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Android学习总结之设计场景题

news 来源：原创 2025/5/1 15:50:52

设计图片请求框架的缓存模块

核心目标是通过分层缓存策略（内存缓存 + 磁盘缓存）提升图片加载效率，同时兼顾内存占用和存储性能。以下是针对 Android 面试官的回答思路，结合代码注释说明关键设计点：

一、缓存架构设计：分层缓存策略

采用内存缓存（LRU）+ 磁盘缓存（持久化）+ 网络兜底的三级架构，优先从内存快速获取，其次从磁盘读取，最后网络加载，减少重复请求和资源消耗。

二、内存缓存设计（LruCache）

核心作用：利用内存快速访问特性，缓存近期使用的图片，避免重复解码 Bitmap。
实现要点：

使用 Android 内置的LruCache（或 Kotlin 的LinkedHashMap手动实现 LRU），根据内存大小动态设置缓存上限（通常为应用可用内存的 1/8）。
以图片 URL 的 MD5 值作为 Key，确保唯一性；Value 存储解码后的Bitmap。
结合onTrimMemory()回调，在系统内存紧张时主动释放内存缓存。

代码示例（带注释）

public class MemoryCache {private LruCache<String, Bitmap> lruCache;public MemoryCache(Context context) {// 计算内存缓存上限：取应用可用内存的1/8（避免OOM）int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);int cacheSize = maxMemory / 8;lruCache = new LruCache<String, Bitmap>(cacheSize) {// 重写尺寸计算（Bitmap的内存占用以像素数衡量：width * height * bytePerPixel）@Overrideprotected int sizeOf(String key, Bitmap value) {return value.getByteCount() / 1024; // 单位KB}};}// 存入内存缓存（主线程调用需注意同步，但LruCache本身线程安全）public void put(String url, Bitmap bitmap) {if (get(url) == null) { // 避免重复存储lruCache.put(hashKeyForUrl(url), bitmap);}}// 获取内存缓存public Bitmap get(String url) {return lruCache.get(hashKeyForUrl(url));}// 清理缓存（在Activity/Fragment销毁时调用，避免内存泄漏）public void clear() {if (!lruCache.isEmpty()) {lruCache.evictAll(); // 清空所有缓存}}// URL转MD5，确保Key唯一且合法（避免特殊字符导致的问题）private String hashKeyForUrl(String url) {try {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");byte[] hashBytes = md.digest(url.getBytes());// 转换为16进制字符串StringBuilder hexString = new StringBuilder();for (byte b : hashBytes) {String hex = String.format("%02X", b);hexString.append(hex.toLowerCase());}return hexString.toString();} catch (Exception e) {return String.valueOf(url.hashCode()); // 异常时用hashCode兜底}}
}

三、磁盘缓存设计（DiskLruCache）

核心作用：持久化存储图片文件，避免重复下载，同时减轻内存压力。
实现要点：

使用 Android 推荐的DiskLruCache（需处理 Android 10 + 的分区存储适配），按文件大小或时间实现 LRU 淘汰。
缓存路径建议放在应用私有目录（如Context.getCacheDir()），避免用户删除或权限问题。
异步处理磁盘 IO（如使用ExecutorService），避免阻塞主线程。
支持缓存有效期（如 7 天），定期清理过期文件。

代码示例（带注释）

public class DiskCache {private static final int MAX_DISK_CACHE_SIZE = 50 * 1024 * 1024; // 50MBprivate static final int APP_VERSION = 1; // 版本号变更时清空缓存private static final String DISK_CACHE_SUBDIR = "image_cache"; // 子目录名称private DiskLruCache diskLruCache;private ExecutorService diskExecutor;public DiskCache(Context context) {diskExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 单线程保证磁盘操作有序File cacheDir = new File(context.getCacheDir(), DISK_CACHE_SUBDIR);try {diskLruCache = DiskLruCache.open(cacheDir, APP_VERSION, 1, MAX_DISK_CACHE_SIZE);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}// 异步写入磁盘缓存（在子线程调用）public void asyncPut(String url, byte[] data) {diskExecutor.execute(() -> {String key = hashKeyForUrl(url);try (DiskLruCache.Editor editor = diskLruCache.edit(key)) {if (editor != null) {OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(0);outputStream.write(data);editor.commit(); // 提交写入}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();try {if (editor != null) {editor.abort(); // 失败时回滚}} catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();}}});}// 同步读取磁盘缓存（建议在子线程调用，避免ANR）public byte[] get(String url) {String key = hashKeyForUrl(url);try (DiskLruCache.Snapshot snapshot = diskLruCache.get(key)) {if (snapshot != null) {InputStream inputStream = snapshot.getInputStream(0);return inputStreamToByteArray(inputStream); // 转换为字节数组}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return null;}// 清理过期缓存（可结合定时任务或开机广播触发）public void cleanExpiredCache(long expirationMillis) {diskExecutor.execute(() -> {File cacheDir = diskLruCache.getDirectory();for (File file : cacheDir.listFiles()) {if (System.currentTimeMillis() - file.lastModified() > expirationMillis) {file.delete(); // 删除超过有效期的文件}}try {diskLruCache.trimToSize(MAX_DISK_CACHE_SIZE); // 按大小LRU淘汰} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});}// 输入流转字节数组（工具方法）private byte[] inputStreamToByteArray(InputStream is) throws IOException {ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream();byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {os.write(buffer, 0, len);}return os.toByteArray();}
}

四、缓存协同逻辑

获取图片流程：
- 先查内存缓存，存在则直接使用（无需解码，最快）。
- 内存无缓存则查磁盘缓存，存在则解码为 Bitmap 并存入内存（下次直接读内存）。
- 磁盘无缓存则发起网络请求，下载后同时写入磁盘和内存。
内存与磁盘的一致性：
- 磁盘缓存写入完成后，再更新内存缓存，避免内存与磁盘数据不一致。
- 图片尺寸适配：根据 ImageView 的目标尺寸（width/height）缓存对应尺寸的图片，避免内存浪费（如存储 1080p 图片到仅需 200x200 的 View）。

五、面试官高频问题补充

为什么选择 LruCache 而不是 HashMap？
LruCache 内置 LRU 淘汰算法，自动管理内存释放，避免 OOM；HashMap 需手动实现淘汰逻辑，容易导致内存泄漏。
磁盘缓存为什么用 DiskLruCache 而不是直接写文件？
DiskLruCache 封装了文件 IO 的原子性操作（如写入失败时回滚）、LRU 淘汰策略、版本管理（版本号变更时清空缓存），比手动管理文件更可靠。
如何处理缓存穿透和缓存击穿？
- 缓存穿透（请求不存在的 Key）：对无效 Key 进行短期内存缓存（如缓存空结果 1 分钟）。
- 缓存击穿（热点 Key 失效）：加分布式锁（或本地锁），确保同一 Key 的网络请求仅发起一次。
Android 10 + 分区存储对磁盘缓存的影响？
缓存路径必须使用应用私有目录（如getCacheDir()），避免使用外部存储公共目录（需申请权限且可能被用户清理）。

ScrollView里面嵌套两个高度都为两个屏幕RecycleView

整体思路阐述

当 ScrollView 嵌套两个高度为两个屏幕的 RecyclerView 时，要实现特定的 ACTION_MOVE 事件处理逻辑，也就是让 MOVE 事件先由 RecyclerView1 处理，等 RecyclerView1 滚动到底部后将事件交给 ScrollView 处理，待 RecyclerView2 完全展示在屏幕上时再把事件交给 RecyclerView2 处理，关键在于重写 ScrollView 的 onInterceptTouchEvent 方法来精确控制事件的拦截与分发。同时，需要编写方法来判断 RecyclerView 是否滚动到底部以及是否完全显示在屏幕上。

代码实现：

import android.content.Context;
import android.util.AttributeSet;
import android.view.MotionEvent;
import android.widget.ScrollView;
import androidx.recyclerview.widget.RecyclerView;// 自定义 ScrollView 类，用于处理嵌套 RecyclerView 的触摸事件
public class CustomScrollView extends ScrollView {// 声明两个 RecyclerView 成员变量private RecyclerView recyclerView1;private RecyclerView recyclerView2;// 构造函数，用于在代码中创建 CustomScrollView 实例public CustomScrollView(Context context) {super(context);}// 构造函数，用于在 XML 布局中使用 CustomScrollViewpublic CustomScrollView(Context context, AttributeSet attrs) {super(context, attrs);}// 构造函数，带有默认样式属性public CustomScrollView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {super(context, attrs, defStyleAttr);}// 设置关联的两个 RecyclerViewpublic void setRecyclerViews(RecyclerView recyclerView1, RecyclerView recyclerView2) {this.recyclerView1 = recyclerView1;this.recyclerView2 = recyclerView2;}// 重写 onInterceptTouchEvent 方法，用于拦截触摸事件@Overridepublic boolean onInterceptTouchEvent(MotionEvent ev) {// 确保两个 RecyclerView 已经被正确设置if (recyclerView1 != null && recyclerView2 != null) {// 根据触摸事件的动作类型进行处理switch (ev.getAction()) {case MotionEvent.ACTION_MOVE:// 判断 RecyclerView1 是否滚动到底部if (!isRecyclerViewAtBottom(recyclerView1)) {// 如果 RecyclerView1 未滚动到底部，不拦截事件，让 RecyclerView1 处理return false;}// 判断 RecyclerView2 是否完全显示在屏幕上if (!isRecyclerViewFullyVisible(recyclerView2)) {// 如果 RecyclerView2 未完全显示，拦截事件，由 ScrollView 处理return true;}break;}}// 其他情况，调用父类的 onInterceptTouchEvent 方法return super.onInterceptTouchEvent(ev);}// 判断 RecyclerView 是否滚动到底部的方法private boolean isRecyclerViewAtBottom(RecyclerView recyclerView) {// 检查 RecyclerView 的适配器是否为空if (recyclerView.getAdapter() == null) {return false;}// 获取 RecyclerView 的 LayoutManagerRecyclerView.LayoutManager layoutManager = recyclerView.getLayoutManager();// 检查 LayoutManager 是否为空if (layoutManager == null) {return false;}// 获取最后一个可见项的位置int lastVisibleItemPosition = layoutManager.findLastVisibleItemPosition();// 判断最后一个可见项是否是列表中的最后一项return lastVisibleItemPosition == recyclerView.getAdapter().getItemCount() - 1;}// 判断 RecyclerView 是否完全显示在屏幕上的方法private boolean isRecyclerViewFullyVisible(RecyclerView recyclerView) {// 检查 RecyclerView 的适配器是否为空if (recyclerView.getAdapter() == null) {return false;}// 获取 RecyclerView 的 LayoutManagerRecyclerView.LayoutManager layoutManager = recyclerView.getLayoutManager();// 检查 LayoutManager 是否为空if (layoutManager == null) {return false;}// 获取第一个可见项的位置int firstVisibleItemPosition = layoutManager.findFirstVisibleItemPosition();// 获取最后一个可见项的位置int lastVisibleItemPosition = layoutManager.findLastVisibleItemPosition();// 判断第一个可见项是否是列表中的第一项，且最后一个可见项是否是列表中的最后一项return firstVisibleItemPosition == 0 && lastVisibleItemPosition == recyclerView.getAdapter().getItemCount() - 1;}
}

import android.os.Bundle;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import androidx.recyclerview.widget.LinearLayoutManager;
import androidx.recyclerview.widget.RecyclerView;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 主 Activity 类
public class MainActivity extends AppCompatActivity {// 声明 CustomScrollView 和两个 RecyclerView 成员变量private CustomScrollView customScrollView;private RecyclerView recyclerView1;private RecyclerView recyclerView2;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);// 设置布局文件setContentView(R.layout.activity_main);// 从布局文件中获取 CustomScrollView 和两个 RecyclerView 的实例customScrollView = findViewById(R.id.customScrollView);recyclerView1 = findViewById(R.id.recyclerView1);recyclerView2 = findViewById(R.id.recyclerView2);// 为 RecyclerView1 设置线性布局管理器recyclerView1.setLayoutManager(new LinearLayoutManager(this));// 为 RecyclerView2 设置线性布局管理器recyclerView2.setLayoutManager(new LinearLayoutManager(this));// 为 RecyclerView1 设置适配器，并传入模拟数据recyclerView1.setAdapter(new MyAdapter(createDummyData()));// 为 RecyclerView2 设置适配器，并传入模拟数据recyclerView2.setAdapter(new MyAdapter(createDummyData()));// 将两个 RecyclerView 关联到 CustomScrollView 中customScrollView.setRecyclerViews(recyclerView1, recyclerView2);}// 创建模拟数据的方法private List<String> createDummyData() {// 创建一个字符串列表来存储模拟数据List<String> data = new ArrayList<>();// 循环添加 50 条模拟数据for (int i = 0; i < 50; i++) {data.add("Item " + i);}return data;}
}

import android.view.LayoutInflater;
import android.view.View;
import android.view.ViewGroup;
import android.widget.TextView;
import androidx.annotation.NonNull;
import androidx.recyclerview.widget.RecyclerView;
import java.util.List;// RecyclerView 的适配器类
public class MyAdapter extends RecyclerView.Adapter<MyAdapter.ViewHolder> {// 存储要显示的数据列表private List<String> data;// 构造函数，传入数据列表public MyAdapter(List<String> data) {this.data = data;}// 创建 ViewHolder 实例@NonNull@Overridepublic ViewHolder onCreateViewHolder(@NonNull ViewGroup parent, int viewType) {// 从布局文件中加载单个列表项的视图View view = LayoutInflater.from(parent.getContext()).inflate(android.R.layout.simple_list_item_1, parent, false);// 创建 ViewHolder 实例并传入视图return new ViewHolder(view);}// 绑定数据到 ViewHolder@Overridepublic void onBindViewHolder(@NonNull ViewHolder holder, int position) {// 将指定位置的数据设置到 TextView 中holder.textView.setText(data.get(position));}// 获取数据列表的大小@Overridepublic int getItemCount() {return data.size();}// ViewHolder 类，用于缓存视图组件public static class ViewHolder extends RecyclerView.ViewHolder {// 声明 TextView 成员变量TextView textView;// 构造函数，传入视图public ViewHolder(@NonNull View itemView) {super(itemView);// 从视图中获取 TextView 实例textView = itemView.findViewById(android.R.id.text1);}}
}

代码调用逻辑说明

初始化阶段：在 MainActivity 的 onCreate 方法中，首先通过 setContentView 设置布局文件，然后从布局文件中获取 CustomScrollView 和两个 RecyclerView 的实例。接着为两个 RecyclerView 设置 LinearLayoutManager 和 MyAdapter，并调用 customScrollView.setRecyclerViews 方法将两个 RecyclerView 关联到 CustomScrollView 中。
触摸事件处理阶段：当用户进行触摸操作时，触摸事件会先传递到 CustomScrollView 的 onInterceptTouchEvent 方法。在该方法中，会根据 RecyclerView1 是否滚动到底部以及 RecyclerView2 是否完全显示在屏幕上的情况来决定是否拦截事件。如果 RecyclerView1 未滚动到底部，不拦截事件，让 RecyclerView1 处理；如果 RecyclerView2 未完全显示，拦截事件，由 CustomScrollView 处理；其他情况则调用父类的 onInterceptTouchEvent 方法。