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iOS应用的本地缓存机制设计

 
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参考:http://www.cnblogs.com/pengyingh/archive/2012/02/18/2356833.html#2639241

 

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:
 
{  
  
  "http://www.cnn.com" =     {  
  
    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";  
  
  };  
  
  "http://www.baidu.com" =     {  
  
    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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{  
  
  "http://www.cnn.com" =     {  
  
    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";  
  
  };  
  
  "http://www.baidu.com" =     {  
  
    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:

 

复制代码
  1 /* ---------下载-------------- */
  2   
  3 - (BOOL) download:(NSString *)paramURLAsString
  4   
  5 urlMustExpireInSeconds:(NSTimeInterval)paramURLMustExpireInSeconds
  6   
  7 updateExpiryDateIfInCache:(BOOL)paramUpdateExpiryDateIfInCache{
  8   
  9     BOOL result = NO;
 10   
 11     if (self.cacheDictionary == nil ||[paramURLAsString length] == 0)
       {
 14   
 15         return(NO);
 16   
 17    }
 18   
 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
 62   
 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
 74   
 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 }
复制代码


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。

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