iOS 客户端基于 WebP 图片格式的流量优化（下）

在iOS 客户端基于 WebP 图片格式的流量优化（上）这篇文章中，已经介绍了WebP格式图片的下载使用，仅仅只有这样还远远不够，还需要对已经下载的图片数据进行缓存。

曾经有句名言『计算机世界有两大难题，第一是起名字，第二是写一个缓存』，鄙人不能同意更多。

在iOS上，重写一份图片缓存是不现实的，而直接修改SDWebImage框架也是不太好的。所以，在SDWebImage的基础上添加一个中间层CacheManager比较好。

我感觉，缓存的难度在于，如何准确命中。的确在开发的时候，一大半时间都是在测试缓存命中情况，测试本身就挺麻烦，需要在模拟器的沙盒里面看文件，同时断网测试，需要一些调试技巧，很多技巧并么有办法详尽表述出来，需要所谓的悟性去理解。

一、SDWebImage缓存处理

这一部分，由于SD下载图片的方法中，url被替换，所以要看懂SD本身的代码，是什么时候给缓存一个确定的key。发现在

- (id <SDWebImageOperation>)downloadImageWithURL:(NSURL *)url
                                         options:(SDWebImageOptions)options
                                        progress:(SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock
                                       completed:(SDWebImageCompletionWithFinishedBlock)completedBlock {

    if ([url isKindOfClass:NSString.class]) {
        url = [NSURL URLWithString:(NSString *)url];
    }

    if (![url isKindOfClass:NSURL.class]) {
        url = nil;
    }
    
    url = [url qd_replaceToWebPURLWithScreenWidth];
    ......

方法中，确定了缓存的key值

    NSString *key = [self cacheKeyForURL:url];

    operation.cacheOperation = [self.imageCache queryDiskCacheForKey:key done:^(UIImage *image, SDImageCacheType cacheType) {

这也就是之前，为什么要在这个方法的最前面把URL替换掉，这样，SD的key值已经是保护WebP格式的图片URL，这一部分的缓存都可以正常使用，不需要修改。

所以，难度还是在WebView的图片缓存中，因为之前虽然是用SD托管WebView中WebP图片的下载，然而WebView读缓存却不能自动从SDImageCache中读取。这样，需要用NSURLCache来接管WebView的图片缓存。

二、WebView图片缓存

关于WebView的缓存，系统提供了一个类，NSURLCache。这个类可以在所有的网络请求前查看缓存，并且决定是否缓存（注意：是所有请求）。具体的NSURLCache用法，动动勤劳的小手Google一下，很多文章可以参考。

我们自己的实现，直接上代码

@implementation QDURLCache

/**
 *  请求完成决定是否要将response进行存储
 */
- (void)storeCachedResponse:(NSCachedURLResponse *)cachedResponse forRequest:(NSURLRequest *)request {
    NSString* ua = [request valueForHTTPHeaderField:@"User-Agent"];
    if (!EmptyString(ua) && [ua lf_containsSubString:@"AppleWebKit"]) {
        //判断本次请求是不是请求图片
        if ([[QDCacheManager defaultManager] isImageRequest:request]) {
            [[QDCacheManager defaultManager] storeImageResponse:cachedResponse forRequest:request];
            return;
        }
        
        //其他请求
        if ([[QDCacheManager defaultManager] shouldCacheExceptImageResponseForRequest:request]) {
            if (![[QDCacheManager defaultManager] storeCachedResponse:cachedResponse forRequest:request]) {
                [super storeCachedResponse:cachedResponse forRequest:request];
                return;
            } else {
                return;
            }
        }
    }
    
    [super storeCachedResponse:cachedResponse forRequest:request];
}

/**
 *  每次发请求之前会调此方法,查看本地是否有缓存
 */
- (NSCachedURLResponse *)cachedResponseForRequest:(NSURLRequest *)request {
    NSString* ua = [request valueForHTTPHeaderField:@"User-Agent"];
    if (!EmptyString(ua) && [ua lf_containsSubString:@"AppleWebKit"]) {
        
        if ([[QDCacheManager defaultManager] isImageRequest:request]) { //图片
            //从本地取图片
            NSCachedURLResponse *imageCacheResponse = [[QDCacheManager defaultManager] retrieveImageCacheResponseForRequest:request];
            if (imageCacheResponse) {
                return imageCacheResponse;
            } else {
                return [super cachedResponseForRequest:request];
            }
        }
        
        if ([[QDCacheManager defaultManager] shouldCacheExceptImageResponseForRequest:request]) { //其它缓存的东西
            //判断本地自定义缓存目录是否存在
            if (![[QDCacheManager defaultManager] cacheAvaliableForRequest:request]) {
                NSCachedURLResponse *response = [super cachedResponseForRequest:request];
                //判断本地系统缓存目录是否存在
                if (response.data) {
                    BOOL contentLengthValid = [((NSHTTPURLResponse *)response.response) expectedContentLength] == [response.data length];
                    //判断是否是有效的文件
                    if (!contentLengthValid) {
                        return response;
                    }
                    
                    //将系统缓存放到自定义的缓存目录中
                    [[QDCacheManager defaultManager] storeCachedResponse:response forRequest:request];
                } else {
                }
                return response;
            }
            
            //从本地缓存中取出对应的缓存
            NSCachedURLResponse *cachedResponse = [[QDCacheManager defaultManager] retrieveCachedResponseForRequest:request];
            if (cachedResponse) {
                return cachedResponse;
            }
        }
        
    }
    
    return [super cachedResponseForRequest:request];
}

- (void)removeCachedResponseForRequest:(NSURLRequest *)request {
    if ([[QDCacheManager defaultManager] cacheAvaliableForRequest:request]) {
        if (![[QDCacheManager defaultManager] removeCachedResponseForRequest:request]) {
            LogI(@"Failed to remove local cache for request: %@", request.URL);
        }
    } else {
        [super removeCachedResponseForRequest:request];
    }
}

@end

这段代码并没有多么难以理解的地方，可以看出来，我们是新建了一个中间层QDCacheManager，来管理WebView的所有缓存。

而且，既然是全局影响，肯定要用UA包起来，防止误伤其他缓存。

这一段代码在调试的时候有个技巧，就是所有super方法的调用，在测试阶段，全部直接return，防止WebView自身的缓存干扰调试结果。这个方法在很多缓存处理的地方都需要注意，别的地方但凡出现了调用super方法的，调试中也一律是直接return的。

既然已经用QDCacheManager托管了缓存，URLCache类的任务就已经完成，储存Response由

- (void)storeCachedResponse:(NSCachedURLResponse *)cachedResponse forRequest:(NSURLRequest *)request

而下面：

- (NSCachedURLResponse *)cachedResponseForRequest:(NSURLRequest *)request

在NSURLProtocol的startLoading方法执行之前，就调用了。很好理解，因为这个方法就是取缓存的方法，自然是先取，没有再去Loading。

这里的逻辑，必须通过大量调试，反复验证，不能简单套用别人的结论，甚至官方文档也要怀疑的态度来看。因为，很多第三方框架，会影响NSURLCache类，我在调试时，就发现，JSPatch，React Native还有我们的一个放劫持服务，都有可能影响这个类中方法的调用。

下面就转入我们自己的缓存管理方法中去，由于现在关注的是WebP图片问题，所以，其他缓存处理就不再展开。

三、中间层CacheManager处理

关于这个中间层，主要处理的实际就是缓存key的问题，因为请求的时候，request里的URL仍然是没有替换WebP的，所以，需要先用之前qd_defultWebPURLCacheKey方法来获取真实图片缓存key值。
思路的关键就是换key，再取cache，代码本身就只能靠功底了。

直接上代码，没什么好解释的。

- (BOOL)isImageRequest:(NSURLRequest *)request {
    if (![request.URL.absoluteString qd_isQdailyHost]) {
        return NO;
    }
    NSArray *extensions = @[@".jpg", @".jpeg", @".png", @".gif"];
    for (NSString *extension in extensions) {
        if ([request.URL.absoluteString.lowercaseString lf_containsSubString:extension]){
            return YES;
        }
    }
    return NO;
}

- (void)storeImageResponse:(NSCachedURLResponse *)cachedResponse forRequest:(NSURLRequest *)request {
    
    NSString *key = [request.URL qd_defultWebPURLCacheKey];
    if ([_imageCache imageFromDiskCacheForKey:key]) {
        return;
    }
    dispatch_async([_imageCache currentIOQueue], ^{
        // 硬盘缓存直接存data，webp格式；内存缓存为UIImage，可以直接使用
        [_imageCache storeImageDataToDisk:cachedResponse.data forKey:key];
    });
}

- (NSCachedURLResponse *)retrieveImageCacheResponseForRequest:(NSURLRequest *)request {
    
    NSString *key = [request.URL qd_defultWebPURLCacheKey];
    NSString *defaultPath = [_imageCache defaultCachePathForKey:key];
    
    NSData *data = nil;
    if ([_imageCache imageFromMemoryCacheForKey:key]) {
        UIImage * image = [_imageCache imageFromMemoryCacheForKey:key];
        if ([key lf_containsSubString:@".png"]) {
            data = UIImagePNGRepresentation(image);
        } else {
            data = UIImageJPEGRepresentation(image, 1.0);
        }
    }
    
    if (data &&  data.length != 0) {
        NSURLResponse *response = [[NSURLResponse alloc] initWithURL:request.URL
                                                            MIMEType:[request.URL.absoluteString qd_MIMEType]
                                               expectedContentLength:data.length
                                                    textEncodingName:nil];
        
        return [[NSCachedURLResponse alloc] initWithResponse:response data:data];
    }
    
    data = [NSData dataWithContentsOfFile:defaultPath];
    if (data == nil) {
        data = [NSData dataWithContentsOfFile:[defaultPath stringByDeletingPathExtension]];
    }
    if (data == nil || data.length == 0) {
        [_imageCache removeImageForKey:key fromDisk:YES];
        return nil;
    }

    NSURLResponse *response = [[NSURLResponse alloc] initWithURL:request.URL
                                                        MIMEType:[request.URL.absoluteString qd_MIMEType]
                                           expectedContentLength:data.length
                                                textEncodingName:nil];
    
    return [[NSCachedURLResponse alloc] initWithResponse:response data:data];
}

其中currentIOQueue方法，是修改了一下SDImageCache，暴露这个IOQueue，原来的框架是没有这个方法的。

至于为什么图片硬盘缓存直接用data，因为这里考虑是性能问题，取缓存的时候，返回的NSURLResponse所携带的，肯定还是NSData，如果当时存了UIImage格式，内部一样是转码成了NSData，而取的时候，还是按UIImage格式取，再转成NSData返回，相当于多了两次转码。

内存缓存却没有这个问题，因为SD的内存缓存，用的NSCache，存的就是UIImage对象，可以直接取出来用。

这里其实仍然并没有什么好讲的，还是基本的逻辑问题，需要比较严谨地处理。

四、其他情况的特别处理

我们的app是实现了wifi预加载了，然而这一部分也需要与上面完成的缓存体系通用，不然，wifi预加载的意义就不大。

首先，我们的wifi预加载，是自己写了一个URLSession，所以在下载前替换URL就可以

 for (NSString *urlString in resourcesArray) {
                    if ([urlString isKindOfClass:[NSString class]]) {
                        
                        NSURL *theURL = [NSURL URLWithString:urlString];
                        if ([[QDCacheManager defaultManager] isImageRequest:[NSURLRequest requestWithURL:theURL]]) {
                            theURL = [theURL qd_replaceToWebPURLWithScreenWidth];
                        }
                        if(![[QDCacheManager defaultManager] cacheAvaliableForURL:theURL] && ![[SDImageCache sharedImageCache] diskImageExistsWithKey:theURL.absoluteString]) {
                            __weak QDPrefetcher* weakSelf = self;
                            [self.session getTasksWithCompletionHandler:^(NSArray *dataTasks, NSArray *uploadTasks, NSArray *downloadTasks) {
                            
                      ......

部分代码如上，关键也在于替换URL时机和判断缓存情况。而下载之后的文件存到哪，是需要处理的。

#pragma mark NSURLSession Delegate

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask didFinishDownloadingToURL:(NSURL *)location {
    NSError *error = nil;
    NSFileManager *fileManager = [NSFileManager defaultManager];

    NSString *destinationPath = nil;
    if ([[QDCacheManager defaultManager] isImageRequest:downloadTask.originalRequest]) {
        NSString *key = downloadTask.originalRequest.URL.absoluteString;
        destinationPath = [[SDImageCache sharedImageCache] defaultCachePathForKey:key];
    } else {
        destinationPath = [[QDCacheManager defaultManager] localCachedWebContentPathWithRequest:downloadTask.originalRequest];
    }
    
    if ([fileManager fileExistsAtPath:destinationPath]) {
        [fileManager removeItemAtPath:destinationPath error:nil];
    }
    
    [fileManager copyItemAtPath:location.path toPath:destinationPath error:&error];
    
}

我是在finish的方法里面，把图片下载的目录直接copy给SDImageCache的缓存目录。这样，SD的缓存里面就有了这些WebP格式的NSData，与之前的代码逻辑统一，格式统一。

总结

首先有了一个心得，看上去很复杂的功能，可能实际代码并不需要自己写多少，学会在前人的基础上再加工，比如我们现在这套WebP适配，底层仍然是SDWebImage的基本逻辑，我们只不过在上层，加一些判断和处理，来适应业务层丰富的功能。

而且，代码是一步步写出来的，提前设想的方案，并不一定能实现，先实现功能，再优化架构，才是正确的方向。当时在WebURLProtocol里面，绕了很大的弯子，甚至还涉及到了多线程问题，不小心发现了iOS8，9，10三个版本的内部实现都在变化，绕开了一个个坑，才逐步清晰了整个逻辑。

总结整个方案的逻辑，其实比较清晰：

• 首先确定是不是需要被替换的图片URL，然后所有的替换都采用统一方法，与之配套的key，也用这套方法处理得到他被替换后的URL，保证命中。

• 然后，无论Native请求还是WebView请求，都用SD托管，避免两套处理逻辑造成的种种不确定性；

• 而WebView的缓存，通过一个中间层处理，再交给SDImageCache，使之与Native请求的数据统一，让两种图片请求公用一套缓存，进一步重用。

思路大致如此，其他的问题，就需要靠代码能力了。

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一口气写完，有不完善的地方，可能日后会有部分修改。肯定有很多大神的代码写得更好，或者写了更好的方案，也希望多多交流，共同进步。