一、為什么使用緩存
緩存的目的是以空間換時間。
出于優化考慮：服務器壓力、用戶體驗、用戶流量等；
出于功能考慮：離線存儲、微信會話列表、新聞列表等；
重度使用緩存的 APP：微信、微博等。
二、iOS 上的緩存框架
NSCache、PINCache、YYCache、SDWebImage（分析 SDImageCache 部分）
1、NSCache
蘋果提供的一個簡單的內存緩存；
類似 NSDictionary 一個可變的集合；
提供了可設置緩存大小與內存大小限制的方式；
保證了處理的數據的線程安全性；
內存警告時自動清理部分緩存數據
2、PINCache
PINCache 項目是在 Tumblr 宣布不再維護 TMCache 后，由 Pinterest 維護和改進的基于 TMCache 的一個內存緩存，修復了 TMCache 存在的性能和死鎖問題。
3、YYCache
YYCache 是國內開發者 ibireme 開源的一個線程安全的高性能緩存組件。
4、SDWebImage
SDWebImage 框架通過給 UIImageView 和 UIButton 添加分類，實現了一個異步下載圖片并且支持緩存的功能。整個框架的接口簡潔，分工明確。
三、線程安全
這些緩存框架都是線程安全的。
多線程操作共享數據不會出現意想不到的結果就是線程安全的，否則則是不安全的。多個線程同時訪問或讀取同一共享數據，每個線程的讀到的數據是一樣的，則不存在線程不安全。如果多個線程對同一資源進行讀寫操作，那么每個線程讀到的結果不可預料，線程是不安全的。
接下來：
1、iOS 中有哪些方法保證線程安全；
2、這些緩存框架是如何保證線程安全的。
四、iOS 開發中的鎖
1、OSSPinLock
2、dispatch_semaphore
3、pthread_mutex ?pthread_mutex(recursive) ?NSRecursiveLock
4、NSLock
5、NSCondition ?NSConditionLock
6、@synchronized
YYCache 和 PINCache 在內存緩存使用的是 pthread_mutex，在磁盤緩存使用的是Semaphone。 SDWebImage 在內存緩存使用的是 NSCache，本身就是線程安全的。在磁盤緩存使用串行隊列來保證線程安全。
五、緩存
1、緩存的讀取
緩存讀取的邏輯大致為：
先訪問內存緩存，再訪問磁盤緩存（寫入、讀取、查詢、刪除）；
讀取緩存時，如果在內存緩存中無法獲取對應的緩存，則會去磁盤緩存中尋找。如果在磁盤緩存中找到了對應的緩存，則會將該對象再次寫入內存緩存中，保證下一次嘗試獲取同一緩存時能夠在內存中就能返回，提高速度。
2、二級緩存
MemoryCache
PINMemoryCache 通過維護一個 dic 記錄 object 最后一次訪問的時間，通過排序來實現 LRU;
YYMemoryCache 緩存內部通過雙向鏈表和 NSDictionary 實現 LRU 淘汰算法；
SDImageCache 緩存使用的是 NSCache。
DiskCache
PINDiskCache 和 SDImageCache 是基于文件系統的；
YYDiskCache 采用了 SQLite&文件系統實現。
3、SDWebImage
SDImageCache 默認圖片清理時間為一周。
SDImageCache 緩存的寫入：
1、將圖片緩存在內存中；
2、判斷圖片格式是 png 或 jpeg，將圖片轉化為 NSData 數據；
3、如果是在 mac_os 系統中，直接將圖片轉化為 NSBitmapImageRep 數據；
4、獲取圖片的存儲路徑，其中圖片的文件名通過傳入的 key 經過 md5 加密后獲得的；
5、將圖片存儲在磁盤中。
SDImageCache 緩存的刪除：
1、獲取磁盤中圖片的最后修改日期；
2、根據日期將圖片進行分類，將超過最長存放時間的文件存儲在刪除數組中，其他的文件信息存儲在另一個 dic 中，并計算除去要刪除的文件之外的文件大小；
3、根據刪除數組中的文件路徑，將對應的文件刪除；
4、判斷剩下的文件大小是否超過用戶現在的最大容量；
5、如果超過，則將剩余文件按修改時間進行升序排列，刪除修改時間最早的文件，直到剩余文件大小小于最大磁盤容量。
清理時機：
系統內存不足時，會將內存中所有的圖片緩存刪除；
當系統進入后臺時，會對磁盤中的文件數據進行清理；
當收到程序關閉通知時，會對磁盤中的文件數據進行清理。
4、PINCache
PINCache 是線程安全的鍵值對緩存框架，用于緩存一些臨時數據或需要頻繁加載的數據。
PINCache 除了可以按鍵取值、按鍵存值、按鍵刪除值之外，還可以移除某個日期之外的緩存數據、刪除所有緩存、限制緩存大小。
PINMemoryCache：
維護了三個 dic，分別為_dictionary、_dates、_costs，字典的 key 相同，value 分別為對象、最后訪問日期、大小。
清理緩存：
內存警告和進入后臺時，默認自動清除所有的內存緩存。
PINDiskCache
PINDiskCache 以文件形式存儲緩存，在內存中維護了兩個 ?dic分別為 _dates、_sizes，分別存儲了文件的最后編輯時間和文件大小。
在初始化時子線程遍歷硬盤緩存初始化這兩個值，開發中可以根據業務邏輯調用api刪除硬盤緩存。
支持清理的維度：age、byte。
5、YYCache
YYCache：提供了最外層的接口，調用了 YYmemoryCache 和 YYDiskCache 的相關方法；
YYMemoryCache：負責處理容量小，相對高速的內存緩存。線程安全，支持手動和自動清理緩存等功能；
_YYLinkedMap：YYMemoryCache 使用的雙向鏈表類；
_YYLinkedMapNode：是 _YYLinkedMap 使用的節點類；
YYDiskCache：負責處理容量大，相對低速的磁盤緩存。線程安全，支持異步操作，自動和手動清理緩存等功能；
YYKVStorage：YYDiskCache 的底層實現類，用于管理磁盤緩存；
YYKVStorageItem：內置在 YYKVStorage 中，是 YYKVStorage 內部用于封裝某個緩存的類。
YYMemoryCache：
將需要緩存的對象與傳入的 key 關聯起來，類似于 NSCache。
不同于 NSCache 的是，它的內部有：
緩存淘汰算法：LRU 算法來淘汰使用頻率較低的緩存；
緩存清理策略：三個維度分別為 count（緩存數量）、cost（開銷）、age（距上一次的訪問時間）。可根據不同的需求清理某一維度超標的緩存。
無論從哪一維度清理緩存，都是從使用頻率最低的那個緩存開始清理。
在 YYMemoryCache 中，使用了雙向鏈表來保存這些緩存：
當寫入一個新的緩存時，要把這個緩存節點放到鏈表頭部，并且原鏈表頭部的緩存節點要變成現在鏈表的第二個節點；
當訪問一個已有的緩存時，要把這個緩存節點移動到鏈表的頭部，原位置兩側的緩存接上，原頭部節點變為第二個；
（根據清理維度）自動清理緩存時，要從鏈表的最后端逐個清理。
清理緩存：
內存警告和進入后臺時，默認自動清除所有的內存緩存。
YYDiskCache：
與第一級緩存相同點是：
都具有查詢、寫入、讀取、刪除緩存的接口；
不直接操作緩存，通過另一個類（YYKVStorage）來操作；
使用 LRU 算法來清理緩存；
支持 cost、count、age 三個維度清理不符合標準的緩存。
不同點是：
1、根據緩存數據的大小來采取不同的形式的緩存：
數據庫 sqlite：針對小容量緩存，緩存的 data 和元數據都保存在數據庫里；
文件+數據庫形式：針對大容量緩存，緩存的 data 寫在文件系統中，其元數據保存在數據庫中。
2、除了 cost、count、age 三個維度，還添加了一個磁盤容量的維度。
六、緩存框架的選型
由圖可見：
1、YYMemoryCache 的性能不錯，僅次于 NSDictory+OSSpinLock；
2、NSCache 的寫入性能較差。讀寫性能不錯；
3、PINMemoryCache 的讀寫性能還可以，但讀取速度差于 NSCache；
由圖可見：
1、存取小數據時（NSNumber），YYDiskCache的性能遠遠高于基于文件存儲的庫；
2、較大數據的存取性能比較接近，但得益于 SQLite 存儲的元數據，YYDiskCache 實現了 LRU 淘汰算法、更快的數據統計，更多的容量控制選項。
總結
1、選擇合適的線程鎖；
2、選擇合適的數據結構；
3、選擇合適的線程來操作不同的任務；
4、選擇合適的存儲方式；
5、選擇底層的類；
6、變量、方法的命名以及接口的設計。
ppt：https://github.com/yuetianlu/cache_ppt
參考：
https://blog.ibireme.com/2015/10/26/yycache/
https://juejin.im/post/5a657a946fb9a01cb64ee761
https://juejin.im/post/5a4080d16fb9a0451969d0aa
https://www.cnblogs.com/fengmin/p/5318782.html
https://bestswifter.com/ios-lock/
