入缓存。它首先调用pruneIfNeeded方法检查缓存是否超过限制，如果超过则清理部分缓存。然后创建一个临时文件，将缓存的元信息和数据写入该文件。如果写入成功，则更新mEntries映射表。
4.7 缓存清理方法
/**
* 如果需要，清理缓存以腾出空间
* @param neededSpace 需要的空间大小（字节）
*/
private void pruneIfNeeded(int neededSpace) {
// 如果不需要清理，直接返回
if ((mTotalSize + neededSpace) < mMaxCacheSizeInBytes) {
return;
}
// 计算需要清理的空间
int pruneSize = (int) (mMaxCacheSizeInBytes * 0.9f);
// 遍历缓存条目，按访问顺序删除最老的条目
Iterator<Map.Entry<String, CacheHeader>> iterator = mEntries.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext() && mTotalSize + neededSpace > mMaxCacheSizeInBytes) {
Map.Entry<String, CacheHeader> entry = iterator.next();
CacheHeader e = entry.getValue();
// 删除对应的缓存文件
boolean deleted = e.file.delete();
// 更新缓存大小
if (deleted) {
mTotalSize -= e.size;
} else {
VolleyLog.d("Could not delete cache entry for key=%s, filename=%s",
e.key, e.file.getName());
}
// 从缓存映射表中移除该条目
iterator.remove();
}
}
pruneIfNeeded方法用于清理缓存以腾出空间。当缓存大小超过限制时，它会按访问顺序删除最老的缓存条目，直到缓存大小降到限制的90%以下。
4.8 其他重要方法
除了上述方法外，DiskBasedCache还提供了一些其他重要方法：
/**
* 刷新指定缓存条目的状态
* @param key 缓存键
* @param fullExpire 如果为true，表示完全过期，需要重新请求
*/
@Override
public synchronized void invalidate(String key, boolean fullExpire) {
// 获取缓存条目
Entry entry = get(key);
// 如果缓存条目存在，更新其过期时间
if (entry != null) {
// 设置软过期时间为当前时间
entry.softTtl = System.currentTimeMillis();
// 如果需要完全过期，设置硬过期时间为当前时间
if (fullExpire) {
entry.ttl = System.currentTimeMillis();
}
// 将更新后的条目重新存入缓存
put(key, entry);
}
}
/**
* 从缓存中删除指定键的数据
* @param key 缓存键
*/
@Override
public synchronized void remove(String key) {
// 获取缓存文件
File file = getFileForKey(key);
// 删除缓存文件
boolean deleted = file.delete();
// 如果删除失败，记录日志
if (!deleted) {
VolleyLog.d("Could not delete cache entry for key=%s, filename=%s",
key, file.getName());
}
// 从缓存映射表中移除该条目
mEntries.remove(key);
}
/**
* 清空所有缓存数据
*/
@Override
public synchronized void clear() {
// 删除缓存目录下的所有文件
File[] files = mRootDirectory.listFiles();
if (files != null) {
for (File file : files) {
file.delete();
}
}
// 重置缓存大小和映射表
mTotalSize = 0;
mEntries.clear();
}
五、HttpHeaderParser类源码分析
5.1 HttpHeaderParser类概述
HttpHeaderParser是Volley中用于解析HTTP响应头的工具类，它包含了多个静态方法，用于解析响应头中的缓存相关信息，如Cache-Control、Expires、ETag等。
5.2 解析缓存头信息
/**
* 解析HTTP响应头，提取缓存相关信息
* @param response 网络响应
* @return 缓存条目
*/
public static Cache.Entry parseCacheHeaders(NetworkResponse response) {
long now = System.currentTimeMillis();
// 获取响应头
Map<String, String> headers = response.headers;
// 初始化服务器日期、过期时间、软过期时间等
long serverDate = 0;
long serverExpires = 0;
long softExpire = 0;
long maxAge = 0;
boolean hasCacheControl = false;
boolean mustRevalidate = false;
// 获取服务器日期
String serverEtag;
String headerValue;
// 解析Date头
headerValue = headers.get("Date");
if (headerValue != null) {
serverDate = parseDateAsEpoch(headerValue);
}
// 解析Cache-Control头
headerValue = headers.get("Cache-Control");
if (headerValue != null) {
hasCacheControl = true;
String[] tokens = headerValue.split(",");
for (String token : tokens) {
token = token.trim();
if (token.equals("no-cache") || token.equals("no-store")) {
// 如果是no-cache或no-store，直接返回null，表示不缓存
return null;
} else if (token.startsWith("max-age=")) {
try {
// 解析max-age值
maxAge = Long.parseLong(token.substring("max-age=".length()));
} catch (NumberFormatException e) {
// 忽略解析错误
}
} else if (token.equals("must-revalidate") || token.equals("proxy-revalidate")) {
// 标记必须重新验证
mustRevalidate = true;
}
}
}
// 解析Expires头
headerValue = headers.get("Expires");
if (headerValue != null) {
serverExpires = parseDateAsEpoch(headerValue);
}
// 获取ETag
serverEtag = headers.get("ETag");
// 计算缓存时间
// Cache-Control头优先级高于Expires头
if (hasCacheControl) {
// 如果有Cache-Control头，使用它来计算缓存时间
softExpire = now + maxAge * 1000;
// 如果是must-revalidate，软过期时间和硬过期时间相同
if (mustRevalidate) {
softExpire = now + maxAge * 1000;
}
} else if (serverDate > 0 && serverExpires >= serverDate) {
// 如果没有Cache-Control头，但有Expires头，使用它来计算缓存时间
softExpire = now + (serverExpires - serverDate);
}
// 创建缓存条目
Cache.Entry entry = new Cache.Entry();
entry.data = response.data;
entry.etag = serverEtag;
entry.serverDate = serverDate;
entry.softTtl = softExpire;
entry.ttl = softExpire; // 默认情况下，硬过期时间和软过期时间相同
entry.responseHeaders = headers;
entry.hasCacheControl = hasCacheControl;
entry.mustRevalidate = mustRevalidate;
return entry;
}
parseCacheHeaders方法是HttpHeaderParser类中最重要的方法之一，它负责解析HTTP响应头中的缓存相关信息，并创建对应的Cache.Entry对象。该方法首先获取响应头中的各个字段，然后根据HTTP缓存规则计算缓存的软过期时间和硬过期时间，最后创建并返回缓存条目。
5.3 解析日期头
/**
* 将HTTP日期字符串解析为毫秒数
* @param dateStr HTTP日期字符串
* @return 毫秒数
*/
public static long parseDateAsEpoch(String dateStr) {
try {
// RFC1123格式日期解析
return sRfc1123DateFormat.parse(dateStr).getTime();
} catch (ParseException e) {
try {
// RFC1036格式日期解析
return sRfc1036DateFormat.parse(dateStr).getTime();
} catch (ParseException e2) {
try {
// ANSI C asctime()格式日期解析
return sAsctimeDateFormat.parse(dateStr).getTime();
} catch (ParseException e3) {
// 解析失败，返回0
VolleyLog.e("Unable to parse dateStr: %s, falling back to 0", dateStr);
return 0;
}
}
}
}
parseDateAsEpoch方法用于将HTTP响应头中的日期字符串解析为毫秒数。HTTP协议定义了三种日期格式，该方法会依次尝试使用这三种格式进行解析。
5.4 解析字符集
/**
* 从Content-Type头中解析字符集
* @param headers 响应头
* @return 字符集，如果未指定则返回默认字符集ISO-8859-1
*/
public static String parseCharset(Map<String, String> headers) {
// 获取Content-Type头
String contentType = headers.get("Content-Type");
if (contentType != null) {
// 分割Content-Type头，查找字符集
String[] params = contentType.split(";");
for (int i = 1; i < params.length; i++) {
String[] pair = params[i].trim().split("=");
if (pair.length == 2) {
if (pair[0].equals("charset")) {
return pair[1];
}
}
}
}
// 如果未指定字符集，返回默认字符集
return "ISO-8859-1";
}
parseCharset方法用于从Content-Type头中解析字符集信息。如果响应头中没有指定字符集，则返回默认字符集ISO-8859-1。
六、Request类中的缓存相关方法
6.1 Request类概述
Request是Volley中所有请求的基类，它包含了与缓存相关的方法和属性，如是否需要缓存、缓存键、缓存优先级等。
6.2 缓存相关属性
/**
* 请求基类
*/
public abstract class Request<T> implements Comparable<Request<T>> {
// 其他成员变量...
/** 是否应该缓存此请求的响应 */
private boolean mShouldCache = true;
/** 请求的缓存优先级 */
private Priority mPriority = Priority.NORMAL;
// 其他成员变量...
}
从上面的源码可以看出，Request类包含了两个与缓存相关的重要属性：
- mShouldCache：表示是否应该缓存此请求的响应，默认为true。
- mPriority：表示请求的缓存优先级，默认为NORMAL。
6.3 缓存相关方法
/**
* 设置此请求是否应该被缓存
* @param shouldCache 如果为true，则缓存此请求的响应
*/
public final Request<T> setShouldCache(boolean shouldCache) {
mShouldCache = shouldCache;
return this;
}
/**
* 返回此请求是否应该被缓存
*/
public final boolean shouldCache() {
return mShouldCache;
}
/**
* 设置请求的优先级
*/
public final Request<T> setPriority(Priority priority) {
mPriority = priority;
return this;
}
/**
* 返回请求的优先级
*/
public Priority getPriority() {
return mPriority;
}
/**
* 返回此请求的缓存键
*/
public String getCacheKey() {
// 默认使用请求的URL作为缓存键
return getUrl();
}
/**
* 刷新此请求的缓存条目
*/
public void refreshCacheEntry() {
// 如果请求应该被缓存，从缓存中获取并刷新条目
if (shouldCache()) {
Cache.Entry entry = mCache.get(getCacheKey());
if (entry != null) {
// 设置软过期时间为当前时间，这样下次请求时会尝试刷新缓存
entry.softTtl = System.currentTimeMillis();
mCache.put(getCacheKey(), entry);
}
}
}
Request类提供了多个与缓存相关的方法，包括设置和获取是否缓存、设置和获取请求优先级、获取缓存键以及刷新缓存条目等。其中，getCacheKey方法默认使用请求的URL作为缓存键，但开发者可以重写该方法以提供自定义的缓存键。
七、Volley缓存机制的工作流程
7.1 请求处理流程
Volley的请求处理流程中，缓存机制的工作流程如下：
- 应用发起一个网络请求，将请求添加到请求队列中。
- NetworkDispatcher从请求队列中取出请求。
- NetworkDispatcher首先检查请求是否应该被缓存（通过
shouldCache()方法）。 - 如果请求应该被缓存，NetworkDispatcher从缓存中获取该请求的缓存条目（通过
cache.get(key)方法）。 - 检查缓存条目是否存在且有效：
- 如果缓存条目存在且未过期（
!entry.isExpired()），直接返回缓存的响应。 - 如果缓存条目存在但已软过期（
entry.refreshNeeded()），返回缓存的响应并在后台发起网络请求以刷新缓存。 - 如果缓存条目不存在或已硬过期，发起网络请求获取最新数据。
- 如果缓存条目存在且未过期（
- 处理网络响应，解析响应头中的缓存信息（通过
HttpHeaderParser.parseCacheHeaders方法）。 - 如果响应应该被缓存，将响应数据存入缓存（通过
cache.put(key, entry)方法）。 - 将响应返回给应用。
7.2 缓存决策流程
Volley的缓存决策流程如下：
- 首先检查请求的
shouldCache属性，确定是否应该缓存该请求的响应。 - 如果请求应该被缓存，从缓存中获取对应的缓存条目。
- 检查缓存条目的状态：
- 如果缓存条目不存在，执行网络请求并缓存响应。
- 如果缓存条目已硬过期（
entry.isExpired()），执行网络请求并缓存响应。 - 如果缓存条目已软过期（
entry.refreshNeeded()），但未硬过期：- 如果请求设置了
Cache-Control: must-revalidate，执行网络请求并缓存响应。 - 否则，返回缓存的响应并在后台执行网络请求以刷新缓存。
- 如果请求设置了
- 如果缓存条目未过期，直接返回缓存的响应。
下面是一个简化的流程图，展示了Volley缓存机制的决策过程：
请求发起
|
v
是否应该缓存？
|
+-- 否 --> 执行网络请求
|
+-- 是 --> 从缓存获取条目
|
+-- 条目不存在 --> 执行网络请求并缓存响应
|
+-- 条目存在 --> 是否已硬过期？
|
+-- 是 --> 执行网络请求并缓存响应
|
+-- 否 --> 是否已软过期？
|
+-- 是 --> 是否必须重新验证？
|
+-- 是 --> 执行网络请求并缓存响应
|
+-- 否 --> 返回缓存响应并在后台刷新
|
+-- 否 --> 返回缓存响应
八、Volley缓存策略详解
8.1 基于HTTP头的缓存策略
Volley默认的缓存策略是基于HTTP头信息的，主要依赖于响应头中的以下字段：
-
Cache-Control：控制缓存的行为，常见的值包括：
- no-cache：表示必须先与服务器确认缓存的有效性才能使用缓存。
- no-store：表示禁止缓存该响应。
- max-age：表示缓存的最大有效时间（秒）。
- must-revalidate：表示一旦缓存过期，必须重新向服务器验证。
-
Expires：指定缓存的过期时间，是一个具体的日期和时间。
-
ETag：服务器生成的资源标识符，用于验证缓存的有效性。
-
Date：服务器响应的日期和时间。
Volley会根据这些头信息来计算缓存的软过期时间和硬过期时间，并决定何时使用缓存，何时需要重新请求。
8.2 自定义缓存策略
除了使用默认的基于HTTP头的缓存策略外，Volley还允许开发者自定义缓存策略。开发者可以通过以下几种方式自定义缓存策略：
- 重写Request类的shouldCache方法：通过返回false可以禁用特定请求的缓存。
// 示例：禁用某个请求的缓存
Request<String> request = new StringRequest(
Request.Method.GET,
"https://api.example.com/data",
new Response.Listener<String>() {
@Override
public void onResponse(String response) {
// 处理响应
}
},
new Response.ErrorListener() {
@Override
public void onErrorResponse(VolleyError error) {
// 处理错误
}
}
) {
@Override
public boolean shouldCache() {
return false; // 禁用缓存
}
};
- 重写Request类的getCacheKey方法：自定义缓存键，以便更精确地控制缓存。
// 示例：自定义缓存键，包含请求参数
Request<String> request = new StringRequest(
Request.Method.GET,
"https://api.example.com/data?param1=value1¶m2=value2",
new Response.Listener<String>() {
@Override
public void onResponse(String response) {
// 处理响应
}
},
new Response.ErrorListener() {
@Override
public void onErrorResponse(VolleyError error) {
// 处理错误
}
}
) {
@Override
public String getCacheKey() {
// 自定义缓存键，包含请求参数
return getUrl() + "?param1=value1¶m2=value2";
}
};
- 实现自定义的Cache接口：如果默认的DiskBasedCache不能满足需求，可以实现自己的缓存系统。
// 示例：自定义缓存实现
public class MyCache implements Cache {
// 实现Cache接口的所有方法
// ...
@Override
public Entry get(String key) {
// 自定义获取缓存的逻辑
// ...
}
@Override
public void put(String key, Entry entry) {
// 自定义存储缓存的逻辑
// ...
}
// 其他方法的实现
// ...
}
- 自定义Request类：通过继承Request类，并重写与缓存相关的方法，实现更复杂的缓存策略。
// 示例：自定义请求类，实现自定义缓存策略
public class MyRequest extends Request<String> {
// 构造函数和其他方法
@Override
public Response<String> parseNetworkResponse(NetworkResponse response) {
// 自定义响应解析逻辑
// ...
// 自定义缓存条目
Cache.Entry entry = new Cache.Entry();
entry.data = response.data;
entry.etag = response.headers.get("ETag");
entry.serverDate = parseDateAsEpoch(response.headers.get("Date"));
// 设置自定义的软过期时间和硬过期时间
entry.softTtl = System.currentTimeMillis() + CUSTOM_SOFT_TTL;
entry.ttl = System.currentTimeMillis() + CUSTOM_HARD_TTL;
entry.responseHeaders = response.headers;
return Response.success(new String(response.data), entry);
}
// 其他方法
}
8.3 常见的缓存策略应用场景
8.3.1 频繁更新的数据
对于频繁更新的数据，可以设置较短的缓存时间，或者禁用缓存：
// 示例：设置较短的缓存时间
Request<String> request = new StringRequest(
Request.Method.GET,
"https://api.example.com/latest-news",
new Response.Listener<String>() {
@Override
public void onResponse(String response) {
// 处理响应
}
},
new Response.ErrorListener() {
@Override
public void onErrorResponse(VolleyError error) {
// 处理错误
}
}
) {
@Override
protected Response<String> parseNetworkResponse(NetworkResponse response) {
Response<String> parsedResponse = super.parseNetworkResponse(response);
// 修改缓存条目，设置较短的软过期时间
if (parsedResponse.cacheEntry != null) {
parsedResponse.cacheEntry.softTtl = System.currentTimeMillis() + 60 * 1000; // 1分钟
}
return parsedResponse;
}
};
8.3.2 不经常更新的数据
对于不经常更新的数据，可以设置较长的缓存时间：
// 示例：设置较长的缓存时间
Request<String> request = new StringRequest(
Request.Method.GET,
"https://api.example.com/app-config",
new Response.Listener<String>() {
@Override
public void onResponse(String response) {
// 处理响应
}
},
new Response.ErrorListener() {
@Override
public void onErrorResponse(VolleyError error) {
// 处理错误
}
}
) {
@Override
protected Response<String> parseNetworkResponse(NetworkResponse response) {
Response<String> parsedResponse = super.parseNetworkResponse(response);
// 修改缓存条目，设置较长的软过期时间
if (parsedResponse.cacheEntry != null) {
parsedResponse.cacheEntry.softTtl = System.currentTimeMillis() + 24 * 60 * 60 * 1000; // 1天
parsedResponse.cacheEntry.ttl = System.currentTimeMillis() + 7 * 24 * 60 * 60 * 1000; // 7天
}
return parsedResponse;
}
};
8.3.3 离线应用
对于离线应用，可以在没有网络连接时强制使用缓存：
// 示例：离线应用的缓存策略
Request<String> request = new StringRequest(
Request.Method.GET,
"https://api.example.com/content",
new Response.Listener<String>() {
@Override
public void onResponse(String response) {
// 处理响应
}
},
new Response.ErrorListener() {
@Override
public void onErrorResponse(VolleyError error) {
// 检查是否有缓存的响应
Cache.Entry entry = mRequestQueue.getCache().get(getCacheKey());
if (entry != null) {
// 使用缓存的响应
String cachedResponse = new String(entry.data);
// 处理缓存的响应
} else {
// 处理错误
}
}
}
);
8.3.4 条件请求
对于需要验证缓存有效性的场景，可以使用ETag或Last-Modified头进行条件请求：
// 示例：使用ETag进行条件请求
Request<String> request = new StringRequest(
Request.Method.GET,
"https://api.example.com/data",
new Response.Listener<String>() {
@Override
public void onResponse(String response) {
// 处理响应
}
},
new Response.ErrorListener() {
@Override
public void onErrorResponse(VolleyError error) {
// 处理错误
}
}
) {
@Override
public Map<String, String> getHeaders() throws AuthFailureError {
Map<String, String> headers = super.getHeaders();
// 获取缓存中的ETag
Cache.Entry entry = mRequestQueue.getCache().get(getCacheKey());
if (entry != null && entry.etag != null) {
headers.put("If-None-Match", entry.etag);
}
return headers;
}
};
九、Volley缓存机制的性能优化
9.1 缓存大小优化
合理设置缓存大小对于性能优化非常重要。如果缓存太小，可能无法有效减少网络请求；如果缓存太大，可能会占用过多的存储空间。
// 示例：设置更大的缓存大小
File cacheDir = new File(context.getCacheDir(), "volley");
int cacheSize = 10 * 1024 * 1024; // 10MB
RequestQueue requestQueue = Volley.newRequestQueue(context, new HurlStack(), cacheSize);
9.2 缓存清理策略
定期清理不再需要的缓存数据可以释放存储空间，提高性能。
// 示例：清理过期的缓存数据
RequestQueue requestQueue = Volley.newRequestQueue(context);
Cache cache = requestQueue.getCache();
// 遍历缓存条目，删除过期的条目
for (String key : cache.getAllKeys()) {
Cache.Entry entry = cache.get(key);
if (entry != null && entry.isExpired()) {
cache.remove(key);
}
}
9.3 缓存压缩
对于大型数据，可以考虑在缓存前进行压缩，以减少存储空间的占用。
// 示例：自定义请求类，实现缓存数据压缩
public class CompressedRequest extends Request<byte[]> {
// 其他方法...
@Override
protected Response<byte[]> parseNetworkResponse(NetworkResponse response) {
try {
// 解压缩响应数据
byte[] decompressedData = decompress(response.data);
// 创建缓存条目，使用原始数据进行缓存
Cache.Entry entry = new Cache.Entry();
entry.data = response.data; // 存储压缩后的数据
entry.etag = response.headers.get("ETag");
entry.serverDate = parseDateAsEpoch(response.headers.get("Date"));
entry.softTtl = System.currentTimeMillis() + 60 * 1000; // 1分钟
entry.ttl = System.currentTimeMillis() + 5 * 60 * 1000; // 5分钟
entry.responseHeaders = response.headers;
return Response.success(decompressedData, entry);
} catch (IOException e) {
return Response.error(new ParseError(e));
}
}
// 压缩方法
private byte[] compress(byte[] data) throws IOException {
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(data.length);
GZIPOutputStream gzos = new GZIPOutputStream(bos);
gzos.write(data);
gzos.close();
return bos.toByteArray();
}
// 解压缩方法
private byte[] decompress(byte[] compressedData) throws IOException {
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(compressedData);
GZIPInputStream gzis = new GZIPInputStream(bis);
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = gzis.read(buffer)) > 0) {
bos.write(buffer, 0, len);
}
gzis.close();
bos.close();
return bos.toByteArray();
}
}
9.4 缓存预加载
对于一些常用的数据，可以在应用启动时或后台线程中预加载到缓存中，以提高用户访问时的响应速度。
// 示例：预加载缓存数据
public class MyApplication extends Application {
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
// 预加载常用数据
preloadCacheData();
}
private void preloadCacheData() {
RequestQueue requestQueue = Volley.newRequestQueue(this);
// 创建预加载请求
StringRequest request = new StringRequest(
Request.Method.GET,
"https://api.example.com/common-data",
new Response.Listener<String>() {
@Override
public void onResponse(String response) {
// 数据会自动缓存
Log.d("MyApp", "Cache preloaded successfully");
}
},
new Response.ErrorListener() {
@Override
public void onErrorResponse(VolleyError error) {
Log.e("MyApp", "Failed to preload cache: " + error.getMessage());
}
}
);
// 添加请求到队列
requestQueue.add(request);
}
}
十、Volley缓存机制的常见问题及解决方案
10.1 缓存不生效
问题描述：设置了缓存，但请求仍然每次都发起网络请求，缓存没有生效。
可能原因：
- 请求的
shouldCache属性被设置为false。 - 响应头中包含
Cache-Control: no-cache或Cache-Control: no-store。 - 缓存键不正确，导致每次请求都被视为新请求。
- 缓存已过期。
解决方案：
- 确保请求的
shouldCache属性为true。 - 检查服务器响应头，确保没有设置
no-cache或no-store。 - 重写
getCacheKey方法，确保生成正确的缓存键。 - 调整缓存的过期时间，使其更长。
10.2 缓存数据不更新
问题描述：服务器数据已更新，但应用仍然显示旧的缓存数据。
可能原因：
- 缓存时间设置过长，导致数据长时间不更新。
- 没有正确实现条件请求（如ETag或Last-Modified）。
- 没有手动刷新缓存。
解决方案：
- 缩短缓存的软过期时间，使应用更频繁地检查数据更新。
- 实现条件请求，使用ETag或Last-Modified头验证缓存的有效性。
- 在适当的时候手动刷新缓存，例如用户执行刷新操作时。
10.3 缓存占用空间过大
问题描述：缓存占用了过多的存储空间，导致应用占用空间过大。
可能原因：
- 缓存大小设置过大。
- 缓存清理策略不合理。
- 缓存了大量不必要的数据。
解决方案：
- 适当减小缓存大小。
- 实现更积极的缓存清理策略，定期清理过期或不常用的缓存。
- 对于不经常使用的数据，禁用缓存或设置较短的缓存时间。
10.4 缓存数据损坏
问题描述：从缓存中读取的数据损坏或不完整。
可能原因：
- 缓存文件在存储过程中损坏。
- 缓存数据格式不兼容。
- 多线程操作导致缓存数据不一致。
解决方案：
- 在读取缓存数据时添加校验机制，如CRC校验。
- 在缓存数据格式发生变化时，清理旧的缓存数据。
- 确保缓存操作在单线程中执行，或使用适当的同步机制。
十一、总结与展望
11.1 总结
通过对Android Volley缓存机制的深入分析，我们可以看到Volley提供了一套完整且灵活的缓存解决方案，能够有效减少网络流量，提高应用的响应速度和用户体验。Volley的缓存机制主要基于HTTP协议的缓存规范，同时也提供了丰富的自定义选项，允许开发者根据不同的应用场景实现个性化的缓存策略。
Volley缓存机制的核心组件包括Cache接口、DiskBasedCache实现、HttpHeaderParser工具类以及Request类中的缓存相关方法。这些组件共同协作，实现了缓存的读取、写入、管理和决策等功能。
在实际应用中，开发者可以根据数据的更新频率、重要性和大小等因素，选择合适的缓存策略。对于频繁更新的数据，可以设置较短的缓存时间；对于不经常更新的数据，可以设置较长的缓存时间；对于离线应用，可以在没有网络连接时强制使用缓存。此外，还可以通过自定义缓存键、实现条件请求、压缩缓存数据等方式优化缓存性能。
11.2 展望
随着移动应用的不断发展，对网络请求性能和用户体验的要求也越来越高。未来，Volley的缓存机制可能会在以下几个方面进行改进和优化：
-
更智能的缓存策略：基于机器学习或人工智能技术，根据用户的使用习惯和数据的访问模式，自动调整缓存策略，提供更智能的缓存管理。
-
支持更多的缓存存储方式：除了现有的磁盘存储，可能会增加对内存缓存、SQLite数据库缓存等多种存储方式的支持，以满足不同的应用场景需求。
-
更好的缓存监控和调试工具：提供更详细的缓存监控和调试工具，帮助开发者更方便地分析和优化缓存性能。
-
增强的离线支持：进一步增强离线支持能力，例如支持缓存数据的预加载、增量更新等功能，提供更好的离线体验。
-
与其他技术的集成：与其他流行的技术如RxJava、Kotlin协程等更好地集成，提供更现代化的API和更流畅的开发体验。
