提高Android应用性能，LRUCache是个好帮手

在Android应用开发中，优化应用性能是一项非常重要的任务。应用程序的性能优化需要仔细考虑内存使用和缓存管理。在这篇文章中，我将介绍一种优化缓存管理的技术——LRUCache，并提供一些使用它的实际代码示例。

一、什么是LRUCache

LRUCache是一个Android内置的缓存管理类，它可以帮助我们高效地管理内存中的缓存对象。”LRU”代表最近最少使用（Least Recently Used）。该类按照值的最近使用次数自动回收缓存对象。当缓存空间满时，较早不使用的缓存对象将被回收，从而腾出空间。

二、使用LRUCache实现内存缓存

在实现内存缓存时，可以使用LRUCache类。接下来，我们将看到如何使用LRUCache执行内存缓存。

    private int cacheSize = 4 * 1024 * 1024; // 4 MiB
    private LRUCache memoryCache = new LRUCache(cacheSize) {
        protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
            return bitmap.getByteCount();
        }
    };
    
    //向缓存中添加数据
    public void addBitmapToMemoryCache(String key, Bitmap bitmap) {
        if (getBitmapFromMemCache(key) == null) {
            memoryCache.put(key, bitmap);
        }
    }
    
    //从缓存中获取数据    
    public Bitmap getBitmapFromMemCache(String key) {
        return memoryCache.get(key);
    }

在上面的代码中，我们使用LRUCache类表示一个内存缓存，它在存储数据时会自动回收内存。它使用Bitmap类作为缓存对象，并使用缓存对象的字节数来表示缓存的大小。

我们通过addBitmapToMemoryCache()方法向缓存中添加Bitmap对象，并通过getBitmapFromMemCache()方法从缓存中获取对象。以上代码段仅为参考，您需要根据实际情况自行实现相应的数据的添加和获取操作。

三、使用LRUCache实现磁盘缓存

实现磁盘缓存的方式与内存缓存有所不同。我们需要先将缓存对象写入磁盘，然后在需要时从磁盘中获取。请看下面的代码示例：

    private static final long DISK_CACHE_SIZE = 50 * 1024 * 1024; // 50 MiB
    private static final int DISK_CACHE_INDEX = 0;
    
    private DiskLruCache diskCache;

    //初始化磁盘缓存
    private void initDiskCache() {
        try {
            File cacheDir = getDiskCacheDir(mContext, "bitmap");
            if (!cacheDir.exists()) {
                cacheDir.mkdirs();
            }
            diskCache = DiskLruCache.open(cacheDir, getAppVersion(), 1, DISK_CACHE_SIZE);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    //添加Bitmap对象到磁盘缓存中
    private boolean addBitmapToDiskCache(String key, Bitmap bitmap) {
        if (getBitmapFromDiskCache(key) == null) {
            try {
                DiskLruCache.Editor editor = diskCache.edit(key);
                if (editor != null) {
                    OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(DISK_CACHE_INDEX);
                    bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 100, outputStream);
                    editor.commit();
                    outputStream.close();
                    return true;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return false;
    }
    
    //从磁盘缓存中获取Bitmap对象
    private Bitmap getBitmapFromDiskCache(String key) {
        try {
            DiskLruCache.Snapshot snapshot = diskCache.get(key);
            if (snapshot != null) {
                FileInputStream input = (FileInputStream) snapshot.getInputStream(DISK_CACHE_INDEX);
                return BitmapFactory.decodeStream(input);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    
    //获取磁盘缓存的路径
    private static File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) {
        String cachePath = context.getCacheDir().getPath();
        return new File(cachePath + File.separator + uniqueName);
    }
    
    //获取应用程序当前版本号
    private int getAppVersion() {
        try {
            PackageInfo info = mContext.getPackageManager().getPackageInfo(mContext.getPackageName(), 0);
            return info.versionCode;
        } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 1;
    }

在上面的代码段中，我们首先使用DiskLruCache类创建一个磁盘缓存。然后，我们使用addBitmapToDiskCache()方法将Bitmap对象写入磁盘缓存，使用getBitmapFromDiskCache()方法从缓存中获取Bitmap对象。

与内存缓存不同，磁盘缓存可存储所有类型的对象，而不仅仅是Bitmap。在使用时，我们需要自己负责缓存对象的序列化和反序列化。

四、LRUCache应用举例

接下来，我们将看到如何在实际的应用程序中应用LRUCache类。

假设我们需要在一个图片显示应用程序中使用LRUCache来管理图片缓存。该应用程序从一个网站中获取图片，并在屏幕上显示这些图片。为了优化应用程序的性能，我们需要使用LRUCache类来管理内存和磁盘缓存。

根据应用程序的需求，我们可以设计一个ImageLoader类来负责图片的加载和缓存。以下是该类的示例代码：

    public class ImageLoader {

        private final LRUCache memoryCache;
        private final DiskLruCache diskCache;

        public ImageLoader(Context context) {
            int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
            int cacheSize = maxMemory / 4;
            memoryCache = new LRUCache(cacheSize) {
                @Override
                protected int sizeOf(String key, Bitmap value) {
                    return value.getByteCount() / 1024;
                }
            };

            try {
                File cacheDir = getDiskCacheDir(context, "bitmap");
                if (!cacheDir.exists()) {
                    cacheDir.mkdirs();
                }
                diskCache = DiskLruCache.open(cacheDir, getAppVersion(context), 1, DISK_CACHE_SIZE);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //从内存缓存中获取图片
        public Bitmap getBitmapFromMemoryCache(String url) {
            return memoryCache.get(url);
        }

        //存储图片到内存缓存
        public void addBitmapToMemoryCache(String url, Bitmap bitmap) {
            if (getBitmapFromMemoryCache(url) == null) {
                memoryCache.put(url, bitmap);
            }
        }

        //从磁盘缓存中获取图片
        public Bitmap getBitmapFromDiskCache(String url) {
            Bitmap bitmap = null;
            String key = hashKeyForDisk(url);
            try {
                DiskLruCache.Snapshot snapshot = diskCache.get(key);
                if (snapshot != null) {
                    FileInputStream inputStream = (FileInputStream) snapshot.getInputStream(0);
                    FileDescriptor fileDescriptor = inputStream.getFD();
                    bitmap = BitmapFactory.decodeFileDescriptor(fileDescriptor);
                    if (bitmap != null) {
                        //存储图片到内存缓存
                        addBitmapToMemoryCache(url, bitmap);
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return bitmap;
        }

        //下载图片并存储在本地磁盘缓存
        public void downloadBitmapToDiskCache(String url) {
            String key = hashKeyForDisk(url);
            try {
                DiskLruCache.Editor editor = diskCache.edit(key);
                if (editor != null) {
                    OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(0);
                    if (downloadUrlToStream(url, outputStream)) {
                        editor.commit();
                    } else {
                        editor.abort();
                    }
                    outputStream.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //将URL转换为磁盘缓存中的键
        private String hashKeyForDisk(String url) {
            String cacheKey;
            try {
                final MessageDigest mDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
                mDigest.update(url.getBytes());
                cacheKey = bytesToHexString(mDigest.digest());
            } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
                cacheKey = String.valueOf(url.hashCode());
            }
            return cacheKey;
        }

        private String bytesToHexString(byte[] bytes) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
                String hex = Integer.toHexString(0xFF & bytes[i]);
                if (hex.length() == 1) {
                    sb.append('0');
                }
                sb.append(hex);
            }
            return sb.toString();
        }

        private boolean downloadUrlToStream(String urlString, OutputStream outputStream) {
            HttpURLConnection urlConnection = null;
            BufferedOutputStream out = null;
            BufferedInputStream in = null;
            try {
                final URL url = new URL(urlString);
                urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
                in = new BufferedInputStream(urlConnection.getInputStream(), IO_BUFFER_SIZE);
                out = new BufferedOutputStream(outputStream, IO_BUFFER_SIZE);

                int b;
                while ((b = in.read()) != -1) {
                    out.write(b);
                }
                return true;
            } catch (final IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (urlConnection != null) {
                    urlConnection.disconnect();
                }
                try {
                    if (out != null) {
                        out.close();
                    }
                    if (in != null) {
                        in.close();
                    }
                } catch (final IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return false;
        }

        private static final int IO_BUFFER_SIZE = 8 * 1024;

        //获取应用程序当前版本号
        private int getAppVersion(Context context) {
            try {
                PackageInfo info = context.getPackageManager().getPackageInfo(context.getPackageName(), 0);
                return info.versionCode;
            } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 1;
        }

        //获取磁盘缓存的路径
        private static File getDiskCacheDir(Context context, String uniqueName) {
            String cachePath = context.getCacheDir().getPath();
            return new File(cachePath + File.separator + uniqueName);
        }
    }    

ImageLoader类包含了所有必要的方法，包括从内存和磁盘缓存中获取图片、将图片添加到内存和磁盘缓存中、将URL转换为磁盘上的键等等。

在这个应用程序中，LRUCache使我们的缓存管理更容易实现。通过使用LRUCache，我们可以轻松地管理Android应用程序中的内存和磁盘缓存，从而最大限度地提高应用程序的性能。