原文地址：http://blog.csdn.net/Maxdong24/article/details/53735205
IOS-SDWebImage 底層實現原理以及面試題相關問題的學習鏈接
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<推薦幾個我學習SDWebImage的鏈接>
SDWebImage實現詳解：
http://www.cnblogs.com/YYSheng/articles/4735609.html
有關請求相同地址圖片的下載問題(SDWebIMage底層原理的實現):
http://www.lxweimin.com/p/e00854ab5567
SDWebImage的底層介紹以及——需要了解和掌握的要點（包括面試題，圖片格式，以及GIF的播放）:
http://blog.csdn.net/u013087513/article/details/49402427
SDWebImage內部實現過程:
http://blog.csdn.net/ab20514/article/details/49479505
SDWebImageDownloader中線程安全:
http://liuyuxiao.cc/index.php/2016/05/30/sdwebimagedownloader-thread-safe/
SDWebImage 加載圖片的流程
入口 setImageWithURL:placeholderImage:options: 會先把 placeholderImage 顯示，然后 SDWebImageManager 根據 URL 開始處理圖片。
進入 SDWebImageManager-downloadWithURL:delegate:options:userInfo:，交給 SDImageCache 從緩存查找圖片是否已經下載 queryDiskCacheForKey:delegate:userInfo:.
先從內存圖片緩存查找是否有圖片，如果內存中已經有圖片緩存，SDImageCacheDelegate 回調 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo: 到 SDWebImageManager。
SDWebImageManagerDelegate 回調 webImageManager:didFinishWithImage: 到 UIImageView+WebCache 等前端展示圖片。
如果內存緩存中沒有，生成 NSInvocationOperation 添加到隊列開始從硬盤查找圖片是否已經緩存。
根據 URLKey 在硬盤緩存目錄下嘗試讀取圖片文件。這一步是在 NSOperation 進行的操作，所以回主線程進行結果回調 notifyDelegate:。
如果上一操作從硬盤讀取到了圖片，將圖片添加到內存緩存中（如果空閑內存過小，會先清空內存緩存）。SDImageCacheDelegate 回調 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo:。進而回調展示圖片。
如果從硬盤緩存目錄讀取不到圖片，說明所有緩存都不存在該圖片，需要下載圖片，回調 imageCache:didNotFindImageForKey:userInfo:。
共享或重新生成一個下載器 SDWebImageDownloader 開始下載圖片。
圖片下載由 NSURLConnection 來做，實現相關 delegate 來判斷圖片下載中、下載完成和下載失敗。
connection:didReceiveData: 中利用 ImageIO 做了按圖片下載進度加載效果。
connectionDidFinishLoading: 數據下載完成后交給 SDWebImageDecoder 做圖片解碼處理。
圖片解碼處理在一個 NSOperationQueue 完成，不會拖慢主線程 UI。如果有需要對下載的圖片進行二次處理，最好也在這里完成，效率會好很多。
在主線程 notifyDelegateOnMainThreadWithInfo: 宣告解碼完成，imageDecoder:didFinishDecodingImage:userInfo: 回調給 SDWebImageDownloader。
imageDownloader:didFinishWithImage: 回調給 SDWebImageManager 告知圖片下載完成。
通知所有的 downloadDelegates 下載完成，回調給需要的地方展示圖片。
將圖片保存到 SDImageCache 中，內存緩存和硬盤緩存同時保存。寫文件到硬盤也在以單獨 NSInvocationOperation 完成，避免拖慢主線程。
SDImageCache 在初始化的時候會注冊一些消息通知，在內存警告或退到后臺的時候清理內存圖片緩存，應用結束的時候清理過期圖片。
SDWI 也提供了 UIButton+WebCache 和 MKAnnotationView+WebCache，方便使用。
SDWebImagePrefetcher 可以預先下載圖片，方便后續使用
SDWebImage庫的作用
通過對UIImageView的類別擴展來實現異步加載替換圖片的工作。
主要用到的對象：
1、UIImageView (WebCache)類別，入口封裝，實現讀取圖片完成后的回調
2、SDWebImageManager，對圖片進行管理的中轉站，記錄那些圖片正在讀取。
向下層讀取Cache（調用SDImageCache），或者向網絡讀取對象（調用SDWebImageDownloader） 。
實現SDImageCache和SDWebImageDownloader的回調。
3、SDImageCache，根據URL的MD5摘要對圖片進行存儲和讀取（實現存在內存中或者存在硬盤上兩種實現）
實現圖片和內存清理工作。
4、SDWebImageDownloader，根據URL向網絡讀取數據（實現部分讀取和全部讀取后再通知回調兩種方式）
其他類：
SDWebImageDecoder，異步對圖像進行了一次解壓??
解惑
1、SDImageCache是怎么做數據管理的?
SDImageCache分兩個部分，一個是內存層面的，一個是硬盤層面的。
內存層面的相當是個緩存器，以Key-Value的形式存儲圖片。當內存不夠的時候會清除所有緩存圖片。
用搜索文件系統的方式做管理，文件替換方式是以時間為單位，剔除時間大于一周的圖片文件。
當SDWebImageManager向SDImageCache要資源時，先搜索內存層面的數據，如果有直接返回，沒有的話去訪問磁盤，將圖片從磁盤讀取出來，然后做Decoder，將圖片對象放到內存層面做備份，再返回調用層。
2、為啥必須做Decoder?
通過這個博客：http://www.cocoanetics.com/2011/10/avoiding-image-decompression-sickness/
現在明白了，由于UIImage的imageWithData函數是每次畫圖的時候才將Data解壓成ARGB的圖像，
所以在每次畫圖的時候，會有一個解壓操作，這樣效率很低，但是只有瞬時的內存需求。
為了提高效率通過SDWebImageDecoder將包裝在Data下的資源解壓，然后畫在另外一張圖片上，這樣這張新圖片就不再需要重復解壓了。
這種做法是典型的空間換時間的做法。
SDWebImage是一個圖片緩存的框架。相較于AFNetworking集成的UIImageView+AFNetworking.h，對于圖片的緩存實際應用的是NSURLCache自帶的cache機制。
NSURLCache每次都要把緩存的raw data 再轉化為UIImage，就帶來了數據處理和內存方面的更多操作。
SDWebImage的緩存由SDImageCache類來實現，這是一個單例類，該類負責處理內存緩存及一個可選的磁盤緩存，其中磁盤緩存的寫操作是異步的，這樣就不會對UI操作造成影響。此外還提供了若干屬性和接口來配置和操作緩存對象。包含以下功能：
1.提供UIImageView的一個分類，以支持網絡圖片的加載與緩存管理
2.一個異步的圖片加載器
3.一個異步的內存+磁盤圖片緩存
4.支持GIF圖片
5.支持WebP圖片
6.后臺圖片解壓縮處理
7.確保同一個URL的圖片不被下載多次
8.確保虛假的URL不會被反復加載
9.確保下載及緩存時，主線程不被阻塞
SDWebImage底層實現原理：
SDWebImage有沙盒緩存機制，主要由三塊組成
1.內存圖片緩存
2.內存操作緩存
3.磁盤沙盒緩存
SDWebImage的大部分工作是由緩存對象SDImageCache和異步下載器管理對象SDWebImageManager來完成的。SDWebImage的圖片下載是由SDWebImageDownloader這個類來實現的，它是一個異步下載管理器，下載過程中增加了對圖片加載做了優化的處理。而真正實現圖片下載的是自定義的一個Operation操作，將該操作加入到下載管理器的操作隊列downloadQueue中，Operation操作依賴系統提供的NSURLConnection類實現圖片的下載。
SDWebImage提供了對圖片緩存的支持，而該功能是由SDImageCache類來完成的。該類負責處理內存緩存及一個可選的磁盤緩存。內存緩存的處理是使用NSCache對象來實現的。NSCache是一個類似于集合的容器。它存儲key-value對，這一點類似于NSDictionary類，用搜索文件系統的方式做管理，文件替換方式是以時間為單位。我們通常用使用緩存來臨時存儲短時間使用但創建昂貴的對象。重用這些對象可以優化性能，因為它們的值不需要重新計算。另外一方面，這些對象對于程序來說不是緊要的，在內存緊張時會被丟棄。
磁盤緩存的處理則是使用NSFileManager對象來實現的。圖片存儲的位置是位于Cache文件夾。另外，SDImageCache還定義了一個串行隊列，來異步存儲圖片。
當SDWebImageManager向SDImageCache要資源時，先搜索內存層面的數據，如果有直接返回，沒有的話去訪問磁盤，將圖片從磁盤讀取出來，然后做Decoder，將圖片對象放到內存層面做備份，再返回調用層。使用Decoder 是因為UIImage的imageWithData函數是每次畫圖的時候才將Data解壓成ARGB的圖像，
所以在每次畫圖的時候，會有一個解壓操作，這樣效率很低，但是只有瞬時的內存需求。
為了提高效率通過SDWebImageDecoder將包裝在Data下的資源解壓，然后畫在另外一張圖片上，這樣這張新圖片就不再需要重復解壓了。是典型的空間換時間的做法。
SDWebImage的原理
1.使用
-(void)sd_setImageWithURL:(NSURL)url placeholderImage:(UIImage)placeholder options:(SDWebImageOptions)options;
會先把 placeholderImage 顯示，然后 SDWebImageManager 根據 URL 開始處理圖片。
2.進入 SDWebImageManager
-downloadWithURL:options:progress:completed:
交給 SDImageCache 從緩存查找圖片是否已經下載。
3.先從內存圖片緩存查找是否有圖片，如果內存中已經有圖片緩存，取緩存，沒有從- (UIImage )diskImageForKey:(NSString )key去磁盤緩存中去查找，根據 URLKey 在硬盤緩存目錄下嘗試讀取圖片文件。在磁盤緩存中找到后，同時更新置內存緩存中（如果空閑內存過小，會先清空內存緩存），有回調則調用doneBlock回調。
4.找到了就從SDWebImageQueryCompletedBlock到 UIImageView+WebCache 等前端展示圖片。
5.如果從硬盤緩存目錄讀取不到圖片，說明不存在該圖片，需要下載圖片，共享或重新生成一個下載器 SDWebImageDownloader 開始下載圖片。 圖片下載由 NSURLSession 來做，實現相關 delegate 來判斷圖片下載中、下載完成和下載失敗。
6.URLSession:didReceiveData: 中利用 ImageIO 做了按圖片下載進度加載效果。數據下載完成后交給 SDWebImageDecoder 做圖片解碼處理。
7.圖片解碼處理在一個 NSOperationQueue 完成，不會拖慢主線程 UI。如果有需要對下載的圖片進行二次處理，最好也在這里完成，效率會好很多。
8.在主線程 SDWebImageDownloaderCompletedBlock里處理解碼完成后的操作。回調給需要的地方展示圖片。
9.從SDWebImageDownloaderProgressBlock 回調給 SDWebImageManager 告知圖片下載信息。
10.將圖片保存到 SDImageCache 中，內存緩存和硬盤緩存同時保存。寫文件到硬盤也在以單獨 NSInvocationOperation 完成，避免拖慢主線程。
11.SDImageCache 在初始化的時候會注冊一些消息通知，在內存警告或退到后臺的時候清理內存圖片緩存，應用結束的時候清理過期圖片。
12.SDWebImage 也提供了 UIButton+WebCache 和 MKAnnotationView+WebCache方便使用。 SDWebImagePrefetcher 可以預先下載圖片，方便后續使用。
SDWebImage 使用
常用到的對象：
1、UIImageView (WebCache)類別，入口封裝，實現讀取圖片完成后的回調。
2、SDWebImageManager，對圖片進行管理的中轉站，記錄那些圖片正在讀取。
向下層讀取Cache（調用SDImageCache），或者向網絡讀取對象（調用SDWebImageDownloader） 。
實現SDImageCache和SDWebImageDownloader的回調。
3、SDImageCache，根據URL的MD5摘要對圖片進行存儲和讀取（實現存在內存中或者存在硬盤上兩種實現）
實現圖片和內存清理工作。
4、SDWebImageDownloader，根據URL向網絡讀取數據（實現部分讀取和全部讀取后再通知回調兩種方式）
5、SDWebImageDecoder，異步對圖像進行了一次解壓
使用：
[self.imageView sd_setImageWithURL:self.imageURL? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? placeholderImage:nil? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? options:SDWebImageProgressiveDownload? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? progress:^(NSInteger receivedSize, NSInteger expectedSize) {...}? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? completed:^(UIImage *image, NSError *error, SDImageCacheType cacheType, NSURL *imageURL) {...}];
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調用setImageWithURL:方法的時候，SDWebImage自動做很多事，當你需要在某一具體時刻做事情的時候，你可以覆蓋這些方法。比如在下載某個圖片的過程中要響應一個事件，就覆蓋這個方法：
//這個方法是下載imagePath2的時候響應SDWebImageManager *manager = [SDWebImageManager sharedManager];? [manager downloadImageWithURL:imagePath2 options:SDWebImageRetryFailed progress:^(NSIntegerreceivedSize,NSIntegerexpectedSize) {NSLog(@"顯示當前進度");? } completed:^(UIImage*image,NSError*error, SDImageCacheType cacheType,BOOLfinished,NSURL*imageURL) {NSLog(@"下載完成");? }];
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基本代碼：
使用SDWebImageManager類：可以進行一些異步加載的工作。
SDWebImageManager *manager = [SDWebImageManager sharedManager];UIImage*cachedImage = [manager imageWithURL:url];// 將需要緩存的圖片加載進來if(cachedImage) {// 如果Cache命中，則直接利用緩存的圖片進行有關操作// Use the cached image immediatly}else{// 如果Cache沒有命中，則去下載指定網絡位置的圖片，并且給出一個委托方法// Start an async download[manager downloadWithURL:url delegate:self];? }
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當然你的類要實現SDWebImageManagerDelegate協議，并且要實現協議的webImageManager:didFinishWithImage:方法。
// 當下載完成后，調用回調方法，使下載的圖片顯示- (void)webImageManager:(SDWebImageManager *)imageManager didFinishWithImage:(UIImage*)image {// Do something with the downloaded image}
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獨立的異步圖像下載
可能會單獨用到異步圖片下載，則一定要用downloaderWithURL:delegate:來建立一個SDWebImageDownloader實例。
downloader = [SDWebImageDownloader downloaderWithURL:urldelegate:self];
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這樣SDWebImageDownloaderDelegate協議的方法imageDownloader:didFinishWithImage:被調用時下載會立即開始并完成。
獨立的異步圖像緩存
SDImageCache類提供一個創建空緩存的實例，并用方法imageForKey:來尋找當前緩存。
UIImage *myCachedImage=[[SDImageCache sharedImageCache] imageFromKey:myCacheKey];
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存儲一個圖像到緩存是使用方法storeImage: forKey:
[[SDImageCache sharedImageCache]storeImage:myImageforKey:myCacheKey];
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默認情況下，圖像將被存儲在內存緩存和磁盤緩存中。如果僅僅是想內存緩存中，要使用storeImage:forKey:toDisk:方法的第三個參數帶一負值
來替代。
SDWebImage 源碼分析示例
SDWebImageDownloader類
SDWebImageDownloaderOptions定義：
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, SDWebImageDownloaderOptions) {SDWebImageDownloaderLowPriority= 1 << 0,SDWebImageDownloaderProgressiveDownload= 1 << 1,? // 默認情況下請求不使用NSURLCache，如果設置該選項，則以默認的緩存策略來使用NSURLCacheSDWebImageDownloaderUseNSURLCache= 1 << 2,? // 如果從NSURLCache緩存中讀取圖片，則使用nil作為參數來調用完成blockSDWebImageDownloaderIgnoreCachedResponse= 1 << 3,? // 在iOS 4+系統上，允許程序進入后臺后繼續下載圖片。該操作通過向系統申請額外的時間來完成后臺下載。如果后臺任務終止，則操作會被取消SDWebImageDownloaderContinueInBackground= 1 << 4,? // 通過設置NSMutableURLRequest.HTTPShouldHandleCookies = YES來處理存儲在NSHTTPCookieStore中的cookieSDWebImageDownloaderHandleCookies= 1 << 5,? // 允許不受信任的SSL證書。主要用于測試目的。SDWebImageDownloaderAllowInvalidSSLCertificates= 1 << 6,? // 將圖片下載放到高優先級隊列中SDWebImageDownloaderHighPriority= 1 << 7,? };
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下載順序：
typedefNS_ENUM(NSInteger, SDWebImageDownloaderExecutionOrder) {// 以隊列的方式，按照先進先出的順序下載。這是默認的下載順序SDWebImageDownloaderFIFOExecutionOrder,// 以棧的方式，按照后進先出的順序下載。SDWebImageDownloaderLIFOExecutionOrder? };
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每個下載操作都定義了回調操作，如下載進度回調，下載完成回調，頭部過濾等，這些回調操作是以block形式來呈現；每個下載操作的下載進度回調和下載完成回調，這兩個回調稍后將保存在下載管理器的URLCallbacks字典中，key為URL，value為一個數組，數組里面又存放一個保存了下載進度回調和完成回調代碼塊的字典。這個字典數組同時也保證了同一張圖片只會被下載一次。
// 下載進度typedefvoid(^SDWebImageDownloaderProgressBlock)(NSIntegerreceivedSize,NSIntegerexpectedSize);// 下載完成typedefvoid(^SDWebImageDownloaderCompletedBlock)(UIImage*image, NSData *data,NSError*error,BOOLfinished);// Header過濾typedefNSDictionary*(^SDWebImageDownloaderHeadersFilterBlock)(NSURL*url,NSDictionary*headers);
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為了保證URLCallbacks操作(添加、刪除)的線程安全性，SDWebImageDownloader將這些操作作為一個個任務放到barrierQueue隊列中，并設置屏障來確保同一時間只有一個線程操作URLCallbacks屬性。
- (void)addProgressCallback:(SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock andCompletedBlock:(SDWebImageDownloaderCompletedBlock)completedBlock forURL:(NSURL *)url createCallback:(SDWebImageNoParamsBlock)createCallback {...//1.以dispatch_barrier_sync操作來保證同一時間只有一個線程能對URLCallbacks進行操作? dispatch_barrier_sync(self.barrierQueue, ^{...//2.處理同一URL的同步下載請求的單個下載? });? }
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下載請求的管理都是放在downloadImageWithURL:options:progress:completed:方法里面來處理的，該方法調用了上面所提到的addProgressCallback:andCompletedBlock:forURL:createCallback:方法來將請求的信息存入管理器中，同時在創建回調的block中創建新的操作，配置之后將其放入downloadQueue操作隊列中，最后方法返回新創建的操作。
- (id )downloadImageWithURL:(NSURL *)url options:(SDWebImageDownloaderOptions)options progress:(SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock completed:(SDWebImageDownloaderCompletedBlock)completedBlock {...[self addProgressCallback:progressBlock andCompletedBlock:completedBlock forURL:url createCallback:^{...}
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下載操作的超時時間可以通過downloadTimeout屬性來設置，默認值為15秒。
SDWebImage定義了一個協議，即 SDWebImageOperation 作為圖片下載操作的基礎協議。它只聲明了一個cancel方法，用于取消操作。每個圖片的下載都是一個Operation操作。SDWebImage自定義了一個Operation類，即 SDWebImageDownloaderOperation ，它繼承自NSOperation，并采用了SDWebImageOperation協議。除了繼承而來的方法，該類只向外暴露了一個方法，initWithRequest:options:progress:completed:cancelled:。對于圖片的下載，SDWebImageDownloaderOperation完全依賴于URL加載系統中的NSURLSession。具體看代碼源碼分析.
-(void)URLSession:(NSURLSession*)session dataTask:(NSURLSessionDataTask*)dataTask didReceiveData:(NSData*)data
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方法的主要任務是接收數據。每次接收到數據時，都會用現有的數據創建一個CGImageSourceRef對象以做處理。在首次獲取到數據時(width+height==0)會從這些包含圖像信息的數據中取出圖像的長、寬、方向等信息以備使用。而后在圖片下載完成之前，會使用CGImageSourceRef對象創建一個圖片對象，經過縮放、解壓縮操作后生成一個UIImage對象供完成回調使用。當然，在這個方法中還需要處理的就是進度信息。如果我們有設置進度回調的話，就調用這個進度回調以處理當前圖片的下載進度。
縮放操作可以查看SDWebImageCompat文件中的SDScaledImageForKey函數；解壓縮操作可以查看SDWebImageDecoder文件+decodedImageWithImage方法。在下載完成或下載失敗后，需要停止當前線程的run loop，清除連接，并拋出下載停止的通知。如果下載成功，則會處理完整的圖片數據，對其進行適當的縮放與解壓縮操作，以提供給完成回調使用。
