SDWebImage 实现原理（一）

在SDWebImage中，图片的下载是由SDWebImageDownloader类来完成的，它是一个异步下载器。

一、下载选项

在下载的过程中，程序会根据设置的不同的下载选项，而执行不同的操作。下载选项由枚举SDWebImageDownloaderOptions定义。这些选项主要涉及到下载的优先级、缓存、后台任务执行、cookie处理以认证几个方面。

二、下载顺序

SDWebImage的下载操作是按一定顺序来处理的，默认是先进先出，也可设置成先进后出。

三、下载管理器

SDWebImageDownloader下载管理器是一个单例类，它主要负责图片的下载操作的管理。图片的下载是放在一个NSOperationQueue操作队列中来完成的，所有下载操作的网络响应序列化处理是放在一个自定义的并行调度队列中来处理的。

每一个图片的下载都会对应一些回调操作，如下载进度回调，下载完成回调等，这些回调操作是以block形式来呈现，为此在SDWebImageDownloader.h中定义了几个block。

图片下载的这些回调信息存储在SDWebImageDownloader类的URLCallbacks属性中，该属性是一个字典，key是图片的URL地址，value则是一个数组，包含每个图片的多组回调信息。由于我们允许多个图片同时下载，因此可能会有多个线程同时操作URLCallbacks属性。为了保证URLCallbacks操作(添加、删除)的线程安全性，SDWebImageDownloader将这些操作作为一个个任务放到barrierQueue队列中，并设置屏障来确保同一时间只有一个线程操作URLCallbacks属性，以添加操作为例，如下代码所示：

- (void)addProgressCallback:(SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock andCompletedBlock:(SDWebImageDownloaderCompletedBlock)completedBlock forURL:(NSURL *)url createCallback:(SDWebImageNoParamsBlock)createCallback {

    ...

    // 1. 以dispatch_barrier_sync操作来保证同一时间只有一个线程能对URLCallbacks进行操作
    dispatch_barrier_sync(self.barrierQueue, ^{
        ...

        // 2. 处理同一URL的同步下载请求的单个下载
        NSMutableArray *callbacksForURL = self.URLCallbacks[url];
        NSMutableDictionary *callbacks = [NSMutableDictionary new];
        if (progressBlock) callbacks[kProgressCallbackKey] = [progressBlock copy];
        if (completedBlock) callbacks[kCompletedCallbackKey] = [completedBlock copy];
        [callbacksForURL addObject:callbacks];
        self.URLCallbacks[url] = callbacksForURL;

        ...
    });
}

整个下载管理器对于下载请求的管理都是放在downloadImageWithURL:options:progress:completed:方法里面来处理的，该方法调用了上面所提到的addProgressCallback:andCompletedBlock:forURL:createCallback:方法来将请求的信息存入管理器中，同时在创建回调的block中创建新的操作，配置之后将其放入downloadQueue操作队列中，最后方法返回新创建的操作。其具体实现如下：

- (id <SDWebImageOperation>)downloadImageWithURL:(NSURL *)url options:(SDWebImageDownloaderOptions)options progress:(SDWebImageDownloaderProgressBlock)progressBlock completed:(SDWebImageDownloaderCompletedBlock)completedBlock {
    ...

    [self addProgressCallback:progressBlock andCompletedBlock:completedBlock forURL:url createCallback:^{
        ...

        // 1. 创建请求对象，并根据options参数设置其属性
        // 为了避免潜在的重复缓存(NSURLCache + SDImageCache)，如果没有明确告知需要缓存，则禁用图片请求的缓存操作
        NSMutableURLRequest *request = [[NSMutableURLRequest alloc] initWithURL:url cachePolicy:(options & SDWebImageDownloaderUseNSURLCache ? NSURLRequestUseProtocolCachePolicy : NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData) timeoutInterval:timeoutInterval];
        ...

        // 2. 创建SDWebImageDownloaderOperation操作对象，并进行配置
        // 配置信息包括是否需要认证、优先级
        operation = [[wself.operationClass alloc] initWithRequest:request
                                                          options:options
                                                         progress:^(NSInteger receivedSize, NSInteger expectedSize) {
                                                             // 3. 从管理器的callbacksForURL中找出该URL所有的进度处理回调并调用
                                                             ...
                                                             for (NSDictionary *callbacks in callbacksForURL) {
                                                                 SDWebImageDownloaderProgressBlock callback = callbacks[kProgressCallbackKey];
                                                                 if (callback) callback(receivedSize, expectedSize);
                                                             }
                                                         }
                                                        completed:^(UIImage *image, NSData *data, NSError *error, BOOL finished) {
                                                             // 4. 从管理器的callbacksForURL中找出该URL所有的完成处理回调并调用，
                                                             // 如果finished为YES，则将该url对应的回调信息从URLCallbacks中删除
                                                            ...
                                                            if (finished) {
                                                                [sself removeCallbacksForURL:url];
                                                            }
                                                            for (NSDictionary *callbacks in callbacksForURL) {
                                                                SDWebImageDownloaderCompletedBlock callback = callbacks[kCompletedCallbackKey];
                                                                if (callback) callback(image, data, error, finished);
                                                            }
                                                        }
                                                        cancelled:^{
                                                            // 5. 取消操作将该url对应的回调信息从URLCallbacks中删除
                                                            SDWebImageDownloader *sself = wself;
                                                            if (!sself) return;
                                                            [sself removeCallbacksForURL:url];
                                                        }];

        ...

        // 6. 将操作加入到操作队列downloadQueue中
        // 如果是LIFO顺序，则将新的操作作为原队列中最后一个操作的依赖，然后将新操作设置为最后一个操作
        [wself.downloadQueue addOperation:operation];
        if (wself.executionOrder == SDWebImageDownloaderLIFOExecutionOrder) {
            [wself.lastAddedOperation addDependency:operation];
            wself.lastAddedOperation = operation;
        }
    }];

    return operation;
）

四、下载操作
    每个图片的下载都是一个Operation操作。我们在上面分析过这个操作的创建及加入操作队列的过程。SDWebImage自定义了一个Operation类，即SDWebImageDownloaderOperation，它继承自NSOperation，并采用了SDWebImageOperation协议（SDWebImage定义的协议，只有一个cancle方法）。除了继承而来的方法，该类只向外暴露了一个方法，即上面所用到的初始化方法initWithRequest:options:progress:completed:cancelled:。
SDWebImageDownloaderOperation在分类中采用了NSURLConnectionDataDelegate协议，并实现了该协议的以下几个方法，点分析一下-connection:didReceiveData:方法。该方法的主要任务是接收数据。每次接收到数据时，都会用现有的数据创建一个CGImageSourceRef对象以做处理。在首次获取到数据时(width+height==0)会从这些包含图像信息的数据中取出图像的长、宽、方向等信息以备使用。而后在图片下载完成之前，会使用CGImageSourceRef对象创建一个图片对象，经过缩放、解压缩操作后生成一个UIImage对象供完成回调使用。当然，在这个方法中还需要处理的就是进度信息。如果我们有设置进度回调的话，就调用这个进度回调以处理当前图片的下载进度。

我们前面说过SDWebImageDownloaderOperation类是继承自NSOperation类。它没有简单的实现main方法，而是采用更加灵活的start方法，以便自己管理下载的状态。

在start方法中，创建了我们下载所使用的NSURLConnection对象，开启了图片的下载，同时抛出一个下载开始的通知。

总结：下载的核心其实就是利用NSURLConnection对象来加载数据。每个图片的下载都由一个Operation操作来完成，并将这些操作放到一个操作队列中。这样可以实现图片的并发下载。

SDWebImage 实现原理 （一）

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