YYCache深入学习

YYCache深入学习

IOS小彩虹2021-08-21 3:36:28230A+A-

深知,源码还是一点点读,加点读书笔记,才可以深入挖掘,因此还是觉得每次读源码都记录一番,无论好坏,如有写错,请斧正

简介

YYCahce 是作为 ibireme 大神开源的一个YYkit组件库中的一部分,YYCache提供了内存缓存,和持久性的硬盘缓存。

一个合理缓存应该有的设计

  • 合理的增删改查接口
  • 高速缓存,提高常用缓存的返回性能和效率
  • 低速缓存,磁盘大文件缓存
  • 良好缓存限制策略
  • 高性能,线程安全

基本设计思路

YYCache 提供对外的整合接口,YYMemoryCache 提供内存存储缓存,通过lru算法进行处理,YYDiskCache提供file和sqlite3的两种持久化存储方式

YYMemoryCache

YYMemoryCahce 作为一个内存缓存,提供高速缓存,并且因为内存有限,需要进行一定的限制

  1. 线程安全

    在频率高的并发数据操作中,必须保证线程安全,不然拿到的数据不符合预期,或者导致读写冲突 在YYMemoryCache中,采用的pthread_mutex加锁

    pthread_mutex 定义了一组跨平台的线程相关的 API,pthread_mutex 表示互斥锁。互斥锁的实现原理与信号量非常相似,不是使用忙等,而是阻塞线程并睡眠,需要进行上下文切换。

     // 主要使用api	
     pthread_mutex_lock(&mutex); // 申请锁  
     // 临界区
     pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放锁  
    

    pthread_mutex支持递归锁,递归锁,就是在内部加锁调用的时候,递归了自身,这样子,会导致死锁。

    • pthread_mutex则支持递归处理 attr PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE

    • memory中使用pthread,在循环释放的时候,通过pthread_mutex_trylock实现简单的自旋锁

    原文:OSSpinLock 和 dispatch_semaphore 都不会产生特别明显的死锁,所以我也无法确定用 dispatch_semaphore 代替 OSSpinLock 是否正确。能够肯定的是,用 pthread_mutex 是安全的。

  2. LRU

最近使用优先,也就是认为,最近使用的,最大可能性会再次用到 里面实现用到一个双向链表的结构进行处理,使用到的就会被移动到表头 在删除释放的时候,就会从队尾进行删除释放

  1. 键值对存储操作

通过创建链表节点node,进行间接操作数据

#pragma mark - _YYLinkedMapNode
@interface _YYLinkedMapNode : NSObject {
    // 类似C中的private_extern,使用@private的话,限制太大,@package在类的镜像外进行引用就会报错
    // 使用@public @protect等的话,就没什么限制的
    // 目的是,限制在本文件中使用
    @package
    __unsafe_unretained _YYLinkedMapNode *_prev; // 通过dic进行持有
    __unsafe_unretained _YYLinkedMapNode *_next; // 通过dic进行持有
    id _key;
    id _value;
    NSUInteger _cost;
    NSTimeInterval _time;
}
@end
  1. 限制策略
// 限制条件有3个,age cost count ,一般情况下默认都不做限制
/// 个数限制
@property NSUInteger countLimit;
/// 过期时间
@property NSTimeInterval ageLimit;
/// 存储消耗限制,setObject的时候时候把内存大小的存进去
@property NSUInteger costLimit;

@property BOOL shouldRemoveAllObjectsWhenEnteringBackground; // 进入后台检查限制删除缓存,默认YES
@property BOOL shouldRemoveAllObjectsOnMemoryWarning; // 收到内存警告的时候

MemoryCache中使用的LRU的的算法进行删除缓存,当超过一定的限制的时候,会进行循环清理,也就是说,memory里面的东西并不是存进去就会在app的生命周期中一直存在的,可能会被释放掉。因此外部在使用的时候,需要判空处理的,如果为nil,则认为缓存已经失效,需要重新更新。

因此,YYMemoryCahce并不是数据在app的生命周期会被一直保留的,所以,在使用YYCahce最外层接口的时候,YYCache是会通过YYMemoryCache提供高速缓存,同时存入到低速缓存中。

获取的时候,YYMemoryCache获取不到,则会询问YYDiskCache。

  1. 某些小技巧,用于提供性能

会在一段时间,自行检查是否超过限制策略,超过则循环释放。 YYMemoryCache默认在进入后台的时候会进行检查。 因为一次释放太多,会导致资源消耗过大,因此,通过dispatch_aync block的方式,放到后台线程释放


YYDiskCache

  1. 线程安全

disk中使用dispatch_semaphore信号量进行处理

dispatch_semaphore 是信号量,但当信号总量设为 1 时也可以当作锁来。在没有等待情况出现时,它的性能比 pthread_mutex 还要高,但一旦有等待情况出现时,性能就会下降许多。相对于 OSSpinLock 来说,它的优势在于等待时不会消耗 CPU 资源。对磁盘缓存来说,它比较合适。

dispatch_semaphore是属于闲等待,CPU不会消耗,因此,在做磁盘缓存的时候,用时较长,需要等待的话,会比较节省资源

  • OSSpinLock 自旋锁,不安全,所以使用了dispatch_semaphore进行处理,因为大文件,需要等待的情况较多
  1. 大文件处理
  • YYKVStorage 通过key value的一个封装,实现增删改查

  • YYKVStorage 实现细节:

    • 提供对应的sqlite3的db增删改查的接口,在操作的过程都做了防御式的操作
    - (BOOL)_dbClose {
        // 关闭数据库
        if (!_db) {
            return YES;
        }
        
        int result = 0;
        BOOL retry = NO;
        BOOL stmtFinalized = NO;
        
        if (_dbStmtCache) {
            _dbStmtCache = NULL;
        }
        
        do {
            retry = NO;
            result = sqlite3_close(_db);
            
            if (result == SQLITE_BUSY || result == SQLITE_LOCKED) {
                // 如果sqlite被占用,那进行stmt的析构操作,让其释放资源
                // 在重新试一次
                if (!stmtFinalized) {
                    stmtFinalized = YES; //析构
                    sqlite3_stmt *stmt;
                    // sqlite3_stmt 是一种辅助数据结构,用于操作二进制数据
                    // 循环释放所有的sqlite stmt
                    while ((stmt = sqlite3_next_stmt(_db, nil))) {
                        sqlite3_finalize(stmt); //析构 所有的sqlite stmt的辅助
                        retry = YES; // 然后重试,
                    }
                }
            } else if (result != SQLITE_OK) {
                // 关闭失败
                // 输出 错误日志
                NSLog(@"关闭失败");
            }
            
        } while (retry);
        
        _db = NULL;
        return YES;
        
    }
    
    - (BOOL)_dbCheck {
        if (_db) {
            // 如果重试错误的次数小于限定次数,并且大于最小重试时间,则重新进行打开和初始化检查
            if (_dbOpenErrorCount < kMaxErrorRetryCount &&
                CACurrentMediaTime() - _dbLastOpenErrorTime > kMinRetryTimeInterval) {
                return [self _dbOpen] && [self _dbInitialize];
            } else {
                return NO;
            }
        }
        return YES; // 正常
    }
    
    • 对sqlite的stmt也做了缓存,加速其性能
     // 获取缓存中的stmt,用sql做key
    - (sqlite3_stmt *)_dbPrepareStmt:(NSString *)sql {
        if (![self _dbCheck] || sql.length == 0 || !_dbStmtCache) return NULL;
        sqlite3_stmt *stmt = (sqlite3_stmt *)CFDictionaryGetValue(_dbStmtCache, (__bridge const void *)(sql));
        
        if (!stmt) {
            // 如果stmt为空的话
            int result = sqlite3_prepare_v2(_db, sql.UTF8String, -1, &stmt, NULL);
            if (result != SQLITE_OK) {
                // 如果不成功
                NSLog(@"创建stmt失败");
                return NULL; // 返回空
            }
            CFDictionarySetValue(_dbStmtCache, sql.UTF8String, stmt); // 缓存起来,都是同一个stmt,每次创建的话,会大量消耗资源,因此这里做了缓存
        } else {
            sqlite3_reset(stmt);
        }
        
        return stmt;
    }
    
  • 存储方式有三个模式

    • 文件
    • sqlite3
    • 混合 // 混合的情况有个阈值,大于阈值,则存文件
  • db sqlite3的使用细节

    • sqlite3_stmt 操作数据的辅助数据接口,用于执行sql,并且返回结果
    • stmt 也进行做了缓存,因为这个sql会重复不定期使用
  • 优化: 可以升级最新版本的sqlite3,以此提高效率


YYCache

提供了增删改查的API,底下调用的YYMemoryCache和YYDiskCache,封装了一些基本逻辑。在save的时候,会保存到YYMemoryCache和YYDiskCache,读取的时候,会优先读取YYMemoryCache实现高速缓存,再读取低速缓存。

参考

实际上在看的时候,下面这位大佬写得更加清晰的,之所以我按自己的理解再写一次,也是为了让自己更好的研究,根据所有学习技巧来说,最重要的还是应用,因此有了这篇文章,希望之后能逐渐写出一些更好blog

从 YYCache 源码 Get 到如何设计一个优秀的缓存 - https://juejin.im/post/6844903507246465032

ibireme blog - http://blog.ibireme.com/category/tec/ios-tec/

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