图片缓存设计思路

1. 首先一张图片就是对应一个 URL 请求。图片和 URL 请求是一一对应的关系。

2. 每一个 URL 请求，在网络的请求级别都是一个 URLSessionDataTask。

3. 每一个 URL 请求本身，可以封装成一个 NSOperation 的子类，添加到并行队列中。每一个 URL 请求在队列任务级别就是 NSOperation。(为什么要封装一下 NSOPeration? 因为继承自 NSOperation 的对象，可以很容易的丢在一个 NSOperationQueue 中，从而很方便的让操作并行，且可以使用队列的一些非常方便的功能，比如：取消队列任务、任务间依赖等等).

4. 在重复请求方面，建议一个 URL 和 NSOperation 的对应关系，请求一张图片之前，首先根据图片查询是否有包含的 NSOperation。

   1. 如果有,直接忽略。(说明这个任务正在下载中)
   2. 如果没有，则先从内存缓存中找。
   3. 内存缓存无法获取，就从磁盘缓存中找。
   4. 磁盘缓存无法获取，就创建一个新的 downloadOperation 下载任务。
   

5. 在图片图片缓存方面

   1. 在内存缓存方面，当图片下载完毕之后，根据 URL 和 UIImage 做一个映射的字典。存储 URL 和 UIImage 之间的对应关系。
   2. 在磁盘缓存方面，当图片下载完毕之后，存入内存缓存的同时也存入磁盘缓存.(沙盒目录)
   

6. 在图片缓存过期方面。
   1. 内存资源是很宝贵的，不可能下载了1000张图片，就缓存1000张图片。

          1.可以给内存缓存字典，设置一个最大缓存数量，到超过这个数量的时候，删除某个图片。
          2. 保证这个字段里缓存的图片不大于某个规定的阈值。
          2.1 或者可以设计一套算法，根据图片的使用次数排序，当内存警告时，每次都删除使用次数最少的那张图片。
          2.2 或者使用双列链表，来实现 **最近使用图片优先保留**算法，每次使用一张图片，就把这个图片放在链表的头部。每次内存警告的时候，从链表的尾部删除。
   

   2. 在 AppDelegate 里面，一旦接受到 - (void)applicationDidReceiveMemoryWarning:(UIApplication *)application 就手动的清除所有的内存缓存。(内存缓存模块需要提供这个接口)
      2.1 或者在内存缓存中，内部，订阅系统的 UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification 通知，来清除所有的内存缓存图片。

7. 关于磁盘文件的删除问题。先给磁盘缓存设定一个阈值，每次在启动 App 的时候，判断磁盘缓存是否大于这个阈值。如果大于，直接删除。(毕竟，磁盘没有不足警告)

8. 关于图片请求的模式。

9. 由于一张图片就是 URL 请求，重复下载可以通过 NSOperationQueue 中是否有包含此任务来确定。如果有，说明重复下了。

10. 但也有可能是第一次打开 App 下载的图片，在第二次打开的时候，图片虽然在磁盘缓存里，但是请求任务没有了。所以，按照上面的思路，还需要创建一个请求对象吗?

11. 所以，基本的思路是：

    1. 不管是不是第一次请求图片，都先从内存缓存中查找。
    2. 内存缓存中，查找没有。就去磁盘缓存中查找。
    3. 磁盘缓存中，查找没有。就去常见一个下载任务。
    4. 如果下载任务存在，说明此图片正在下载中，无须重复下载。
    5. 当创建下载任务，并把图片下载完毕之后。除了 UI 显示之外，还需要把图片缓存到内存 & 磁盘缓存。
       6.当内存缓找了图片，直接返回。
       7.当磁盘缓存找到了图片，直接返回。并把此图片添加到内存缓存。

流程图

图片下载缓存的流程图

对于图片下载请求的 DataTask 可以封装成一个 NSOperation。

为什么要封装这个 NSOperation。
可以这么理解。使用 NSURLSession 分发的任务，虽然都是并行的，但是出于散养的状态。不太好统一管理。
封装成 NSOperation 之后，可以通过 NSOperationQueue 来统一管理。
同时还可以使用队列提供的 挂起/恢复，操作间依赖等比较方面的功能。

概括性的想想，需要那几个类来封装各个下载的功能？

1. 下载管理的类。ImageDownLoadManager.
2. 下载图片
3. 把下载的图片存储在内存缓存。
4. 把下载的图片存在沙盒缓存。
5. 内存缓存管理的类。MemoryCacheManager.
   1. 把下载的图片存储在内存缓存。
   2. 如果图片个数多余某个阈值，删除第一个图片缓存。
   3. 或者受到了系统的内存警告，清除所有的内存缓存图片。
6. 沙盒文件存储管理的类。SandBoxCacheManger.
   1. 把下载的图片存在沙盒缓存。
   2. 如果 App 启动的时候，检查缓存文件是否大于这个阈值，如果大于，就清空缓存。
7. 缓存管理类(CacheManager)，用于管理内存&磁盘缓存。给用户提供最简单的接口，就可以操作这两个缓存。
8. 封装下载任务的 ImageDownloadOperation 。

功能基本结构图

测试代码

[[RLDownLoadManager sharedManager] downLoadImageWithURLString:_downloadStrings[downloadIndex] complectionBlock:^(UIImage *image, NSError *error) {
        if (error) {
            NSLog(@"%@",error);
            return ;
        }
        
        self.imageView.image = image;
        // downloadIndex++;
    }];

DEMO地址
图片的下载和缓存