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在手机应用程序开发中，为了减少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
这个缓存机制满足下面这些功能。
1、可以将数据缓存到本地磁盘。
2、可以判断一个资源是否已经被缓存。如果已经被缓存，在请求相同的资源，先到本地磁盘搜索。
3、可以判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、可以实现：如果文件已经被缓存，而且没有过期，这将本地的数据返回，否则重新请求url。
5、可以实现：如果文件下载不成功或者下载没有完成，下次打开程序的时候，移除这些没有成功或者没有下载完成的文件。
6、可以实现：同时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，需要一个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。
1 /* ---------缓存项-------------- */ 2 3 @interface CacheItem : NSObject { 4 @public 5 id delegate; 6 //web地址 7 NSString *remoteURL; 8 @private 9 //是否正在下载 10 BOOL isDownloading; 11 //NSMutableData对象 12 NSMutableData *connectionData; 13 //NSURLConnection对象 14 NSURLConnection *connection; 15 } 16 17 /* -------------------------- */ 18 19 @property (nonatomic, retain) id delegate; 20 @property (nonatomic, retain) NSString *remoteURL; 21 @property (nonatomic, assign) BOOL isDownloading; 22 @property (nonatomic, retain) NSMutableData *connectionData; 23 @property (nonatomic, retain) NSURLConnection *connection; 24 25 /* ----------开始下载方法----------- */ 26 27 - (BOOL) startDownloadingURL:(NSString *)paramRemoteURL; 28 29 @end 2、在NSURLConnection开始请求之前，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。这个字典设计如下：
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 } 19 20 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、下载开始时间、缓存有效时间、缓存过期时间、缓存到本地的路径。 下面看下CachedDownloadManager类。用它来实现和封装我们的缓存策略。
1 /* -----------CachedDownloadManager-------------- */ 2 3 @interface CachedDownloadManager : NSObject 4{ 5 @public 6 id delegate; 7 @private 8 //记录缓存数据的字典 9 NSMutableDictionary *cacheDictionary; 10 //缓存的路径 11 NSString *cacheDictionaryPath; 12 } 13 14 15 @property (nonatomic, assign) 16 id delegate; 17 18 @property (nonatomic, copy) 19 NSMutableDictionary *cacheDictionary; 20 21 @property (nonatomic, retain) 22 NSString *cacheDictionaryPath; 23 24 25 /* 保持缓存字典 */ 26 27 - (BOOL) saveCacheDictionary; 28 29 /* 公有方法：下载 */ 30 31 - (BOOL) download:(NSString *)paramURLAsString 32 urlMustExpireInSeconds:(NSTimeInterval)paramURLMustExpireInSeconds 33 updateExpiryDateIfInCache:(BOOL)paramUpdateExpiryDateIfInCache; 34 35 /* -------------------------- */ 36 37 @end
从上面代码可以看出，这个管理缓存的类中，有一个缓存字典：cacheDictionary，用来表示所有资源的缓存情况；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中。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参数来方便的使用，实现我们的缓存策略。
3、如果这个文件已经被下载，而且没有过期，则从本地获取文件的数据。如果文件已经过期，则重新下载。我们通过download：urlMustExpireInSeconds：updateExpiryDateIfInCache方法来实现，主要看这个方法的代码：
1 /* ---------下载-------------- */ 2 3 - (BOOL) download:(NSString *)paramURLAsString 4 urlMustExpireInSeconds:(NSTimeInterval)paramURLMustExpireInSeconds 5 updateExpiryDateIfInCache:(BOOL)paramUpdateExpiryDateIfInCache{ 6 7 BOOL result = NO; 8 9 if (self.cacheDictionary == nil || 10 [paramURLAsString length] == 0){ 11 return(NO); 12 } 13 14 paramURLAsString = [paramURLAsString lowercaseString]; 15 //根据url，从字典中获取缓存项的相关数据 16 NSMutableDictionary *itemDictionary = 17 [self.cacheDictionary objectForKey:paramURLAsString]; 18 19 /* 使用下面这些变量帮助我们理解缓存逻辑 */ 20 //文件是否已经被缓存 21 BOOL fileHasBeenCached = NO; 22 //缓存是否过期 23 BOOL cachedFileHasExpired = NO; 24 //缓存文件是否存在 25 BOOL cachedFileExists = NO; 26 //缓存文件能否被加载 27 BOOL cachedFileDataCanBeLoaded = NO; 28 //缓存文件数据 29 NSData *cachedFileData = nil; 30 //缓存文件是否完全下载 31 BOOL cachedFileIsFullyDownloaded = NO; 32 //缓存文件是否已经下载 33 BOOL cachedFileIsBeingDownloaded = NO; 34 //过期时间 35 NSDate *expiryDate = nil; 36 //下载结束时间 37 NSDate *downloadEndDate = nil; 38 //下载开始时间 39 NSDate *downloadStartDate = nil; 40 //本地缓存路径 41 NSString *localURL = nil; 42 //有效时间 43 NSNumber *expiresInSeconds = nil; 44 NSDate *now = [NSDate date]; 45 46 if (itemDictionary != nil){ 47 fileHasBeenCached = YES; 48 } 49 //如果文件已经被缓存，则从缓存项相关数据中获取相关的值 50 if (fileHasBeenCached == YES){ 51 52 expiryDate = [itemDictionary 53 objectForKey:CachedKeyExpiryDate]; 54 55 downloadEndDate = [itemDictionary 56 objectForKey:CachedKeyDownloadEndDate]; 57 58 downloadStartDate = [itemDictionary 59 objectForKey:CachedKeyDownloadStartDate]; 60 61 localURL = [itemDictionary 62 objectForKey:CachedKeyLocalURL]; 63 64 expiresInSeconds = [itemDictionary 65 objectForKey:CachedKeyExpiresInSeconds]; 66 //如果下载开始和结束时间不为空，表示文件全部被下载 67 if (downloadEndDate != nil && 68 downloadStartDate != nil){ 69 cachedFileIsFullyDownloaded = YES; 70 } 71 72 /* 如果expiresInSeconds不为空，downloadEndDate为空，表示文件已经正在下载 */ 73 if (expiresInSeconds != nil && 74 downloadEndDate == nil){ 75 cachedFileIsBeingDownloaded = YES; 76 } 77 78 /* 判断缓存是否过期 */ 79 if (expiryDate != nil && 80 [now timeIntervalSinceDate:expiryDate] > 0.0){ 81 cachedFileHasExpired = YES; 82 } 83 84 if (cachedFileHasExpired == NO){ 85 /* 如果缓存文件没有过期，加载缓存文件，并且更新过期时间 */ 86 NSFileManager *fileManager = [[NSFileManager alloc] init]; 87 88 if ([fileManager fileExistsAtPath:localURL] == YES){ 89 cachedFileExists = YES; 90 cachedFileData = [NSData dataWithContentsOfFile:localURL]; 91 if (cachedFileData != nil){ 92 cachedFileDataCanBeLoaded = YES; 93 } /* if (cachedFileData != nil){ */ 94 } /* if ([fileManager fileExistsAtPath:localURL] == YES){ */ 95 96 [fileManager release]; 97 98 /* 更新缓存时间 */ 99 100 if (paramUpdateExpiryDateIfInCache == YES){ 101 102 NSDate *newExpiryDate = 103 [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow: 104 paramURLMustExpireInSeconds]; 105 106 NSLog(@"Updating the expiry date from %@ to %@.", 107 expiryDate, 108 newExpiryDate); 109 110 [itemDictionary setObject:newExpiryDate 111 forKey:CachedKeyExpiryDate]; 112 113 NSNumber *expires = 114 [NSNumber numberWithFloat:paramURLMustExpireInSeconds]; 115 116 [itemDictionary setObject:expires 117 forKey:CachedKeyExpiresInSeconds]; 118 } 119 120 } /* if (cachedFileHasExpired == NO){ */ 121 122 } 123 124 if (cachedFileIsBeingDownloaded == YES){ 125 NSLog(@"这个文件已经正在下载..."); 126 return(YES); 127 } 128 129 if (fileHasBeenCached == YES){ 130 131 if (cachedFileHasExpired == NO && 132 cachedFileExists == YES && 133 cachedFileDataCanBeLoaded == YES && 134 [cachedFileData length] > 0 && 135 cachedFileIsFullyDownloaded == YES){ 136 137 /* 如果文件有缓存而且没有过期 */ 138 139 NSLog(@"文件有缓存而且没有过期."); 140 141 [self.delegate 142 cachedDownloadManagerSucceeded:self 143 remoteURL:[NSURL URLWithString:paramURLAsString] 144 localURL:[NSURL URLWithString:localURL] 145 aboutToBeReleasedData:cachedFileData 146 isCachedData:YES]; 147 148 return(YES); 149 150 } else { 151 /* 如果文件没有被缓存，获取缓存失败 */ 152 NSLog(@"文件没有缓存."); 153 [self.cacheDictionary removeObjectForKey:paramURLAsString]; 154 [self saveCacheDictionary]; 155 } /* if (cachedFileHasExpired == NO && */ 156 157 } /* if (fileHasBeenCached == YES){ */ 158 159 /* 去下载文件 */ 160 161 162 NSNumber *expires = 163 [NSNumber numberWithFloat:paramURLMustExpireInSeconds]; 164 165 NSMutableDictionary *newDictionary = 166 [[[NSMutableDictionary alloc] init] autorelease]; 167 168 [newDictionary setObject:expires 169 forKey:CachedKeyExpiresInSeconds]; 170 171 172 localURL = [paramURLAsString 173 stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding: 174 NSUTF8StringEncoding]; 175 176 localURL = [localURL stringByReplacingOccurrencesOfString:@"://" 177 withString:@""]; 178 179 localURL = [localURL stringByReplacingOccurrencesOfString:@"/" 180 withString:@"{1}quot;]; 181 182 localURL = [localURL stringByAppendingPathExtension:@"cache"]; 183 184 NSString *documentsDirectory = 185 [self documentsDirectoryWithTrailingSlash:NO]; 186 187 localURL = [documentsDirectory 188 stringByAppendingPathComponent:localURL]; 189 190 [newDictionary setObject:localURL 191 forKey:CachedKeyLocalURL]; 192 193 [newDictionary setObject:now 194 forKey:CachedKeyDownloadStartDate]; 195 196 [self.cacheDictionary setObject:newDictionary 197 forKey:paramURLAsString]; 198 199 [self saveCacheDictionary]; 200 201 CacheItem *item = [[[CacheItem alloc] init] autorelease]; 202 [item setDelegate:self]; 203 [item startDownloadingURL:paramURLAsString]; 204 205 return(result); 206 207 } 4、下面我们设计缓存项下载成功和失败的两个委托方法：
1 @protocol CacheItemDelegate2 //下载成功执行该方法 3 - (void) cacheItemDelegateSucceeded 4 :(CacheItem *)paramSender 5 withRemoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL 6 withAboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedData; 7 8 //下载失败执行该方法 9 - (void) cacheItemDelegateFailed 10 :(CacheItem *)paramSender 11 remoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL 12 withError:(NSError *)paramError; 13 14 @end
当我们下载成功的时候，修改缓存字典中的下载时间，表示已经下载完成，而且需要将请求的资源数据缓存到本地：
1 //缓存项的委托方法 2 - (void) cacheItemDelegateSucceeded:(CacheItem *)paramSender 3 withRemoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL 4 withAboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedData{ 5 6 //从缓存字典中获取该缓存项的相关数据 7 NSMutableDictionary *dictionary = 8 [self.cacheDictionary objectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]]; 9 //取当前时间 10 NSDate *now = [NSDate date]; 11 //获取有效时间 12 NSNumber *expiresInSeconds = [dictionary 13 objectForKey:CachedKeyExpiresInSeconds]; 14 //转换成NSTimeInterval 15 NSTimeInterval expirySeconds = [expiresInSeconds floatValue]; 16 //修改字典中缓存项的下载结束时间 17 [dictionary setObject:[NSDate date] 18 forKey:CachedKeyDownloadEndDate]; 19 //修改字典中缓存项的缓存过期时间 20 [dictionary setObject:[now dateByAddingTimeInterval:expirySeconds] 21 forKey:CachedKeyExpiryDate]; 22 //保存缓存字典 23 [self saveCacheDictionary]; 24 25 NSString *localURL = [dictionary objectForKey:CachedKeyLocalURL]; 26 27 /* 将下载的数据保持到磁盘 */ 28 if ([paramAboutToBeReleasedData writeToFile:localURL 29 atomically:YES] == YES){ 30 NSLog(@"缓存文件到磁盘成功."); 31 } else{ 32 NSLog(@"缓存文件到磁盘失败."); 33 } 34 //执行缓存管理的委托方法 35 [self.delegate 36 cachedDownloadManagerSucceeded:self 37 remoteURL:paramRemoteURL 38 localURL:[NSURL URLWithString:localURL] 39 aboutToBeReleasedData:paramAboutToBeReleasedData 40 isCachedData:NO]; 41 42 43 } 1 //缓存项失败失败的委托方法 2 - (void) cacheItemDelegateFailed:(CacheItem *)paramSender 3 remoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL 4 withError:(NSError *)paramError{ 5 6 /* 从缓存字典中移除缓存项，并发送一个委托 */ 7 8 if (self.delegate != nil){ 9 10 NSMutableDictionary *dictionary = 11 [self.cacheDictionary 12 objectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]]; 13 14 NSString *localURL = [dictionary 15 objectForKey:CachedKeyLocalURL]; 16 17 [self.delegate 18 cachedDownloadManagerFailed:self 19 remoteURL:paramRemoteURL 20 localURL:[NSURL URLWithString:localURL] 21 withError:paramError]; 22 } 23 24 [self.cacheDictionary 25 removeObjectForKey:[paramRemoteURL absoluteString]]; 26 27 } 5、加载缓存字典的时候，我们可以将没有下载完成的文件移除：
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 //判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 //加载缓存字典中的数据 15 NSMutableDictionary *dictionary = 16 [[NSMutableDictionary alloc] 17 initWithContentsOfFile:self.cacheDictionaryPath]; 18 19 cacheDictionary = [dictionary mutableCopy]; 20 21 [dictionary release]; 22 23 //移除没有下载完成的缓存数据 24 [self removeCorruptedCachedItems]; 25 26 } else { 27 //创建一个新的缓存字典 28 NSMutableDictionary *dictionary = 29 [[NSMutableDictionary alloc] init]; 30 31 cacheDictionary = [dictionary mutableCopy]; 32 33 [dictionary release]; 34 35 } 36 这样就基本上完成了我们需要的功能，下面看看我们如何使用我们设计的缓存功能。
例子场景：
我们用一个UIWebView来显示stackoverflow这个网站，我们在这个网站的内容缓存到本地20秒，如果在20秒内用户去请求该网站，则从本地文件中获取内容，否则过了20秒，则重新获取数据，并缓存到本地。
在界面上拖放一个button和一个webview控件，如下图。
这样我们可以很方便使用前面定义好的类。我们在viewDidLoad 中实例化一个CachedDownloadManager，并设置它的委托为self。当下载完成的时候，执行CachedDownloadManager的下载成功的委托方法。
- (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; [self setTitle:@"本地缓存测试"]; CachedDownloadManager *newManager =[[CachedDownloadManager alloc] init]; self.downloadManager = newManager; [newManager release]; [self.downloadManager setDelegate:self]; } 在button的点击事件中加入下面代码，请求stackoverflow ：
static NSString *url = @"http://stackoverflow.com"; [self.downloadManager download:url urlMustExpireInSeconds:20.0f updateExpiryDateIfInCache:YES];
上面的代码表示将这个stackoverflow的缓存事件设置为20s，并且如果在20s内有相同的请求，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。如果设置成no，则第一次请求20s之后，该缓存就过期。
请求完成之后会执行CachedDownloadManager的委托方法。我们将数据展示在uiwebview中，代码如下：
- (void) cachedDownloadManagerSucceeded:(CachedDownloadManager *)paramSender remoteURL:(NSURL *)paramRemoteURL localURL:(NSURL *)paramLocalURL aboutToBeReleasedData:(NSData *)paramAboutToBeReleasedData isCachedData:(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：
第一次点击测试按钮：
20s内点击按钮，程序就从本地获取数据，比较快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。当然这个方案不是最好的，如果你有更好的思路，欢迎告诉我。