iOS应用的本地缓存机制设计
功能需求
这个缓存机制满足下面这些功能。
1、可以将数据缓存到本地磁盘。
2、可以判断一个资源是否已经被缓存。如果已经被缓存，在请求相同的资源，先到本地磁盘搜索。
3、可以判断文件缓存什么时候过期。这里为了简单起见这里，我们在请求url资源的时候，给每次请求的文件设定一个过期的时间。
4、可以实现：如果文件已经被缓存，而且没有过期，这将本地的数据返回，否则重新请求url。
5、可以实现：如果文件下载不成功或者下载没有完成，下次打开程序的时候，移除这些没有成功或者没有下载完成的文件。
6、可以实现：同时请求或者下载多个资源。
设计实现：
1、设计一个CacheItem类，用来请求一个web连接，它的一个实例表示一个缓存项。这个CacheItem类，需要一个url创建一个NSURLConnection，去请求web资源。使用CacheItem类主要用来请求web资源。
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/* ---------缓存项-------------- */ @interface CacheItem : NSObject { @public id<CacheItemDelegate> delegate; //web地址 NSString *remoteURL; @private //是否正在下载 BOOL isDownloading; //NSMutableData对象 NSMutableData *connectionData; //NSURLConnection对象 NSURLConnection *connection; } /* -------------------------- */ @property (nonatomic, retain) id<CacheItemDelegate> delegate; @property (nonatomic, retain) NSString *remoteURL; @property (nonatomic, assign) BOOL isDownloading; @property (nonatomic, retain) NSMutableData *connectionData; @property (nonatomic, retain) NSURLConnection *connection; /* ----------开始下载方法----------- */ - (BOOL) startDownloadingURL:(NSString *)paramRemoteURL; @end 2、在NSURLConnection开始请求之前，调用CachedDownloadManager类，来搜索和管理本地的缓存文件。将缓存文件的情况保存到一个字典类中。这个字典设计如下：{ DownloadEndDate = "2011-08-02 07:51:57 +0100"; DownloadStartDate = "2011-08-02 07:51:55 +0100"; ExpiresInSeconds = 20; ExpiryDate = "2011-08-02 07:52:17 +0100"; LocalURL = "/var/mobile/Applications/ApplicationID/Documents/ httpwww.cnn.com.cache"; }; DownloadEndDate = "2011-08-02 07:51:49 +0100"; DownloadStartDate = "2011-08-02 07:51:44 +0100"; ExpiresInSeconds = 20; ExpiryDate = "2011-08-02 07:52:09 +0100"; LocalURL = "/var/mobile/Applications/ApplicationID/Documents/ httpwww.oreilly.com.cache"; }; } |
2、在NSURLConnection开始请求之前，调用CachedDownloadManager类，来搜索和管理本地的缓存文件。将缓存文件的情况保存到一个字典类中。这个字典设计如下：
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{ DownloadEndDate = "2011-08-02 07:51:57 +0100"; DownloadStartDate = "2011-08-02 07:51:55 +0100"; ExpiresInSeconds = 20; ExpiryDate = "2011-08-02 07:52:17 +0100"; LocalURL = "/var/mobile/Applications/ApplicationID/Documents/ httpwww.cnn.com.cache"; }; DownloadEndDate = "2011-08-02 07:51:49 +0100"; DownloadStartDate = "2011-08-02 07:51:44 +0100"; ExpiresInSeconds = 20; ExpiryDate = "2011-08-02 07:52:09 +0100"; LocalURL = "/var/mobile/Applications/ApplicationID/Documents/ httpwww.oreilly.com.cache"; }; } |
上面这个字典里面嵌套了字典。里面那层字典表示一个缓存项的缓存信息：下载结束时间、下载开始时间、缓存有效时间、缓存过期时间、缓存到本地的路径。
下面看下CachedDownloadManager类。用它来实现和封装我们的缓存策略。
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/* -----------CachedDownloadManager-------------- */ @interface CachedDownloadManager : NSObject { @public id delegate; @private //记录缓存数据的字典 NSMutableDictionary *cacheDictionary; //缓存的路径 NSString *cacheDictionaryPath; } @property (nonatomic, assign) id delegate; @property (nonatomic, copy) NSMutableDictionary *cacheDictionary; @property (nonatomic, retain) NSString *cacheDictionaryPath; /* 保持缓存字典 */ - (BOOL) saveCacheDictionary; /* 公有方法：下载 */ - (BOOL) download:(NSString *)paramURLAsString urlMustExpireInSeconds:(NSTimeInterval)paramURLMustExpireInSeconds updateExpiryDateIfInCache:(BOOL)paramUpdateExpiryDateIfInCache; /* -------------------------- */ @end |
从上面代码可以看出，这个管理缓存的类中，有一个缓存字典：cacheDictionary，用来表示所有资源的缓存情 况;cacheDictionaryPath用来表示缓存的路径;saveCacheDictionary用来将缓存字典归档到本地文件中。 download：urlMustExpireInSeconds：updateExpiryDateIfInCache是一个公共接口，通过传递 url、缓存过期时间、是否更新缓存过期时间三个参数来方便的使用，实现我们的缓存策略。
3、如果这个文件已经被下载，而且没有过期，则从本地获取文件的数据。如果文件已经过期，则重新下载。我们通过download：urlMustExpireInSeconds：updateExpiryDateIfInCache方法来实现，主要看这个方法的代码：
1 /* ---------下载-------------- */
2
3 - (BOOL) download:(NSString *)paramURLAsString
4
5 urlMustExpireInSeconds:(NSTimeInterval)paramURLMustExpireInSeconds
6
7 updateExpiryDateIfInCache:(BOOL)paramUpdateExpiryDateIfInCache{
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9 BOOL result = NO;
10
11 if (self.cacheDictionary == nil ||[paramURLAsString length] == 0)
{
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15 return(NO);
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17 }
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19 paramURLAsString = [paramURLAsString lowercaseString];
20
21 //根据url，从字典中获取缓存项的相关数据
22
23 NSMutableDictionary *itemDictionary =
24
25 [self.cacheDictionary objectForKey:paramURLAsString];
26
27 /* 使用下面这些变量帮助我们理解缓存逻辑 */
28
29 //文件是否已经被缓存
30
31 BOOL fileHasBeenCached = NO;
32
33 //缓存是否过期
34
35 BOOL cachedFileHasExpired = NO;
36
37 //缓存文件是否存在
38
39 BOOL cachedFileExists = NO;
40
41 //缓存文件能否被加载
42
43 BOOL cachedFileDataCanBeLoaded = NO;
44
45 //缓存文件数据
46
47 NSData *cachedFileData = nil;
48
49 //缓存文件是否完全下载
50
51 BOOL cachedFileIsFullyDownloaded = NO;
52
53 //缓存文件是否已经下载
54
55 BOOL cachedFileIsBeingDownloaded = NO;
56
57 //过期时间
58
59 NSDate *expiryDate = nil;
60
61 //下载结束时间
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63 NSDate *downloadEndDate = nil;
64
65 //下载开始时间
66
67 NSDate *downloadStartDate = nil;
68
69 //本地缓存路径
70
71 NSString *localURL = nil;
72
73 //有效时间
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75 NSNumber *expiresInSeconds = nil;
76
77 NSDate *now = [NSDate date];
78
79 if (itemDictionary != nil){
80
81 fileHasBeenCached = YES;
82
83 }
84
85 //如果文件已经被缓存，则从缓存项相关数据中获取相关的值
86
87 if (fileHasBeenCached == YES)
{
88
89 expiryDate = [itemDictionary objectForKey:CachedKeyExpiryDate];
92
93 downloadEndDate = [itemDictionary objectForKey:CachedKeyDownloadEndDate];
96
97 downloadStartDate = [itemDictionary objectForKey:CachedKeyDownloadStartDate];
100
101 localURL = [itemDictionary objectForKey:CachedKeyLocalURL];
104
105 expiresInSeconds = [itemDictionary objectForKey:CachedKeyExpiresInSeconds];
108
109 //如果下载开始和结束时间不为空，表示文件全部被下载
110
111 if (downloadEndDate != nil && downloadStartDate != nil)
{
114
115 cachedFileIsFullyDownloaded = YES;
116
117 }
118
119 /* 如果expiresInSeconds不为空，downloadEndDate为空，表示文件已经正在下载 */
120
121 if (expiresInSeconds != nil && downloadEndDate == nil)
{
124
125 cachedFileIsBeingDownloaded = YES;
126
127 }
128
129 /* 判断缓存是否过期 */
130
131 if (expiryDate != nil && [now timeIntervalSinceDate:expiryDate] > 0.0)
{
134
135 cachedFileHasExpired = YES;
136
137 }
139 if (cachedFileHasExpired == NO)
{
141 /* 如果缓存文件没有过期，加载缓存文件，并且更新过期时间 */
142
143 NSFileManager *fileManager = [[NSFileManager alloc] init];
144
145 if ([fileManager fileExistsAtPath:localURL] == YES)
{
146 cachedFileExists = YES;
148
149 cachedFileData = [NSData dataWithContentsOfFile:localURL];
150
151 if (cachedFileData != nil)
{
153 cachedFileDataCanBeLoaded = YES;
154
155 } /* if (cachedFileData != nil){ */
156
157 } /* if ([fileManager fileExistsAtPath:localURL] == YES){ */
158
159 [fileManager release];
160
161 /* 更新缓存时间 */
162
163 if (paramUpdateExpiryDateIfInCache == YES)
{
164
165 NSDate *newExpiryDate =
166
167 [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:
168
169 paramURLMustExpireInSeconds];
170
171 NSLog(@"Updating the expiry date from %@ to %@.",
172
173 expiryDate, newExpiryDate);
176
177 [itemDictionary setObject:newExpiryDate forKey:CachedKeyExpiryDate];
180
181 NSNumber *expires =[NSNumber numberWithFloat:paramURLMustExpireInSeconds];
184
185 [itemDictionary setObject:expires forKey:CachedKeyExpiresInSeconds];
188
189 }
190
191 } /* if (cachedFileHasExpired == NO){ */
192
193 }
194
195 if (cachedFileIsBeingDownloaded == YES)
{
196
197 NSLog(@"这个文件已经正在下载...");
198
199 return(YES);
200
201 }
202
203 if (fileHasBeenCached == YES){
204
205 if (cachedFileHasExpired == NO && cachedFileExists == YES &&
208
209 cachedFileDataCanBeLoaded == YES && [cachedFileData length] > 0 &&
212
213 cachedFileIsFullyDownloaded == YES)
{
214
215 /* 如果文件有缓存而且没有过期 */
216
217 NSLog(@"文件有缓存而且没有过期.");
218
219 [self.delegate cachedDownloadManagerSucceeded:self
222
223 remoteURL:[NSURL URLWithString:paramURLAsString]
224
225 localURL:[NSURL URLWithString:localURL]
226
227 aboutToBeReleasedData:cachedFileData isCachedData:YES];
230
231 return(YES);
232
233 } else {
234
235 /* 如果文件没有被缓存，获取缓存失败 */
236
237 NSLog(@"文件没有缓存.");
238
239 [self.cacheDictionary removeObjectForKey:paramURLAsString];
240
241 [self saveCacheDictionary];
242
243 } /* if (cachedFileHasExpired == NO && */
244
245 } /* if (fileHasBeenCached == YES){ */
246
247 /* 去下载文件 */
248
249 NSNumber *expires = [NSNumber numberWithFloat:paramURLMustExpireInSeconds];
252
253 NSMutableDictionary *newDictionary = [[[NSMutableDictionary alloc] init] autorelease];
256
257 [newDictionary setObject:expires forKey:CachedKeyExpiresInSeconds];
260
261 localURL = [paramURLAsString stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
266
267 localURL = [localURL stringByReplacingOccurrencesOfString:@"://" withString:@""];
270
271 localURL = [localURL stringByReplacingOccurrencesOfString:@"/" withString:@"{1}quot;];
274
275 localURL = [localURL stringByAppendingPathExtension:@"cache"];
276
277 NSString *documentsDirectory =
278
279 [self documentsDirectoryWithTrailingSlash:NO];
280
281 localURL = [documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:localURL];
284
285 [newDictionary setObject:localURL forKey:CachedKeyLocalURL];
288
289 [newDictionary setObject:now forKey:CachedKeyDownloadStartDate];
292
293 [self.cacheDictionary setObject:newDictionary forKey:paramURLAsString];
296
297 [self saveCacheDictionary];
298
299 CacheItem *item = [[[CacheItem alloc] init] autorelease];
300
301 [item setDelegate:self];
302
303 [item startDownloadingURL:paramURLAsString];
304
305 return(result);
306
307 }
4、下面我们设计缓存项下载成功和失败的两个委托方法：
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@protocol CacheItemDelegate <NSObject> //下载成功执行该方法 - (void) cacheItemDelegateSucceeded :(CacheItem *)paramSender withRemoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL withAboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedData; //下载失败执行该方法 - (void) cacheItemDelegateFailed :(CacheItem *)paramSender remoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL withError:(NSError *)paramError; @end |
当我们下载成功的时候，修改缓存字典中的下载时间，表示已经下载完成，而且需要将请求的资源数据缓存到本地：
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//缓存项的委托方法 - (void) cacheItemDelegateSucceeded:(CacheItem *)paramSender withRemoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL withAboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedData{ //从缓存字典中获取该缓存项的相关数据 NSMutableDictionary *dictionary = [self.cacheDictionary objectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]]; //取当前时间 NSDate *now = [NSDate date]; //获取有效时间 NSNumber *expiresInSeconds = [dictionary objectForKey:CachedKeyExpiresInSeconds]; //转换成NSTimeInterval NSTimeInterval expirySeconds = [expiresInSeconds floatValue]; //修改字典中缓存项的下载结束时间 [dictionary setObject:[NSDate date] forKey:CachedKeyDownloadEndDate]; //修改字典中缓存项的缓存过期时间 [dictionary setObject:[now dateByAddingTimeInterval:expirySeconds] forKey:CachedKeyExpiryDate]; //保存缓存字典 [self saveCacheDictionary]; NSString *localURL = [dictionary objectForKey:CachedKeyLocalURL]; /* 将下载的数据保持到磁盘 */ if ([paramAboutToBeReleasedData writeToFile:localURL atomically:YES] == YES){ NSLog(@"缓存文件到磁盘成功."); } else{ NSLog(@"缓存文件到磁盘失败."); } //执行缓存管理的委托方法 [self.delegate cachedDownloadManagerSucceeded:self remoteURL:paramRemoteURL localURL:[NSURL URLWithString:localURL] aboutToBeReleasedData:paramAboutToBeReleasedData isCachedData:NO]; } |
如果下载失败我们需要从缓存字典中移除改缓存项：
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//缓存项失败失败的委托方法 - (void) cacheItemDelegateFailed:(CacheItem *)paramSender remoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL withError:(NSError *)paramError{ /* 从缓存字典中移除缓存项，并发送一个委托 */ if (self.delegate != nil){ NSMutableDictionary *dictionary = [self.cacheDictionary objectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]]; NSString *localURL = [dictionary objectForKey:CachedKeyLocalURL]; [self.delegate cachedDownloadManagerFailed:self remoteURL:paramRemoteURL localURL:[NSURL URLWithString:localURL] withError:paramError]; } [self.cacheDictionary removeObjectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]]; } |
5、加载缓存字典的时候，我们可以将没有下载完成的文件移除：
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//初始化缓存字典 NSString *documentsDirectory = [self documentsDirectoryWithTrailingSlash:YES]; //生产缓存字典的路径 cacheDictionaryPath = [[documentsDirectory stringByAppendingString:@"CachedDownloads.dic"] retain]; //创建一个NSFileManager实例 NSFileManager *fileManager = [[NSFileManager alloc] init]; //判断是否存在缓存字典的数据 if ([fileManager fileExistsAtPath:self.cacheDictionaryPath] == YES){ NSLog(self.cacheDictionaryPath); //加载缓存字典中的数据 NSMutableDictionary *dictionary = [[NSMutableDictionary alloc] initWithContentsOfFile:self.cacheDictionaryPath]; cacheDictionary = [dictionary mutableCopy]; [dictionary release]; //移除没有下载完成的缓存数据 [self removeCorruptedCachedItems]; } else { //创建一个新的缓存字典 NSMutableDictionary *dictionary = [[NSMutableDictionary alloc] init]; cacheDictionary = [dictionary mutableCopy]; [dictionary release]; } |
这样就基本上完成了我们需要的功能，下面看看我们如何使用我们设计的缓存功能。
例子场景：
我们用一个UIWebView来显示stackoverflow这个网站，我们在这个网站的内容缓存到本地20秒，如果在20秒内用户去请求该网站，则从本地文件中获取内容，否则过了20秒，则重新获取数据，并缓存到本地。
在界面上拖放一个button和一个webview控件，如下图。
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- (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; [self setTitle:@"本地缓存测试"];CachedDownloadManager *newManager =[[CachedDownloadManager alloc] init];self.downloadManager = newManager; [newManager release]; [self.downloadManager setDelegate:self]; } |
在button的点击事件中加入下面代码，请求stackoverflow ：
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static NSString *url = @http://stackoverflow.com;[self.downloadManager download:url urlMustExpireInSeconds:20.0fupdateExpiryDateIfInCache:YES]; |
上面的代码表示将这个stackoverflow的缓存事件设置为20s，并且如果在20s内有相同的请求，则从本地获取 stackoverflow的内容数据。updateExpiryDateIfInCache设置为yes表示：在此请求的时候，缓存时间又更新为 20s，类似我们的session。如果设置成no，则第一次请求20s之后，该缓存就过期。
请求完成之后会执行CachedDownloadManager的委托方法。我们将数据展示在uiwebview中，代码如下：
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- (void) cachedDownloadManagerSucceeded:(CachedDownloadManager *)paramSender remoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL localURL:(NSURL*)paramLocalURL aboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedData isCachedData:(BOOL)paramIsCachedData{ [webview loadData:paramAboutToBeReleasedData MIMEType:@"text/html" textEncodingName:@"UTF-8" baseURL:[NSURL URLWithString:@"http://stackoverflow.com"]]; } |
这样我们就实现了20s的缓存。
效果：
第一次点击测试按钮：
20s内点击按钮，程序就从本地获取数据，比较快速的就显示出该网页了。
总结：
本文通过代码和实例设计了一个iPhone应用程序本地缓存的方案。当然这个方案不是最好的，如果你有更好的思路，欢迎告诉我。
posted on 2012-02-18 11:06 pengyingh 阅读(2909) 评论(1) 编辑 收藏 举报
