在手机应用程序开发中，为了降低与服务端的交互次数，加快用户的响应速度，一般都会在iOS设备中加一个缓存的机制，前面一篇文章介绍了iOS设备的内存缓存。这篇文章将设计一个本地缓存的机制。

功能需求

这个缓存机制满足以下这些功能。

1、能够将数据缓存到本地磁盘。

2、能够推断一个资源是否已经被缓存。假设已经被缓存。在请求同样的资源。先到本地磁盘搜索。

3、能够推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、能够实现：假设文件已经被缓存，并且没有过期。这将本地的数据返回，否则又一次请求url。

5、能够实现：假设文件下载不成功或者下载没有完毕，下次打开程序的时候，移除这些没有成功或者没有下载完毕的文件。

6、能够实现：同一时候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，须要一个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。

[plain] view plaincopy
  1. /* ---------缓存项-------------- */
  2. @interface CacheItem : NSObject {
  3. @public
  4. id<CacheItemDelegate> delegate;
  5. //web地址
  6. NSString              *remoteURL;
  7. @private
  8. //是否正在下载
  9. BOOL                  isDownloading;
  10. //NSMutableData对象
  11. NSMutableData         *connectionData;
  12. //NSURLConnection对象
  13. NSURLConnection       *connection;
  14. }
  15. /* -------------------------- */
  16. @property (nonatomic, retain) id<CacheItemDelegate> delegate;
  17. @property (nonatomic, retain) NSString  *remoteURL;
  18. @property (nonatomic, assign) BOOL      isDownloading;
  19. @property (nonatomic, retain) NSMutableData *connectionData;
  20. @property (nonatomic, retain) NSURLConnection *connection;
  21. /* ----------開始下载方法----------- */
  22. - (BOOL) startDownloadingURL:(NSString *)paramRemoteURL;
  23. @end

2、在NSURLConnection開始请求之前，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。

这个字典设计例如以下：

[plain] view plaincopy
  1. {
  2. "http://www.cnn.com" =     {
  3. DownloadEndDate = "2011-08-02 07:51:57 +0100";
  4. DownloadStartDate = "2011-08-02 07:51:55 +0100";
  5. ExpiresInSeconds = 20;
  6. ExpiryDate = "2011-08-02 07:52:17 +0100";
  7. LocalURL = "/var/mobile/Applications/ApplicationID/Documents/
  8. httpwww.cnn.com.cache";
  9. };
  10. "http://www.baidu.com" =     {
  11. DownloadEndDate = "2011-08-02 07:51:49 +0100";
  12. DownloadStartDate = "2011-08-02 07:51:44 +0100";
  13. ExpiresInSeconds = 20;
  14. ExpiryDate = "2011-08-02 07:52:09 +0100";
  15. LocalURL = "/var/mobile/Applications/ApplicationID/Documents/
  16. httpwww.oreilly.com.cache";
  17. };
  18. }
 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、下载開始时间、缓存有效时间、缓存过期时间、缓存到本地的路径。

以下看下CachedDownloadManager类。

用它来实现和封装我们的缓存策略。

[plain] view plaincopy
  1. /* -----------CachedDownloadManager-------------- */
  2. @interface CachedDownloadManager : NSObject
  3. <CacheItemDelegate> {
  4. @public
  5. id<CachedDownloadManagerDelegate>  delegate;
  6. @private
  7. //记录缓存数据的字典
  8. NSMutableDictionary                *cacheDictionary;
  9. //缓存的路径
  10. NSString                           *cacheDictionaryPath;
  11. }
  12. @property (nonatomic, assign)
  13. id<CachedDownloadManagerDelegate> delegate;
  14. @property (nonatomic, copy)
  15. NSMutableDictionary *cacheDictionary;
  16. @property (nonatomic, retain)
  17. NSString *cacheDictionaryPath;
  18. /* 保持缓存字典 */
  19. - (BOOL) saveCacheDictionary;
  20. /* 公有方法：下载 */
  21. - (BOOL)         download:(NSString *)paramURLAsString
  22. urlMustExpireInSeconds:(NSTimeInterval)paramURLMustExpireInSeconds
  23. updateExpiryDateIfInCache:(BOOL)paramUpdateExpiryDateIfInCache;
  24. /* -------------------------- */
  25. @end

从上面代码能够看出，这个管理缓存的类中。有一个缓存字典：cacheDictionary，用来表示全部资源的缓存情况；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里。

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參数来方便的使用，实现我们的缓存策略。

3、假设这个文件已经被下载，并且没有过期。则从本地获取文件的数据。假设文件已经过期。则又一次下载。

我们通过download：urlMustExpireInSeconds：updateExpiryDateIfInCache方法来实现，主要看这种方法的代码：

[plain] view plaincopy
  1. /* ---------下载-------------- */
  2. - (BOOL)         download:(NSString *)paramURLAsString
  3. urlMustExpireInSeconds:(NSTimeInterval)paramURLMustExpireInSeconds
  4. updateExpiryDateIfInCache:(BOOL)paramUpdateExpiryDateIfInCache{
  5. BOOL result = NO;
  6. if (self.cacheDictionary == nil ||
  7. [paramURLAsString length] == 0){
  8. return(NO);
  9. }
  10. paramURLAsString = [paramURLAsString lowercaseString];
  11. //依据url。从字典中获取缓存项的相关数据
  12. NSMutableDictionary *itemDictionary =
  13. [self.cacheDictionary objectForKey:paramURLAsString];
  14. /* 使用以下这些变量帮助我们理解缓存逻辑 */
  15. //文件是否已经被缓存
  16. BOOL    fileHasBeenCached = NO;
  17. //缓存是否过期
  18. BOOL    cachedFileHasExpired = NO;
  19. //缓存文件是否存在
  20. BOOL    cachedFileExists = NO;
  21. //缓存文件是否能被载入
  22. BOOL    cachedFileDataCanBeLoaded = NO;
  23. //缓存文件数据
  24. NSData  *cachedFileData = nil;
  25. //缓存文件是否全然下载
  26. BOOL    cachedFileIsFullyDownloaded = NO;
  27. //缓存文件是否已经下载
  28. BOOL    cachedFileIsBeingDownloaded = NO;
  29. //过期时间
  30. NSDate    *expiryDate = nil;
  31. //下载结束时间
  32. NSDate    *downloadEndDate = nil;
  33. //下载開始时间
  34. NSDate    *downloadStartDate = nil;
  35. //本地缓存路径
  36. NSString  *localURL = nil;
  37. //有效时间
  38. NSNumber  *expiresInSeconds = nil;
  39. NSDate    *now = [NSDate date];
  40. if (itemDictionary != nil){
  41. fileHasBeenCached = YES;
  42. }
  43. //假设文件已经被缓存。则从缓存项相关数据中获取相关的值
  44. if (fileHasBeenCached == YES){
  45. expiryDate = [itemDictionary
  46. objectForKey:CachedKeyExpiryDate];
  47. downloadEndDate = [itemDictionary
  48. objectForKey:CachedKeyDownloadEndDate];
  49. downloadStartDate = [itemDictionary
  50. objectForKey:CachedKeyDownloadStartDate];
  51. localURL = [itemDictionary
  52. objectForKey:CachedKeyLocalURL];
  53. expiresInSeconds = [itemDictionary
  54. objectForKey:CachedKeyExpiresInSeconds];
  55. //假设下载開始和结束时间不为空，表示文件所有被下载
  56. if (downloadEndDate != nil &&
  57. downloadStartDate != nil){
  58. cachedFileIsFullyDownloaded = YES;
  59. }
  60. /* 假设expiresInSeconds不为空。downloadEndDate为空。表示文件已经正在下载 */
  61. if (expiresInSeconds != nil &&
  62. downloadEndDate == nil){
  63. cachedFileIsBeingDownloaded = YES;
  64. }
  65. /* 推断缓存是否过期 */
  66. if (expiryDate != nil &&
  67. [now timeIntervalSinceDate:expiryDate] > 0.0){
  68. cachedFileHasExpired = YES;
  69. }
  70. if (cachedFileHasExpired == NO){
  71. /* 假设缓存文件没有过期，载入缓存文件，而且更新过期时间 */
  72. NSFileManager *fileManager = [[NSFileManager alloc] init];
  73. if ([fileManager fileExistsAtPath:localURL] == YES){
  74. cachedFileExists = YES;
  75. cachedFileData = [NSData dataWithContentsOfFile:localURL];
  76. if (cachedFileData != nil){
  77. cachedFileDataCanBeLoaded = YES;
  78. } /* if (cachedFileData != nil){ */
  79. } /* if ([fileManager fileExistsAtPath:localURL] == YES){ */
  80. [fileManager release];
  81. /* 更新缓存时间 */
  82. if (paramUpdateExpiryDateIfInCache == YES){
  83. NSDate *newExpiryDate =
  84. [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:
  85. paramURLMustExpireInSeconds];
  86. NSLog(@"Updating the expiry date from %@ to %@.",
  87. expiryDate,
  88. newExpiryDate);
  89. [itemDictionary setObject:newExpiryDate
  90. forKey:CachedKeyExpiryDate];
  91. NSNumber *expires =
  92. [NSNumber numberWithFloat:paramURLMustExpireInSeconds];
  93. [itemDictionary setObject:expires
  94. forKey:CachedKeyExpiresInSeconds];
  95. }
  96. } /* if (cachedFileHasExpired == NO){ */
  97. }
  98. if (cachedFileIsBeingDownloaded == YES){
  99. NSLog(@"这个文件已经正在下载...");
  100. return(YES);
  101. }
  102. if (fileHasBeenCached == YES){
  103. if (cachedFileHasExpired == NO &&
  104. cachedFileExists == YES &&
  105. cachedFileDataCanBeLoaded == YES &&
  106. [cachedFileData length] > 0 &&
  107. cachedFileIsFullyDownloaded == YES){
  108. /* 假设文件有缓存并且没有过期 */
  109. NSLog(@"文件有缓存并且没有过期.");
  110. [self.delegate
  111. cachedDownloadManagerSucceeded:self
  112. remoteURL:[NSURL URLWithString:paramURLAsString]
  113. localURL:[NSURL URLWithString:localURL]
  114. aboutToBeReleasedData:cachedFileData
  115. isCachedData:YES];
  116. return(YES);
  117. } else {
  118. /* 假设文件没有被缓存。获取缓存失败 */
  119. NSLog(@"文件没有缓存.");
  120. [self.cacheDictionary removeObjectForKey:paramURLAsString];
  121. [self saveCacheDictionary];
  122. } /* if (cachedFileHasExpired == NO && */
  123. } /* if (fileHasBeenCached == YES){ */
  124. /* 去下载文件 */
  125. NSNumber *expires =
  126. [NSNumber numberWithFloat:paramURLMustExpireInSeconds];
  127. NSMutableDictionary *newDictionary =
  128. [[[NSMutableDictionary alloc] init] autorelease];
  129. [newDictionary setObject:expires
  130. forKey:CachedKeyExpiresInSeconds];
  131. localURL = [paramURLAsString
  132. stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding:
  133. NSUTF8StringEncoding];
  134. localURL = [localURL stringByReplacingOccurrencesOfString:@"://"
  135. withString:@""];
  136. localURL = [localURL stringByReplacingOccurrencesOfString:@"/"
  137. withString:@"{1}quot;];
  138. localURL = [localURL stringByAppendingPathExtension:@"cache"];
  139. NSString *documentsDirectory =
  140. [self documentsDirectoryWithTrailingSlash:NO];
  141. localURL = [documentsDirectory
  142. stringByAppendingPathComponent:localURL];
  143. [newDictionary setObject:localURL
  144. forKey:CachedKeyLocalURL];
  145. [newDictionary setObject:now
  146. forKey:CachedKeyDownloadStartDate];
  147. [self.cacheDictionary setObject:newDictionary
  148. forKey:paramURLAsString];
  149. [self saveCacheDictionary];
  150. CacheItem *item = [[[CacheItem alloc] init] autorelease];
  151. [item setDelegate:self];
  152. [item startDownloadingURL:paramURLAsString];
  153. return(result);
  154. }

4、以下我们设计缓存项下载成功和失败的两个托付方法：

[plain] view plaincopy
  1. @protocol CacheItemDelegate <NSObject>
  2. //下载成功运行该方法
  3. - (void) cacheItemDelegateSucceeded
  4. :(CacheItem *)paramSender
  5. withRemoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL
  6. withAboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedData;
  7. //下载失败运行该方法
  8. - (void) cacheItemDelegateFailed
  9. :(CacheItem *)paramSender
  10. remoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL
  11. withError:(NSError *)paramError;
  12. @end

当我们下载成功的时候，改动缓存字典中的下载时间，表示已经下载完毕。并且须要将请求的资源数据缓存到本地：

[plain] view plaincopy
  1. //缓存项的托付方法
  2. - (void) cacheItemDelegateSucceeded:(CacheItem *)paramSender
  3. withRemoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL
  4. withAboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedData{
  5. //从缓存字典中获取该缓存项的相关数据
  6. NSMutableDictionary *dictionary =
  7. [self.cacheDictionary objectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]];
  8. //取当前时间
  9. NSDate *now = [NSDate date];
  10. //获取有效时间
  11. NSNumber *expiresInSeconds = [dictionary
  12. objectForKey:CachedKeyExpiresInSeconds];
  13. //转换成NSTimeInterval
  14. NSTimeInterval expirySeconds = [expiresInSeconds floatValue];
  15. //改动字典中缓存项的下载结束时间
  16. [dictionary setObject:[NSDate date]
  17. forKey:CachedKeyDownloadEndDate];
  18. //改动字典中缓存项的缓存过期时间
  19. [dictionary setObject:[now dateByAddingTimeInterval:expirySeconds]
  20. forKey:CachedKeyExpiryDate];
  21. //保存缓存字典
  22. [self saveCacheDictionary];
  23. NSString *localURL = [dictionary objectForKey:CachedKeyLocalURL];
  24. /* 将下载的数据保持到磁盘 */
  25. if ([paramAboutToBeReleasedData writeToFile:localURL
  26. atomically:YES] == YES){
  27. NSLog(@"缓存文件到磁盘成功.");
  28. } else{
  29. NSLog(@"缓存文件到磁盘失败.");
  30. }
  31. //运行缓存管理的托付方法
  32. [self.delegate
  33. cachedDownloadManagerSucceeded:self
  34. remoteURL:paramRemoteURL
  35. localURL:[NSURL URLWithString:localURL]
  36. aboutToBeReleasedData:paramAboutToBeReleasedData
  37. isCachedData:NO];
  38. }
假设下载失败我们须要从缓存字典中移除改缓存项：
[plain] view plaincopy
  1. //缓存项失败失败的托付方法
  2. - (void) cacheItemDelegateFailed:(CacheItem *)paramSender
  3. remoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL
  4. withError:(NSError *)paramError{
  5. /* 从缓存字典中移除缓存项，并发送一个托付 */
  6. if (self.delegate != nil){
  7. NSMutableDictionary *dictionary =
  8. [self.cacheDictionary
  9. objectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]];
  10. NSString *localURL = [dictionary
  11. objectForKey:CachedKeyLocalURL];
  12. [self.delegate
  13. cachedDownloadManagerFailed:self
  14. remoteURL:paramRemoteURL
  15. localURL:[NSURL URLWithString:localURL]
  16. withError:paramError];
  17. }
  18. [self.cacheDictionary
  19. removeObjectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]];
  20. }
5、载入缓存字典的时候，我们能够将没有下载完毕的文件移除：
[plain] view plaincopy
  1. //初始化缓存字典
  2. NSString *documentsDirectory =
  3. [self documentsDirectoryWithTrailingSlash:YES];
  4. //生产缓存字典的路径
  5. cacheDictionaryPath =
  6. [[documentsDirectory
  7. stringByAppendingString:@"CachedDownloads.dic"] retain];
  8. //创建一个NSFileManager实例
  9. NSFileManager *fileManager = [[NSFileManager alloc] init];
  10. //推断是否存在缓存字典的数据
  11. if ([fileManager
  12. fileExistsAtPath:self.cacheDictionaryPath] == YES){
  13. NSLog(self.cacheDictionaryPath);
  14. //载入缓存字典中的数据
  15. NSMutableDictionary *dictionary =
  16. [[NSMutableDictionary alloc]
  17. initWithContentsOfFile:self.cacheDictionaryPath];
  18. cacheDictionary = [dictionary mutableCopy];
  19. [dictionary release];
  20. //移除没有下载完毕的缓存数据
  21. [self removeCorruptedCachedItems];
  22. } else {
  23. //创建一个新的缓存字典
  24. NSMutableDictionary *dictionary =
  25. [[NSMutableDictionary alloc] init];
  26. cacheDictionary = [dictionary mutableCopy];
  27. [dictionary release];
  28. }
   
这样就基本上完毕了我们须要的功能。以下看看我们怎样使用我们设计的缓存功能。

样例场景：

我们用一个UIWebView来显示stackoverflow这个站点，我们在这个站点的内容缓存到本地20秒，假设在20秒内用户去请求该站点，则从本地文件里获取内容，否则过了20秒。则又一次获取数据，并缓存到本地。

在界面上拖放一个button和一个webview控件，例如以下图。

这样我们能够非常方便使用前面定义好的类。

我们在viewDidLoad 中实例化一个CachedDownloadManager，并设置它的托付为self。

当下载完毕的时候。运行CachedDownloadManager的下载成功的托付方法。

- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];  [self setTitle:@"本地缓存測试"];CachedDownloadManager *newManager = [[CachedDownloadManager alloc] init];self.downloadManager = newManager;[newManager release];[self.downloadManager setDelegate:self];}

在button的点击事件中增加以下代码，请求stackoverflow ：

  static NSString *url = @"http://stackoverflow.com";[self.downloadManager download:urlurlMustExpireInSeconds:20.0fupdateExpiryDateIfInCache:YES];

上面的代码表示将这个stackoverflow的缓存事件设置为20s。而且假设在20s内有同样的请求，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。假设设置成no。则第一次请求20s之后。该缓存就过期。

请求完毕之后会运行CachedDownloadManager的托付方法。我们将数据展示在uiwebview中，代码例如以下：

- (void) cachedDownloadManagerSucceeded:(CachedDownloadManager *)paramSenderremoteURL:(NSURL *)paramRemoteURLlocalURL:(NSURL *)paramLocalURLaboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedDataisCachedData:(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：

第一次点击測试button：

20s内点击button，程序就从本地获取数据。比較高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。

当然这个方法不是最好的，假设你有更好的思路。欢迎告诉我。

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