朋友圈中的图片缓存系统

作者每天都要刷几遍朋友圈，获取最新资讯的同时，也顺便看看周围同事都在哪些国家玩耍，哪些同事又后半夜下班打不到车，最近周围同事的孩子都成长得怎么样。人生百态，每天在朋友圈里悉数上演。本节，作者主要分析朋友圈的图片缓存系统，并介绍一个缓存系统的设计要素。

缓存的概念是什么呢？缓是“临时”的意思，存是“存储”的意思，所以缓存的概念就是“临时存储”。

了解了缓存的概念，再一起回顾使用朋友圈的过程中的一些现象：

（1）刷了几页之后回到顶部，会发现看过的图片依旧在显示，并没有出现先显示占位符，再显示图片内容的情况，这表明图片一直在内存中，随时可被直接展示。

（2）点击一条新内容的图片时，会展示一张缩略图，然后出现loading图标旋转的动画，过一会儿一张清晰大图展现出来，表明这张图片是刚刚从网络拉取的。

（3）当用户翻到几天前的内容时，再次点击图片，有时还需要从网络拉取，有时却瞬间打开，这是为什么呢？因为有可能高清图片已经被缓存系统删除，所以需要从网络重新拉取，也有可能高清图片还在缓存系统中，可以被快速加载，从而“瞬间打开”。

这几种情况基本涵盖了一个 APP 所使用缓存系统的所有场景，只不过这个举例以图片为主，其他资源的缓存系统原理类似。缓存系统通常分两级，称为一级缓存和二级缓存。一级缓存也叫内存缓存，二级缓存也叫磁盘缓存（在硬盘或者SD卡上的缓存）。显然，一级缓存存取速度最快，会多占一些内存，这是非常合理的一种以空间换取时间的程序设计，数据随着程序退出而消失。二级缓存容量更大，存取速度要慢一些，程序下次启动时，依然可以使用缓存内容。现在来模拟整个朋友圈的图片缓存流程。进入朋友圈，图片占用的内存空间不断增加，如果用户往回滑动，会发现刚才的图片都还在，因为这时一级缓存还没满，所有被缓存的图片都能正常满足业务需求。

如果我们持续刷新朋友圈的内容，直至一级缓存的空间被完全占用，就必然要对缓存的图片进行淘汰，目前业界主要采用LRU（Least Recently Used）算法进行淘汰，也就是近期最少被使用的图片被淘汰。按照这种规则，第一张图片会被淘汰出一级缓存，继而被安放到二级缓存，即存储到硬盘上。注意，这里的“淘汰”，也仅仅是将图片从一级缓存迁移到二级缓存，并没有完全丢弃。假设用户滑动页面回到第一张图片所在的位置，这时内存没有这张图片，技术上我们称为没有命中一级缓存。一级缓存像一个老好人，会继续询问二级缓存：“第一张图片在你那里吗？”二级缓存就回答：“是的，在我这里。”这时，一级缓存又按照刚才的算法，淘汰其他最近很少被使用的图片，以保证第一张图片能够被重新加载到一级缓存，紧接着，APP 会从一级缓存中获得这张图片并显示。

如果继续刷新下去，久而久之，硬盘的空间也有可能被撑满，所以二级缓存也会进行淘汰工作，但由于它是最下面的一层，所以只被动地接收一级缓存塞入的图片，同时进行自身内容的淘汰。

把这套机制扩展到一个新闻客户端乃至任何一个应用程序，原理都是一样的，只不过对参数的配置略有不同，比如有的应用想提供更好的看图体验，把一级缓存设计得比较大，使用户能够同时浏览更多的图片，不用经常换入换出，但同时也耗用更多内存，给程序的稳定性带来挑战。二级缓存也可以设计得比较大，这样就可以不用再从网络上拉取那些经常被使用的场景图片，但是如果二级缓存过大，系统的清理软件就会提示该应用程序占用了大量的磁盘空间，需要删除部分内容，这样反而得不偿失。在计算机程序中时刻充满博弈，想占用更多的资源，就会面临更多的风险，永远要衡量用户体验和程序性能，虽然二者存在矛盾，但一定存在一个最适合我们所做业务的方案。

再举个例子，在微信的通讯录页面中，当快速滑动列表时，很多头像都是默认的灰头像，为什么呢？因为滑动时再去读相应的头像，并且对图片解码，会使整个列表的滑动掉帧卡顿。一些新闻客户端的做法又不同，例如滑动的过程中，图片就一张接着一张出来，明显感觉是有卡顿的，但是慢慢滑动会对这种卡顿产生缓解。通讯录放弃了对真实图片的快速显示，进而保证了列表快速滑动的流畅性。新闻客户端为了保证内容的快速加载而舍弃了快速滑动的性能。两个场景的策略之所以不同，取决于用户的使用习惯：通讯录需要快速滑动检索联系人，而新闻客户端的主场景是用户慢慢滑动，阅读一条一条的新闻内容。