YYKit-YYCache源码分析

YYKit-YYCache源码分析

YYCache是一个高性能iOS缓存框架，是YYKit组件之一。

框架架构

  • YYCache：该框架最外层接口，内部使用YYMemeoryCache和YYDiskCache进行内存缓存和磁盘缓存

  • YYMemoryCache：内存缓存，使用双向链表的LRU算法的缓存机制

  • YYDiskCache：磁盘缓存，使用文件存储和SQLite数据库存储，支持异步操作

  • YYKVOStorage：YYDiskCache的底层具体实现，用于磁盘缓存

YYCache API详解

  • YYCache的内部使用YYMemeoryCache和YYDiskCache进行内存缓存和磁盘缓存，API基本和NSCache保持一致，所有方法都是线程安全。

    • YYCache的属性和方法

    • @interface YYCache : NSObject

/** 缓存名称 */
@property (copy, readonly) NSString *name;

/** 内存缓存 对象 */
@property (strong, readonly) YYMemoryCache *memoryCache;

/** 磁盘缓存 对象 */
@property (strong, readonly) YYDiskCache *diskCache;

/**
 初始化指定缓存名称的实例对象
 具有相同名称的多个实例对象使缓存不稳定
 */
- (nullable instancetype)initWithName:(NSString *)name;

/**
 初始化指定缓存路径的实例对象
 */
- (nullable instancetype)initWithPath:(NSString *)path NS_DESIGNATED_INITIALIZER;

/**
 便利初始化指定缓存名称的实例对象
 */
+ (nullable instancetype)cacheWithName:(NSString *)name;

/**
 便利初始化指定缓存路径的实例对象
 */
+ (nullable instancetype)cacheWithPath:(NSString *)path;

- (instancetype)init UNAVAILABLE_ATTRIBUTE;
+ (instancetype)new UNAVAILABLE_ATTRIBUTE;

/**
 通过指定的key值判断是否存在缓存
 */
- (BOOL)containsObjectForKey:(NSString *)key;

/**
  通过指定的key值判断是否存在缓存 带有Block回调
 */
- (void)containsObjectForKey:(NSString *)key withBlock:(nullable void(^)(NSString *key, BOOL contains))block;

/**
 返回指定的key值的缓存
 */
- (nullable id<NSCoding>)objectForKey:(NSString *)key;

/**
 返回指定的key值的缓存 带有Block回调
 */
- (void)objectForKey:(NSString *)key withBlock:(nullable void(^)(NSString *key, id<NSCoding> object))block;

/**
 通过指定的key值和object 设置缓存
 */
- (void)setObject:(nullable id<NSCoding>)object forKey:(NSString *)key;

/**
 通过指定的key值和object 设置缓存 带有Block回调
 */
- (void)setObject:(nullable id<NSCoding>)object forKey:(NSString *)key withBlock:(nullable void(^)(void))block;

/**
 删除指定的key值的缓存
 */
- (void)removeObjectForKey:(NSString *)key;

/**
 删除指定的key值的缓存 带有Block回调
 */
- (void)removeObjectForKey:(NSString *)key withBlock:(nullable void(^)(NSString *key))block;

/**
 删除所有缓存
 */
- (void)removeAllObjects;

/**
 删除所有缓存 带有Block回调
 */
- (void)removeAllObjectsWithBlock:(void(^)(void))block;

/**
 删除所有缓存 带有删除进度和完成Block回调
 该方法立即返回并在后台使用block执行clear操作。
 */
- (void)removeAllObjectsWithProgressBlock:(nullable void(^)(int removedCount, int totalCount))progress
                                 endBlock:(nullable void(^)(BOOL error))end;

@end

  • YYCache的方法实现

  • - (instancetype)initWithPath:(NSString *)path {
    if (path.length == 0) return nil;
    // 初始化磁盘缓存
    YYDiskCache *diskCache = [[YYDiskCache alloc] initWithPath:path];
    if (!diskCache) return nil;
    NSString *name = [path lastPathComponent];
    // 初始化内存缓存
    YYMemoryCache *memoryCache = [YYMemoryCache new];
    memoryCache.name = name;
    
    self = [super init];
    _name = name;
    _diskCache = diskCache;
    _memoryCache = memoryCache;
    return self;
}

- (BOOL)containsObjectForKey:(NSString *)key {
    // 先判断内存缓存是否存在
    return [_memoryCache containsObjectForKey:key] || [_diskCache containsObjectForKey:key];
}

- (void)containsObjectForKey:(NSString *)key withBlock:(void (^)(NSString *key, BOOL contains))block {
    if (!block) return;
    
     // 先判断内存缓存是否存在
    if ([_memoryCache containsObjectForKey:key]) {
        // 回到主线程执行Block回调
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            block(key, YES);
        });
    } else  {
        // 不存在再判断磁盘缓存是否存在
        [_diskCache containsObjectForKey:key withBlock:block];
    }
}

- (id<NSCoding>)objectForKey:(NSString *)key {
    // 获取内存缓存
    id<NSCoding> object = [_memoryCache objectForKey:key];
    if (!object) {
        // 如果内存缓存不存在，再去获取磁盘缓存
        object = [_diskCache objectForKey:key];
        if (object) {
            // 如果磁盘缓存存在，把磁盘缓存存在存入内存缓存中
            [_memoryCache setObject:object forKey:key];
        }
    }
    return object;
}

- (void)setObject:(id<NSCoding>)object forKey:(NSString *)key {
    // 先写入内存缓存，再写入磁盘缓存
    [_memoryCache setObject:object forKey:key];
    [_diskCache setObject:object forKey:key];
}
- (void)removeObjectForKey:(NSString *)key {
    // 先删除内存缓存，再删除磁盘缓存
    [_memoryCache removeObjectForKey:key];
    [_diskCache removeObjectForKey:key];
}

YYMemeryCache

  • 缓存淘汰算法: 缓存支持 LRU (least-recently-used) 淘汰算法
  • 缓存控制: 支持多种缓存控制方法：总数量、总大小、存活时间

YYMemeryCache的缓存淘汰算法

LRU(least-recently-used) 最近最少使用算法

  • 核心思想：如果数据最近被访问过，那么将来被访问的几率也更高
  • 策略：最近使用的数据放在最前面，这样长时间未使用数据在后面，淘汰删除

YYMemeryCache中LRU算法的具体实现：

在YYMemeryCache中LRU采用双向链表的方式实现，把添加或者使用的数据插入到链表最前面，删除数据是从链表最后面删除内存缓存。双向链表通过 _YYLinkedMapNode 和 _YYLinkedMapNode来实现

  • _YYLinkedMapNode: 链表节点 包含缓存数据的具体信息

    @interface _YYLinkedMapNode : NSObject {
    @package
    /** 前一个缓存数据节点 */
    __unsafe_unretained _YYLinkedMapNode *_prev; // retained by dic
     /** 后一个缓存数据节点 */
    __unsafe_unretained _YYLinkedMapNode *_next; // retained by dic
    /** 缓存数据的key */
    id _key;
    /** 缓存数据值 */
    id _value;
    /** 缓存数据花费成本 */
    NSUInteger _cost;
    /** 缓存数据访问时间 */
    NSTimeInterval _time;
}
@end

  • _YYLinkedMapNode：链表类，用保存和管理所有内存缓存数据节点

    @interface _YYLinkedMap : NSObject {
    @package
    /** 存储缓存数据节点的字典 */
    CFMutableDictionaryRef _dic; // do not set object directly
    /** 缓存数据对象总花费 */
    NSUInteger _totalCost;
    /** 缓存数据对象总数量 */
    NSUInteger _totalCount;
    /** 链表中的头节点 */
    _YYLinkedMapNode *_head; // MRU, do not change it directly
    /** 链表中的尾节点 */
    _YYLinkedMapNode *_tail; // LRU, do not change it directly
    /** 在主线程中释放 */
    BOOL _releaseOnMainThread;
     /** 在子线程中释放 */
    BOOL _releaseAsynchronously;
}

/** 链表中插入头节点 */
- (void)insertNodeAtHead:(_YYLinkedMapNode *)node;

/** 把链表中节点转换成头节点 */
- (void)bringNodeToHead:(_YYLinkedMapNode *)node;

/** 在链表中删除节点 */
- (void)removeNode:(_YYLinkedMapNode *)node;

/** 如果尾部节点存在，就删除尾部节点 */
- (_YYLinkedMapNode *)removeTailNode;

/** 在链表中删除所有 */
- (void)removeAll;

@end

  • _YYLinkedMapNode：链表类具体实现

    @implementation _YYLinkedMap

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    // 创建空的字典
    _dic = CFDictionaryCreateMutable(CFAllocatorGetDefault(), 0, &kCFTypeDictionaryKeyCallBacks, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
    // 内存缓存默认释放在子线程
    _releaseOnMainThread = NO;
    _releaseAsynchronously = YES;
    return self;
}

- (void)dealloc {
    CFRelease(_dic);
}

// 插入node节点，node设置为头节点
- (void)insertNodeAtHead:(_YYLinkedMapNode *)node {
    // 内存缓存节点添加到字典中
    CFDictionarySetValue(_dic, (__bridge const void *)(node->_key), (__bridge const void *)(node));
    // 内存缓存总开销增加node的开销
    _totalCost += node->_cost;
     // 内存缓存总数量增加1
    _totalCount++;
    
    if (_head) { // 头节点存在
        // node节点的后一个节点是头节点
        node->_next = _head;
        // 现在的头结点是前一个是node节点
        _head->_prev = node;
        // node节点设置为头节点
        _head = node;
    } else {
       //头节点不存在, 那么尾节点一定不存在，node节点同时设置为头结点和尾节点
        _head = _tail = node;
    }
}

// 使node节点作为头节点
- (void)bringNodeToHead:(_YYLinkedMapNode *)node {
    // node 已经是头节点
    if (_head == node) return;
    
    if (_tail == node) { // node是尾节点
        // 使node的前一个节点为尾节点
        _tail = node->_prev;
        // 使node的前一个节点，现在的尾节点的后一个节点为空
        _tail->_next = nil;
    } else { // node不是尾节点 从链表中移除node节点
        // node的前一个节点作为node后一个节点的前一个节点
        node->_next->_prev = node->_prev;
        // node的后一个节点作为node的前一个节点的后一个节点
        node->_prev->_next = node->_next;
    }
    // 头节点作为node节点的后一个节点
    node->_next = _head;
    // node的前一个为空
    node->_prev = nil;
    // nodeh节点作为头节点的前一个节点
    _head->_prev = node;
    // node节点设置为头节点
    _head = node;
}

// 从双向链表中移除node节点
- (void)removeNode:(_YYLinkedMapNode *)node {
    // 从字典中移除node节点
    CFDictionaryRemoveValue(_dic, (__bridge const void *)(node->_key));
    // 内存缓存总开销删除node的开销
    _totalCost -= node->_cost;
     // 内存缓存总数量减少1
    _totalCount--;
    if (node->_next) node->_next->_prev = node->_prev;
    if (node->_prev) node->_prev->_next = node->_next;
    if (_head == node) _head = node->_next;
    if (_tail == node) _tail = node->_prev;
}

// 从双向链表中移除尾节点
- (_YYLinkedMapNode *)removeTailNode {
    if (!_tail) return nil;
    _YYLinkedMapNode *tail = _tail;
    // 从字典中移除尾节点
    CFDictionaryRemoveValue(_dic, (__bridge const void *)(_tail->_key));
    // 内存缓存总开销删除尾节点的开销
    _totalCost -= _tail->_cost;
    // 内存缓存总数量减少1
    _totalCount--;
    if (_head == _tail) {
        // 头节点相等于尾节点时，头节点和尾节点都为空
        _head = _tail = nil;
    } else { // 头节点相不等于尾节点时
        // 尾节点的前一个节点作为尾节点
        _tail = _tail->_prev;
        // 现在的尾节点的后一个为空
        _tail->_next = nil;
    }
    return tail;
}

// 删除所有内存缓存
- (void)removeAll {
    _totalCost = 0;
    _totalCount = 0;
    _head = nil;
    _tail = nil;
    // 字典的内存缓存数量大于0
    if (CFDictionaryGetCount(_dic) > 0) {
        CFMutableDictionaryRef holder = _dic;
        // 创建一个空的字典赋值给_dic
        _dic = CFDictionaryCreateMutable(CFAllocatorGetDefault(), 0, &kCFTypeDictionaryKeyCallBacks, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
        
        // holder 在指定的线程中释放
        if (_releaseAsynchronously) {
            dispatch_queue_t queue = _releaseOnMainThread ? dispatch_get_main_queue() : YYMemoryCacheGetReleaseQueue();
            dispatch_async(queue, ^{
                CFRelease(holder); // hold and release in specified queue
            });
        } else if (_releaseOnMainThread && !pthread_main_np()) {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                CFRelease(holder); // hold and release in specified queue
            });
        } else {
            CFRelease(holder);
        }
    }
}

@end

YYMemeryCache缓存清理策略：

  • init方法

    - (instancetype)init {
    self = super.init;
    pthread_mutex_init(&_lock, NULL);
    _lru = [_YYLinkedMap new];
    _queue = dispatch_queue_create("com.ibireme.cache.memory", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    _countLimit = NSUIntegerMax;
    _costLimit = NSUIntegerMax;
    _ageLimit = DBL_MAX;
    _autoTrimInterval = 5.0;
    // 当收到内存警告时，是否删除所有内存缓存
    _shouldRemoveAllObjectsOnMemoryWarning = YES;
      // 当程序退出到后台时， 是否删除所有内存缓存
    _shouldRemoveAllObjectsWhenEnteringBackground = YES;
    
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(_appDidReceiveMemoryWarningNotification) name:UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification object:nil];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(_appDidEnterBackgroundNotification) name:UIApplicationDidEnterBackgroundNotification object:nil];
    
    [self _trimRecursively];
    return self;
}

  • _trimRecursively :递归清理内存缓存方法

    - (void)_trimRecursively {
    __weak typeof(self) _self = self;
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(_autoTrimInterval * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0), ^{
        __strong typeof(_self) self = _self;
        if (!self) return;
        [self _trimInBackground];
        [self _trimRecursively];
    });
}

- (void)_trimInBackground {
    dispatch_async(_queue, ^{
          // 删除内存缓存到指定开销
        [self _trimToCost:self->_costLimit];
        // 删除内存缓存到指定数量
        [self _trimToCount:self->_countLimit];
        // 删除内存缓存指定时间之前的缓存
        [self _trimToAge:self->_ageLimit];
    });
}

    从上面的代码可以看出YYMemeryCache在init方法调用_trimRecursively，这个方法从它的具体实现，可以看出是递归调用清理内存缓存，从总大小、总数量、访问时间来控制缓存。

YYMemeryCache：监听UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification和UIApplicationDidEnterBackgroundNotification两个通知，当收到通知时，删除所有内存缓存。

  • - (void)_appDidReceiveMemoryWarningNotification {
    if (self.didReceiveMemoryWarningBlock) {
        self.didReceiveMemoryWarningBlock(self);
    }
    if (self.shouldRemoveAllObjectsOnMemoryWarning) {
        [self removeAllObjects];
    }
}

- (void)_appDidEnterBackgroundNotification {
    if (self.didEnterBackgroundBlock) {
        self.didEnterBackgroundBlock(self);
    }
    if (self.shouldRemoveAllObjectsWhenEnteringBackground) {
        [self removeAllObjects];
    }
}

  • YYMemeryCache线程安全

    • 在YYMemeryCache中对内存缓存中添加、删除、查询的操作是都是使用pthread_mutex 互斥锁来使线程同步，来保证所有方法都是线程安全。

      - (NSUInteger)totalCount {
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    NSUInteger count = _lru->_totalCount;
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
    return count;
}

- (NSUInteger)totalCost {
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    NSUInteger totalCost = _lru->_totalCost;
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
    return totalCost;
}

- (BOOL)releaseOnMainThread {
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    BOOL releaseOnMainThread = _lru->_releaseOnMainThread;
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
    return releaseOnMainThread;
}

- (void)setReleaseOnMainThread:(BOOL)releaseOnMainThread {
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    _lru->_releaseOnMainThread = releaseOnMainThread;
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
}

- (BOOL)releaseAsynchronously {
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    BOOL releaseAsynchronously = _lru->_releaseAsynchronously;
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
    return releaseAsynchronously;
}

- (void)setReleaseAsynchronously:(BOOL)releaseAsynchronously {
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    _lru->_releaseAsynchronously = releaseAsynchronously;
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
}

- (BOOL)containsObjectForKey:(id)key {
    if (!key) return NO;
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    BOOL contains = CFDictionaryContainsKey(_lru->_dic, (__bridge const void *)(key));
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
    return contains;
}

- (id)objectForKey:(id)key {
    if (!key) return nil;
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    ......
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
    return node ? node->_value : nil;
}

- (void)setObject:(id)object forKey:(id)key withCost:(NSUInteger)cost {
    if (!key) return;
    if (!object) {
        [self removeObjectForKey:key];
        return;
    }
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    ......
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
}

- (void)removeObjectForKey:(id)key {
    if (!key) return;
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    ......
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
}

- (void)removeAllObjects {
    pthread_mutex_lock(&_lock);
    [_lru removeAll];
    pthread_mutex_unlock(&_lock);
}

YYDiskCache

YYDiskCache是一个线程安全的磁盘缓存，它存储由SQLite支持的键值对和文件系统存储(类似于NSURLCache的磁盘缓存。

  • 缓存淘汰算法: 缓存支持 LRU (least-recently-used) 淘汰算法
  • 缓存控制: 支持多种缓存控制方法：总数量、总大小、存活时间
  • 可以配置磁盘空间没有空闲时自动删除缓存数据
  • 根据缓存数据对象大小来自动获取对象的存储类型

YYDiskCahce存储的具体实现是通过YYKVStroage来实现，在YYKVStorage有个枚举YYKVStorageType，这个是设置存储类型

typedef NS_ENUM(NSUInteger, YYKVStorageType) {
    
    /// 缓存数据value仅仅存储在文件系统
    YYKVStorageTypeFile = 0,
    
    /// 缓存数据value仅仅存储在sqlite中
    YYKVStorageTypeSQLite = 1,
    
    /// 根据缓存数据value大小存储在文件系统并且存储在sqlite中
    YYKVStorageTypeMixed = 2,
};

​

接下来，看下YYDiskCahce的初始化的方法，我们可以在里面看见存储类型的设置和其他方法的调用

- (instancetype)initWithPath:(NSString *)path {
    return [self initWithPath:path inlineThreshold:1024 * 20]; // 20KB
}

- (instancetype)initWithPath:(NSString *)path
             inlineThreshold:(NSUInteger)threshold {
    self = [super init];
    if (!self) return nil;
    
    YYDiskCache *globalCache = _YYDiskCacheGetGlobal(path);
    if (globalCache) return globalCache;
    
    YYKVStorageType type;
    if (threshold == 0) {
        type = YYKVStorageTypeFile;
    } else if (threshold == NSUIntegerMax) {
        type = YYKVStorageTypeSQLite;
    } else {
        type = YYKVStorageTypeMixed;
    }
    
    YYKVStorage *kv = [[YYKVStorage alloc] initWithPath:path type:type];
    if (!kv) return nil;
    
    _kv = kv;
    _path = path;
    _lock = dispatch_semaphore_create(1);
    _queue = dispatch_queue_create("com.ibireme.cache.disk", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    _inlineThreshold = threshold;
    _countLimit = NSUIntegerMax;
    _costLimit = NSUIntegerMax;
    _ageLimit = DBL_MAX;
    _freeDiskSpaceLimit = 0;
    _autoTrimInterval = 60;
    
    [self _trimRecursively];
    _YYDiskCacheSetGlobal(self);
    
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(_appWillBeTerminated) name:UIApplicationWillTerminateNotification object:nil];
    return self;
}

通过上面看到YYDiskCache是通过threshold(阈值)的大小来设置存储类型，threshold的默认值是1024 * 20,大小也就是20KB.为什么选择20KB？因为作者测试时，得到当单条数小于20k时，数据越小SQLite读取性能越高；单条数据大于20K时，直接写为文件速度会更快一些。

  • threshold == 0：，所有存储数据对象存储为文件

  • threshold == NSUIntegerMax： 所有存储数据对象存储到数据库

  • threshold 为其他值： 根据存储数据对象大小设置存储类型

在YYDiskCache的存储中，YYKVStorage使用YYKVStorageItem存储键值对和元数据

@interface YYKVStorageItem : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSString *key;                /// 键
@property (nonatomic, strong) NSData *value;                ///  值
@property (nullable, nonatomic, strong) NSString *filename; /// 文件名称
@property (nonatomic) int size;                             /// 大小
@property (nonatomic) int modTime;                          /// 修改时间戳
@property (nonatomic) int accessTime;                       /// 最后访问时间
@property (nullable, nonatomic, strong) NSData *extendedData; /// 扩展数据 存储对象之前设置
@end

YYDiskCache读写

  • YYDiskCache写入

    • YYDiskCache在写入时都会存储数据到SQLite数据库中，区别在于当文件名称不为空时, 元数据value不会存入到SQLite中，是存储到文件系统中.
    // YYDiskCache 传入存储对象和key存储到磁盘
- (void)setObject:(id<NSCoding>)object forKey:(NSString *)key {
    // 判断key是否为空
    if (!key) return;
     // 判断object是否为空
    if (!object) {
         // 如果object为空 从磁盘缓存中删除以key的键的缓存数据x对象
        [self removeObjectForKey:key];
        return;
    }
    
    // 磁盘存储之前，获取扩展数据
    NSData *extendedData = [YYDiskCache getExtendedDataFromObject:object];
    // 初始化磁盘存储的值
    NSData *value = nil;
    // 判断是否存在自定义归档的Block
    if (_customArchiveBlock) {
        // 自定义归档的Block归档并赋值给value
        value = _customArchiveBlock(object);
    } else {
        @try {
            // 调用NSKeyedArchiver归档并赋值给value
            value = [NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:object];
        }
        @catch (NSException *exception) {
            // nothing to do...
        }
    }
    if (!value) return;
    // 初始化磁盘存储的文件名称
    NSString *filename = nil;
    // 判断存储类型是否等于YYKVStorageTypeSQLite
    if (_kv.type != YYKVStorageTypeSQLite) {
        // 值的长度大于内部阈值  key采用md5加密并赋值给文件名称
        if (value.length > _inlineThreshold) {
            filename = [self _filenameForKey:key];
        }
    }
    
    // 加锁 采用信号量保证线程安全 #define Lock() dispatch_semaphore_wait(self->_lock, DISPATCH_TIME_FOREVER)
    Lock();
    // YYKVStorage保存到磁盘中
    [_kv saveItemWithKey:key value:value filename:filename extendedData:extendedData];
     // 解锁 #define Unlock() dispatch_semaphore_signal(self->_lock)
    Unlock();
}

// YYKVStorage 存储
- (BOOL)saveItemWithKey:(NSString *)key value:(NSData *)value filename:(NSString *)filename extendedData:(NSData *)extendedData {
    if (key.length == 0 || value.length == 0) return NO;
    // 类型等于YYKVStorageTypeFile 并且filename为空 返回 不能存储到磁盘
    if (_type == YYKVStorageTypeFile && filename.length == 0) {
        return NO;
    }
    
    // 文件名称不为空 执行文件缓存
    if (filename.length) {
        // 执行文件缓存 返回BOOL值 文件存储失败就返回
        if (![self _fileWriteWithName:filename data:value]) {
            return NO;
        }
        // 存储元数据到SQLite中
        if (![self _dbSaveWithKey:key value:value fileName:filename extendedData:extendedData]) {
            // 存储元数据到SQLite失败 文件缓存也要删除
            [self _fileDeleteWithName:filename];
            return NO;
        }
        return YES;
    } else { // 文件名称为空，不文件缓存
        if (_type != YYKVStorageTypeSQLite) {
            // 存储类型不等于YYKVStorageTypeSQLite，判断是否缓存有key的文件名称，如果有就删除
            NSString *filename = [self _dbGetFilenameWithKey:key];
            if (filename) {
                [self _fileDeleteWithName:filename];
            }
        }
        // 存储元数据到SQLite中
        return [self _dbSaveWithKey:key value:value fileName:nil extendedData:extendedData];
    }
}

// 执行SQL语句存储元数据到SQLite中
- (BOOL)_dbSaveWithKey:(NSString *)key value:(NSData *)value fileName:(NSString *)fileName extendedData:(NSData *)extendedData {
    NSString *sql = @"insert or replace into manifest (key, filename, size, inline_data, modification_time, last_access_time, extended_data) values (?1, ?2, ?3, ?4, ?5, ?6, ?7);";
    ......
      // 当文件名称为空时 存储value数据到SQLite中
    if (fileName.length == 0) {
        sqlite3_bind_blob(stmt, 4, value.bytes, (int)value.length, 0);
    } else {
        // 当文件名称不为空时 不存储value数据到SQLite中，此时文件系统已缓存
        sqlite3_bind_blob(stmt, 4, NULL, 0, 0);
    }
    int result = sqlite3_step(stmt);
    ......
    return YES;
}

  • YYDiskCache读取

    - (id<NSCoding>)objectForKey:(NSString *)key {
    if (!key) return nil;
    Lock();
    // 从YYKVStorage获取缓存YYKVStorageItem对象
    YYKVStorageItem *item = [_kv getItemForKey:key];
    Unlock();
    if (!item.value) return nil;
    
    id object = nil;
    if (_customUnarchiveBlock) {
        // 自定义解档Block存在 执行Block解档
        object = _customUnarchiveBlock(item.value);
    } else {
        @try {
            // 自定义解档Block不存在 执行NSKeyedUnarchiver解档
            object = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:item.value];
        }
        @catch (NSException *exception) {
            // nothing to do...
        }
    }
    // 解档对象存储并且存在扩展数据 设置扩展数据到YYDiskCache
    if (object && item.extendedData) {
        [YYDiskCache setExtendedData:item.extendedData toObject:object];
    }
    return object;
}

- (YYKVStorageItem *)getItemForKey:(NSString *)key {
    if (key.length == 0) return nil;
    // 从SQLite中获取缓存的YYKVStorageItem对象
    YYKVStorageItem *item = [self _dbGetItemWithKey:key excludeInlineData:NO];
    if (item) {
        // 更新key值的访问时间
        [self _dbUpdateAccessTimeWithKey:key];
        // 如果文件名称不为空 去文件系统去获取缓存的value
        if (item.filename) {
            item.value = [self _fileReadWithName:item.filename];
            // value为空 删除此s缓存对象
            if (!item.value) {
                [self _dbDeleteItemWithKey:key];
                item = nil;
            }
        }
    }
    return item;
}

  • YYDiskCache的LRU算法

    • 在YYDiskCache中存储的数据都是在SQLite中，当YYDiskCache的_trimRecursively和_trimInBackground检查到需要当磁盘总开销、缓存对象总数量、存活时间、磁盘空闲超过限定值，执行删除操作。通过last_access_time标识缓存数据的优先级，执行SQL语句返回last_access_time最后访问时间靠前的缓存对象执行删除操作。

      - (BOOL)removeItemsToFitCount:(int)maxCount {
   ......
    NSArray *items = nil;
    BOOL suc = NO;
    do {
        int perCount = 16;
        items = [self _dbGetItemSizeInfoOrderByTimeAscWithLimit:perCount];
        for (YYKVStorageItem *item in items) {
            if (total > maxCount) {
                if (item.filename) {
                    [self _fileDeleteWithName:item.filename];
                }
                suc = [self _dbDeleteItemWithKey:item.key];
                total--;
            } else {
                break;
            }
            if (!suc) break;
        }
    } while (total > maxCount && items.count > 0 && suc);
    if (suc) [self _dbCheckpoint];
    return suc;
}

- (BOOL)removeItemsToFitSize:(int)maxSize {
   ......
    NSArray *items = nil;
    BOOL suc = NO;
    do {
        int perCount = 16;
        items = [self _dbGetItemSizeInfoOrderByTimeAscWithLimit:perCount];
        for (YYKVStorageItem *item in items) {
            if (total > maxSize) {
                if (item.filename) {
                    [self _fileDeleteWithName:item.filename];
                }
                suc = [self _dbDeleteItemWithKey:item.key];
                total -= item.size;
            } else {
                break;
            }
            if (!suc) break;
        }
    } while (total > maxSize && items.count > 0 && suc);
    if (suc) [self _dbCheckpoint];
    return suc;
}

// 按照最后访问时间查询指定数量的缓存数据
- (NSMutableArray *)_dbGetItemSizeInfoOrderByTimeAscWithLimit:(int)count {
    // 执行查询的SQL语句
    NSString *sql = @"select key, filename, size from manifest order by last_access_time asc limit ?1;";
    // 创建预处理SQL语句对象
    sqlite3_stmt *stmt = [self _dbPrepareStmt:sql];
    if (!stmt) return nil;
    // 绑定需要查询的数量到预处理SQL语句对象中
    sqlite3_bind_int(stmt, 1, count);
    
    NSMutableArray *items = [NSMutableArray new];
    // do whileh循环执行预处理SQL语句，遍历得到的结果
    do {
        // 执行预处理SQL语句
        int result = sqlite3_step(stmt);
        // SQLITE_ROW:查询到一行数据, 获取数据添加到items
        // SQLITE_DONE:结果集遍历完成，跳出循环
        // result等于其他数据时, 跳出循环
        if (result == SQLITE_ROW) {
            // 获取key
            char *key = (char *)sqlite3_column_text(stmt, 0);
            // 获取文件名称
            char *filename = (char *)sqlite3_column_text(stmt, 1);
            // 获取缓存数据大小
            int size = sqlite3_column_int(stmt, 2);
            NSString *keyStr = key ? [NSString stringWithUTF8String:key] : nil;
            if (keyStr) {
                YYKVStorageItem *item = [YYKVStorageItem new];
                item.key = key ? [NSString stringWithUTF8String:key] : nil;
                item.filename = filename ? [NSString stringWithUTF8String:filename] : nil;
                item.size = size;
                [items addObject:item];
            }
        } else if (result == SQLITE_DONE) {
            break;
        } else {
            if (_errorLogsEnabled) NSLog(@"%s line:%d sqlite query error (%d): %s", __FUNCTION__, __LINE__, result, sqlite3_errmsg(_db));
            items = nil;
            break;
        }
    } while (1);
    return items;
}

YYCache提高高性能缓存的框架的其他操作

  • CFMutableDictionaryRef： CFMutableDictionaryRef作为CoreFoundation框架的函数比NSMutableDictionary有更高的性能。

  • 缓存的自动清理和释放都放到子线程处理:通过GCD把需要释放的对象捕捉到指定队列所在线程的Block中释放。下面的代码显示出来这样的操作 [holder count]; [node class]; 是捕捉对象到Block 避免编译器警告。

  • // 删除所有内存缓存
- (void)removeAll {
    ......
    if (CFDictionaryGetCount(_dic) > 0) {
        CFMutableDictionaryRef holder = _dic;
        // holder 在指定的线程中释放
        if (_releaseAsynchronously) {
            dispatch_queue_t queue = _releaseOnMainThread ? dispatch_get_main_queue() : YYMemoryCacheGetReleaseQueue();
            dispatch_async(queue, ^{
                CFRelease(holder); // 捕捉holder到指定队列所在线程的Block中释放
            });
        } else if (_releaseOnMainThread && !pthread_main_np()) {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                CFRelease(holder); // 捕捉holder到指定队列所在线程的Block中释放
            });
        } else {
            CFRelease(holder);
        }
    }
}
- (void)_trimToCount:(NSUInteger)countLimit {
    ......
    NSMutableArray *holder = [NSMutableArray new];
      ......
    if (holder.count) {
        dispatch_queue_t queue = _lru->_releaseOnMainThread ? dispatch_get_main_queue() : YYMemoryCacheGetReleaseQueue();
        dispatch_async(queue, ^{
            [holder count]; // 捕捉holder到指定队列所在线程的Block中释放
        });
    }
}

- (void)setObject:(id)object forKey:(id)key withCost:(NSUInteger)cost {
   ......
    _YYLinkedMapNode *node = CFDictionaryGetValue(_lru->_dic, (__bridge const void *)(key));
    if (_lru->_totalCount > _countLimit) {
        _YYLinkedMapNode *node = [_lru removeTailNode];
        if (_lru->_releaseAsynchronously) {
            dispatch_queue_t queue = _lru->_releaseOnMainThread ? dispatch_get_main_queue() : YYMemoryCacheGetReleaseQueue();
            dispatch_async(queue, ^{
                [node class]; // 捕捉node到指定队列所在线程的Block中释放
            });
        } else if (_lru->_releaseOnMainThread && !pthread_main_np()) {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                [node class]; // 捕捉node到指定队列所在线程的Block中释放
            });
        }
    }
    ......
}

  • 使用性能更好的 SQLite : SQLite官网最新的SQlite版本比iOS 系统自带的 sqlite3.dylib 性能要高很多。

  • #if __has_include(<sqlite3.h>)
#import <sqlite3.h>
#else
#import "sqlite3.h"
#endif

  • 使用性能更好的锁 YYCache采用dispatch_semaphore 和 pthread_mutex 两种锁用于线程同步，这两种的性能是仅次于OSSpinLock 和 os_unfair_lock。作者最开始在内存缓存中使用的OSSpinLock，OSSpinLock由于线程不安全问题被弃用。作为性能最好的锁os_unfair_lock，这个是iOS10发布的，可能作者没有更新此框架或者考虑iOS10以下的原因，所以没有用os_unfair_lock。

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