面试时如何优雅的谈论源码

当前的大环境比去年差了很多,一方面求职的人多了而岗位因为经济形势的影响却相应的少了很多。通货膨胀,生活压力只增不减。对于应聘的万千大军而言,如何能脱颖而出,是个值得考虑的技术问题。自己的价值在于不可替代性或是难以替代性。如果,随便找个程序员就能把你replace掉,你的价值就很低廉了。如果在你负责的某个方面,只有20%的人超越你,那你的价值、你的重要性就凸显出来了,你与雇主的关系就从被动转向了主动,你就有了谈判的筹码。在专业化高度分工的今天,一技之长并不是说需要你掌握某个很大的方面,而只需要你能掌握其中的某一个小的领域,并不断地深入下去。思考源码将是一个很好的切入点。

本文主要涉及一下几点:

  • SDWebImage 原理
  • SDWebImage 使用
  • SDWebImage 源码分析
  • 一些思考

SDWebImage 加载图片原理

具体源码分析见GIT。

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目前标注的类

通过标注的类,看懂应该没问题了。

SDWebImage是一个图片缓存的框架。相较于AFNetworking集成的UIImageView+AFNetworking.h,对于图片的缓存实际应用的是NSURLCache自带的cache机制。而NSURLCache每次都要把缓存的raw data 再转化为UIImage,就带来了数据处理和内存方面的更多操作。SDWebImage的缓存由SDImageCache类来实现,这是一个单例类,该类负责处理内存缓存及一个可选的磁盘缓存,其中磁盘缓存的写操作是异步的,这样就不会对UI操作造成影响。此外还提供了若干属性和接口来配置和操作缓存对象。包含以下功能:

1.提供UIImageView的一个分类,以支持网络图片的加载与缓存管理

2.一个异步的图片加载器

3.一个异步的内存+磁盘图片缓存

4.支持GIF图片

5.支持WebP图片

6.后台图片解压缩处理

7.确保同一个URL的图片不被下载多次

8.确保虚假的URL不会被反复加载

9.确保下载及缓存时,主线程不被阻塞

SDWebImage底层实现原理:

SDWebImage有沙盒缓存机制,主要由三块组成

1.内存图片缓存

2.内存操作缓存

3.磁盘沙盒缓存

SDWebImage的大部分工作是由缓存对象SDImageCache和异步下载器管理对象SDWebImageManager来完成的。SDWebImage的图片下载是由SDWebImageDownloader这个类来实现的,它是一个异步下载管理器,下载过程中增加了对图片加载做了优化的处理。而真正实现图片下载的是自定义的一个Operation操作,将该操作加入到下载管理器的操作队列downloadQueue中,Operation操作依赖系统提供的NSURLConnection类实现图片的下载。

SDWebImage提供了对图片缓存的支持,而该功能是由SDImageCache类来完成的。该类负责处理内存缓存及一个可选的磁盘缓存。内存缓存的处理是使用NSCache对象来实现的。NSCache是一个类似于集合的容器。它存储key-value对,这一点类似于NSDictionary类,用搜索文件系统的方式做管理,文件替换方式是以时间为单位。我们通常用使用缓存来临时存储短时间使用但创建昂贵的对象。重用这些对象可以优化性能,因为它们的值不需要重新计算。另外一方面,这些对象对于程序来说不是紧要的,在内存紧张时会被丢弃。

磁盘缓存的处理则是使用NSFileManager对象来实现的。图片存储的位置是位于Cache文件夹。另外,SDImageCache还定义了一个串行队列,来异步存储图片。

当SDWebImageManager向SDImageCache要资源时,先搜索内存层面的数据,如果有直接返回,没有的话去访问磁盘,将图片从磁盘读取出来,然后做Decoder,将图片对象放到内存层面做备份,再返回调用层。使用Decoder 是因为UIImage的imageWithData函数是每次画图的时候才将Data解压成ARGB的图像,
所以在每次画图的时候,会有一个解压操作,这样效率很低,但是只有瞬时的内存需求。
为了提高效率通过SDWebImageDecoder将包装在Data下的资源解压,然后画在另外一张图片上,这样这张新图片就不再需要重复解压了。是典型的空间换时间的做法。

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SDWebImage的原理

1.使用

会先把 placeholderImage 显示,然后 SDWebImageManager 根据 URL 开始处理图片。

2.进入 SDWebImageManager

交给 SDImageCache 从缓存查找图片是否已经下载。

3.先从内存图片缓存查找是否有图片,如果内存中已经有图片缓存,取缓存,没有从- (UIImage )diskImageForKey:(NSString )key去磁盘缓存中去查找,根据 URLKey 在硬盘缓存目录下尝试读取图片文件。在磁盘缓存中找到后,同时更新置内存缓存中(如果空闲内存过小,会先清空内存缓存),有回调则调用doneBlock回调。

4.找到了就从SDWebImageQueryCompletedBlock到 UIImageView+WebCache 等前端展示图片。

5.如果从硬盘缓存目录读取不到图片,说明不存在该图片,需要下载图片,共享或重新生成一个下载器 SDWebImageDownloader 开始下载图片。 图片下载由 NSURLSession 来做,实现相关 delegate 来判断图片下载中、下载完成和下载失败。

6.URLSession:didReceiveData: 中利用 ImageIO 做了按图片下载进度加载效果。数据下载完成后交给 SDWebImageDecoder 做图片解码处理。

7.图片解码处理在一个 NSOperationQueue 完成,不会拖慢主线程 UI。如果有需要对下载的图片进行二次处理,最好也在这里完成,效率会好很多。

8.在主线程 SDWebImageDownloaderCompletedBlock里处理解码完成后的操作。回调给需要的地方展示图片。

9.从SDWebImageDownloaderProgressBlock 回调给 SDWebImageManager 告知图片下载信息。

10.将图片保存到 SDImageCache 中,内存缓存和硬盘缓存同时保存。写文件到硬盘也在以单独 NSInvocationOperation 完成,避免拖慢主线程。

11.SDImageCache 在初始化的时候会注册一些消息通知,在内存警告或退到后台的时候清理内存图片缓存,应用结束的时候清理过期图片。

12.SDWebImage 也提供了 UIButton+WebCache 和 MKAnnotationView+WebCache方便使用。 SDWebImagePrefetcher 可以预先下载图片,方便后续使用。

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SDWebImage 使用

常用到的对象:

1、UIImageView (WebCache)类别,入口封装,实现读取图片完成后的回调。

2、SDWebImageManager,对图片进行管理的中转站,记录那些图片正在读取。
向下层读取Cache(调用SDImageCache),或者向网络读取对象(调用SDWebImageDownloader) 。
实现SDImageCache和SDWebImageDownloader的回调。

3、SDImageCache,根据URL的MD5摘要对图片进行存储和读取(实现存在内存中或者存在硬盘上两种实现)
实现图片和内存清理工作。

4、SDWebImageDownloader,根据URL向网络读取数据(实现部分读取和全部读取后再通知回调两种方式)

5、SDWebImageDecoder,异步对图像进行了一次解压

使用:

调用setImageWithURL:方法的时候,SDWebImage自动做很多事,当你需要在某一具体时刻做事情的时候,你可以覆盖这些方法。比如在下载某个图片的过程中要响应一个事件,就覆盖这个方法:

基本代码:

使用SDWebImageManager类:可以进行一些异步加载的工作。

当然你的类要实现SDWebImageManagerDelegate协议,并且要实现协议的webImageManager:didFinishWithImage:方法。

独立的异步图像下载

可能会单独用到异步图片下载,则一定要用downloaderWithURL:delegate:来建立一个SDWebImageDownloader实例。

这样SDWebImageDownloaderDelegate协议的方法imageDownloader:didFinishWithImage:被调用时下载会立即开始并完成。

独立的异步图像缓存

SDImageCache类提供一个创建空缓存的实例,并用方法imageForKey:来寻找当前缓存。

存储一个图像到缓存是使用方法storeImage: forKey:

默认情况下,图像将被存储在内存缓存和磁盘缓存中。如果仅仅是想内存缓存中,要使用storeImage:forKey:toDisk:方法的第三个参数带一负值
来替代。

SDWebImage 源码分析示例

SDWebImageDownloader类

SDWebImageDownloaderOptions定义:

下载顺序:

每个下载操作都定义了回调操作,如下载进度回调,下载完成回调,头部过滤等,这些回调操作是以block形式来呈现;每个下载操作的下载进度回调和下载完成回调,这两个回调稍后将保存在下载管理器的URLCallbacks字典中,key为URL,value为一个数组,数组里面又存放一个保存了下载进度回调和完成回调代码块的字典。这个字典数组同时也保证了同一张图片只会被下载一次。

为了保证URLCallbacks操作(添加、删除)的线程安全性,SDWebImageDownloader将这些操作作为一个个任务放到barrierQueue队列中,并设置屏障来确保同一时间只有一个线程操作URLCallbacks属性。

下载请求的管理都是放在downloadImageWithURL:options:progress:completed:方法里面来处理的,该方法调用了上面所提到的addProgressCallback:andCompletedBlock:forURL:createCallback:方法来将请求的信息存入管理器中,同时在创建回调的block中创建新的操作,配置之后将其放入downloadQueue操作队列中,最后方法返回新创建的操作。

下载操作的超时时间可以通过downloadTimeout属性来设置,默认值为15秒。

SDWebImage定义了一个协议,即 SDWebImageOperation 作为图片下载操作的基础协议。它只声明了一个cancel方法,用于取消操作。每个图片的下载都是一个Operation操作。SDWebImage自定义了一个Operation类,即 SDWebImageDownloaderOperation ,它继承自NSOperation,并采用了SDWebImageOperation协议。除了继承而来的方法,该类只向外暴露了一个方法,initWithRequest:options:progress:completed:cancelled:。对于图片的下载,SDWebImageDownloaderOperation完全依赖于URL加载系统中的NSURLSession。具体看代码源码分析.

方法的主要任务是接收数据。每次接收到数据时,都会用现有的数据创建一个CGImageSourceRef对象以做处理。在首次获取到数据时(width+height==0)会从这些包含图像信息的数据中取出图像的长、宽、方向等信息以备使用。而后在图片下载完成之前,会使用CGImageSourceRef对象创建一个图片对象,经过缩放、解压缩操作后生成一个UIImage对象供完成回调使用。当然,在这个方法中还需要处理的就是进度信息。如果我们有设置进度回调的话,就调用这个进度回调以处理当前图片的下载进度。

缩放操作可以查看SDWebImageCompat文件中的SDScaledImageForKey函数;解压缩操作可以查看SDWebImageDecoder文件+decodedImageWithImage方法。在下载完成或下载失败后,需要停止当前线程的run loop,清除连接,并抛出下载停止的通知。如果下载成功,则会处理完整的图片数据,对其进行适当的缩放与解压缩操作,以提供给完成回调使用。

最重要是自己分析,看过的会忘,消化了才是自己的。学而不思则罔,思而不学则殆。每个人要了解自己的优缺点。有思考才有所得!

一些思考

我们应该把精力和时间投入在更值得学习的东西上。如果纯看代码而没有碰到这个场景就算看懂了也没法理解,学习的目的是为了实践,而不要为了原理而分析原理,这样就本末倒置了。对于广大程序员而言,做码农,通过低水平重复的劳动来创造价值的道路是永远不可能一劳永逸的,恰恰相反,是永劳一逸的!生产只能够惠及当下!事物的发展在于思考,可能每个人走的路径不一样,寻找到最适合自己的,坚持走下去。只要能肯定每天都是进步的,快慢又有什么关系呢。这是一个浮躁的社会,这个社会催生了无数可能,也许不是每个人都能做一辈子的程序员,但不要辜负你的时光。你之所以成为你,是因为你的时间,你的经历在哪里,你就在哪里。共勉!

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