LruCache源码解析

2017-09-14

Android 源码分析

本文转载自他人，为本人备忘学习所用，原文链接。

上一篇分析了LinkedHashMap源码，这个Map集合除了拥有HashMap的大部分特性之外，还拥有链表的特点，即可以保持遍历顺序与插入顺序一致。另外，当我们将accessOrder设置为true时，可以使遍历顺序和访问顺序一致，其内部双向链表将会按照近期最少访问到近期最多访问的顺序排列Entry对象，这可以用来做缓存。

这篇文章分析的LruCache并不是jdk中的类，而是来自安卓，熟悉安卓内存缓存的必然对这个类不陌生。
LruCache内部维护的就是一个LinkedHashMap。
下面开始分析LruCache。
注：下面LruCache源码来自support.v4包。
首先是这个类的成员变量：

private final LinkedHashMap<K, V> map;
/** Size of this cache in units. Not necessarily the number of elements. */
private int size;//当前大小
private int maxSize;//最大容量
private int putCount;//put次数
private int createCount;//create次数
private int evictionCount;//回收次数
private int hitCount;//命中次数
private int missCount;//丢失次数

LinkedHashMap的初始化放在构造器中：

public LruCache(int maxSize) {
        if (maxSize <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("maxSize <= 0");
        }
        this.maxSize = maxSize;
        this.map = new LinkedHashMap<K, V>(0, 0.75f, true);
    }

这里将LinkedHashMap的accessOrder设置为true。
接下来看两个最重要的方法，put和get。首先是put方法：

public final V put(K key, V value) {
        if (key == null || value == null) {//键值不允许为空
            throw new NullPointerException("key == null || value == null");
        }
        V previous;
        synchronized (this) {//线程安全
            putCount++;
            size += safeSizeOf(key, value);
            previous = map.put(key, value);
            if (previous != null) {//之前已经插入过相同的key
                size -= safeSizeOf(key, previous);//那么减去该entry的容量，因为发生覆盖
            }
        }
        if (previous != null) {
            entryRemoved(false, key, previous, value);//这个方法默认空实现
        }
        trimToSize(maxSize);//若容量超过maxsize，将会删除最近很少访问的entry
        return previous;
    }

put方法无非就是调用LinkedHashMap的put方法，但是这里在调用LinkedHashMap的put方法之前，判断了key和value是否为空，也就是说LruCache不允许空键值。除此之外，put操作被加锁了，所以是线程安全的！
既然是缓存，那么必然能够动态删除一些不常用的键值对，这个工作是由trimToSize方法完成的：


public void trimToSize(int maxSize) {
       while (true) {//不断删除linkedHashMap头部entry，也就是最近最少访问的条目，直到size小于最大容量
           K key;
           V value;
           synchronized (this) {//线程安全
               if (size < 0 || (map.isEmpty() && size != 0)) {
                   throw new IllegalStateException(getClass().getName()
                           + ".sizeOf() is reporting inconsistent results!");
               }
               if (size <= maxSize || map.isEmpty()) {//直到容量小于最大容量为止
                   break;
               }
               Map.Entry<K, V> toEvict = map.entrySet().iterator().next();//指向链表头
               key = toEvict.getKey();
               value = toEvict.getValue();
               map.remove(key);//删除最少访问的entry
               size -= safeSizeOf(key, value);
               evictionCount++;
           }
           entryRemoved(true, key, value, null);
       }
   }

这个方法不断循环删除链表首部元素，也就是最近最少访问的元素，直到容量不超过预先定义的最大值为止。
注：LruCache在android.util包中也有一个LruCache类,但是我发现这个类的trimToSize方法是错误的：

private void trimToSize(int maxSize) {
        while (true) {
            K key;
            V value;
            synchronized (this) {
                if (size < 0 || (map.isEmpty() && size != 0)) {
                    throw new IllegalStateException(getClass().getName()
                            + ".sizeOf() is reporting inconsistent results!");
                }
                if (size <= maxSize) {
                    break;
                }

                Map.Entry<K, V> toEvict = null;
                for (Map.Entry<K, V> entry : map.entrySet()) {
                    toEvict = entry;
                }

                if (toEvict == null) {
                    break;
                }
                key = toEvict.getKey();
                value = toEvict.getValue();
                map.remove(key);
                size -= safeSizeOf(key, value);
                evictionCount++;
            }
            entryRemoved(true, key, value, null);
        }
    }

这里的代码将会循环删除链表尾部，也就是最近访问最多的元素，这是不正确的！所以大家在做内存缓存的时候一定要注意，看trimToSize方法是否有问题。

接下来是get方法：

public final V get(K key) {
        if (key == null) {//不允许空键
            throw new NullPointerException("key == null");
        }
        V mapValue;
        synchronized (this) {//线程安全
            mapValue = map.get(key);//调用LinkedHashMap的get方法
            if (mapValue != null) {
                hitCount++;//命中次数加1
                return mapValue;//返回value
            }
            missCount++;//未命中
        }

        V createdValue = create(key);//默认返回为false
        if (createdValue == null) {
            return null;
        }
        synchronized (this) {
            createCount++;//如果创建成功，那么create次数加1
            mapValue = map.put(key, createdValue);//放到哈希表中
            if (mapValue != null) {
                // There was a conflict so undo that last put
                map.put(key, mapValue);
            } else {
                size += safeSizeOf(key, createdValue);
            }
        }
        if (mapValue != null) {
            entryRemoved(false, key, createdValue, mapValue);
            return mapValue;
        } else {
            trimToSize(maxSize);
            return createdValue;
        }
    }

get方法即根据key在LinkedHashMap中寻找对应的value，此方法也是线程安全的。

以上就是LruCache最重要的部分，下面再看下其他方法：
remove：

public final V remove(K key) {
        if (key == null) {
            throw new NullPointerException("key == null");
        }
        V previous;
        synchronized (this) {
            previous = map.remove(key);//调用LinkedHashMap的remove方法
            if (previous != null) {
                size -= safeSizeOf(key, previous);
            }
        }
        if (previous != null) {
            entryRemoved(false, key, previous, null);
        }
        return previous;//返回value
    }

sizeof:这个方法用于计算每个条目的大小，子类必须得复写这个类。

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protected int sizeOf(K key, V value) {//用于计算每个条目的大小
       return 1;
 }

snapshot方法，返回当前缓存中所有的条目集合

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public synchronized final Map<K, V> snapshot() {
       return new LinkedHashMap<K, V>(map);
   }

总结：
1.LruCache封装了LinkedHashMap，提供了LRU缓存的功能；
2.LruCache通过trimToSize方法自动删除最近最少访问的键值对；
3.LruCache不允许空键值；
4.LruCache线程安全；
5.继承LruCache时，必须要复写sizeof方法，用于计算每个条目的大小。

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