TMCache 开源项目教程：iOS 高性能缓存解决方案深度解析
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/tm/TMCache 引言：为什么需要专业的缓存库？
在移动应用开发中，缓存（Cache）是提升应用性能和用户体验的关键技术。你是否遇到过以下场景：
- 应用频繁加载网络图片导致界面卡顿
- 用户重复操作时需要重新计算耗时数据
- 内存管理不当导致应用崩溃或被系统终止
- 需要持久化临时数据但不想使用复杂的数据库方案
TMCache 正是为解决这些问题而生的专业缓存库。作为知名公司开源的 iOS/macOS 缓存解决方案，它提供了线程安全、高性能的对象存储机制，支持内存和磁盘两级缓存，能够显著提升应用响应速度。
TMCache 核心架构解析
双层缓存设计
TMCache 采用经典的内存-磁盘双层缓存架构：
核心组件功能对比
| 组件 | TMMemoryCache | TMDiskCache | TMCache |
|---|---|---|---|
| 存储介质 | 内存 | 磁盘文件 | 两者结合 |
| 访问速度 | 纳秒级 | 毫秒级 | 自适应 |
| 容量限制 | 成本限制 | 字节限制 | 双重限制 |
| 持久性 | 临时性 | 持久性 | 智能同步 |
| 线程安全 | GCD Barrier | 串行队列 | 完全线程安全 |
快速入门指南
安装方式
CocoaPods 安装（推荐）
pod 'TMCache'
手动安装
将 TMCache 文件夹拖入 Xcode 工程，包含以下文件：
TMCache.h/m- 主缓存类TMMemoryCache.h/m- 内存缓存TMDiskCache.h/m- 磁盘缓存
基础使用示例
#import "TMCache.h"
// 获取共享缓存实例
TMCache *cache = [TMCache sharedCache];
// 存储UIImage对象
UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"example"];
[cache setObject:image forKey:@"profile_image" block:^(TMCache *cache, NSString *key, id object) {
NSLog(@"图片缓存完成");
}];
// 异步获取缓存对象
[cache objectForKey:@"profile_image" block:^(TMCache *cache, NSString *key, id object) {
UIImage *cachedImage = (UIImage *)object;
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.imageView.image = cachedImage;
});
}];
高级功能详解
1. 内存缓存配置
TMMemoryCache *memoryCache = [TMMemoryCache sharedCache];
// 设置成本限制（单位自定义）
memoryCache.costLimit = 1024 * 1024; // 1MB成本限制
// 设置过期时间
memoryCache.ageLimit = 3600; // 1小时过期
// 配置事件回调
memoryCache.didReceiveMemoryWarningBlock = ^(TMMemoryCache *cache) {
NSLog(@"收到内存警告，当前缓存成本: %lu", (unsigned long)cache.totalCost);
};
// 带成本的存储
[memoryCache setObject:data forKey:@"large_data" withCost:data.length block:nil];
2. 磁盘缓存管理
TMDiskCache *diskCache = [[TMDiskCache alloc] initWithName:@"MyAppCache"];
// 设置磁盘空间限制
diskCache.byteLimit = 50 * 1024 * 1024; // 50MB限制
// 自定义存储路径
NSString *customPath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES) firstObject];
TMDiskCache *customDiskCache = [[TMDiskCache alloc] initWithName:@"CustomCache" rootPath:customPath];
// 获取缓存文件URL
[diskCache fileURLForKey:@"cached_file" block:^(TMDiskCache *cache, NSString *key, id<NSCoding> object, NSURL *fileURL) {
NSLog(@"文件路径: %@", fileURL.path);
}];
3. 智能缓存策略
// 自动修剪策略
[cache.memoryCache setAgeLimit:1800]; // 内存缓存30分钟过期
[cache.diskCache setAgeLimit:7 * 24 * 3600]; // 磁盘缓存7天过期
// 基于成本的修剪
[cache.memoryCache trimToCost:500000]; // 修剪到500KB成本
[cache.diskCache trimToSize:10 * 1024 * 1024]; // 修剪到10MB大小
// 按时间修剪
NSDate *oneWeekAgo = [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:-7*24*3600];
[cache trimToDate:oneWeekAgo block:^(TMCache *cache) {
NSLog(@"已删除一周前的缓存");
}];
实战应用场景
场景1：图片缓存优化
// 图片下载和缓存管理
- (void)loadImageForURL:(NSURL *)imageURL forImageView:(UIImageView *)imageView {
NSString *cacheKey = [NSString stringWithFormat:@"image_%@", imageURL.absoluteString];
// 首先检查内存缓存
UIImage *cachedImage = (UIImage *)[[TMCache sharedCache] objectForKey:cacheKey];
if (cachedImage) {
imageView.image = cachedImage;
return;
}
// 异步下载图片
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:imageURL];
UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
if (image) {
// 存储到缓存（内存+磁盘）
[[TMCache sharedCache] setObject:image forKey:cacheKey block:nil];
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
imageView.image = image;
});
}
});
}
场景2：API响应缓存
// API数据缓存管理
- (void)fetchDataWithCache:(NSString *)apiURL completion:(void (^)(id data, NSError *error))completion {
NSString *cacheKey = [NSString stringWithFormat:@"api_%@", apiURL];
// 检查缓存
[[TMCache sharedCache] objectForKey:cacheKey block:^(TMCache *cache, NSString *key, id object) {
if (object) {
completion(object, nil);
return;
}
// 网络请求
NSURLSession *session = [NSURLSession sharedSession];
[[session dataTaskWithURL:[NSURL URLWithString:apiURL] completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
if (!error && data) {
id jsonObject = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data options:0 error:nil];
if (jsonObject) {
// 缓存API响应（1小时有效期）
[[TMCache sharedCache] setObject:jsonObject forKey:cacheKey block:nil];
completion(jsonObject, nil);
}
} else {
completion(nil, error);
}
}] resume];
}];
}
性能优化最佳实践
1. 内存管理策略
// 配置合理的内存缓存参数
TMMemoryCache *memoryCache = [TMMemoryCache sharedCache];
memoryCache.costLimit = 1024 * 1024 * 10; // 10MB内存限制
memoryCache.removeAllObjectsOnMemoryWarning = YES;
memoryCache.removeAllObjectsOnEnteringBackground = YES;
// 针对不同数据类型设置不同成本
- (NSUInteger)costForObject:(id)object {
if ([object isKindOfClass:[UIImage class]]) {
UIImage *image = (UIImage *)object;
return image.size.width * image.size.height * 4; // 估算内存占用
} else if ([object isKindOfClass:[NSData class]]) {
return [(NSData *)object length];
}
return 1;
}
2. 磁盘存储优化
// 使用合适的序列化方式
TMDiskCache *diskCache = [[TMDiskCache alloc] initWithName:@"OptimizedCache"];
// 设置合理的磁盘空间限制
diskCache.byteLimit = 100 * 1024 * 1024; // 100MB磁盘限制
// 定期清理过期数据
NSTimer *cleanupTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3600 repeats:YES block:^(NSTimer *timer) {
NSDate *oneDayAgo = [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:-24*3600];
[diskCache trimToDate:oneDayAgo block:nil];
}];
常见问题解决方案
问题1：线程安全访问
// 多线程环境下的安全访问
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
[[TMCache sharedCache] setObject:data forKey:@"thread_safe_data" block:^(TMCache *cache, NSString *key, id object) {
// 回调确保线程安全
NSLog(@"数据存储完成，当前线程: %@", [NSThread currentThread]);
}];
});
// 同步访问（谨慎使用）
dispatch_sync([TMDiskCache sharedQueue], ^{
id object = [[TMCache sharedCache] objectForKey:@"sync_data"];
// 处理同步数据
});
问题2：缓存命中率监控
// 实现简单的缓存统计
@interface CacheMonitor : NSObject
@property (nonatomic, assign) NSUInteger hits;
@property (nonatomic, assign) NSUInteger misses;
@end
@implementation CacheMonitor
- (void)monitoredObjectForKey:(NSString *)key inCache:(TMCache *)cache completion:(void (^)(id object))completion {
[cache objectForKey:key block:^(TMCache *cache, NSString *key, id object) {
if (object) {
self.hits++;
} else {
self.misses++;
}
completion(object);
}];
}
- (CGFloat)hitRatio {
if (self.hits + self.misses == 0) return 0;
return (CGFloat)self.hits / (self.hits + self.misses);
}
@end
进阶技巧与模式
1. 自定义缓存策略
// 实现LRU（最近最少使用）缓存策略
@interface CustomCachePolicy : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *accessTimes;
@end
@implementation CustomCachePolicy
- (void)applyPolicyToCache:(TMCache *)cache {
// 监控对象访问时间
cache.memoryCache.didAddObjectBlock = ^(TMMemoryCache *cache, NSString *key, id object) {
self.accessTimes[key] = [NSDate date];
};
cache.memoryCache.willRemoveObjectBlock = ^(TMMemoryCache *cache, NSString *key, id object) {
[self.accessTimes removeObjectForKey:key];
};
}
- (void)trimToLeastRecentlyUsed:(NSUInteger)count {
// 实现LRU修剪逻辑
NSArray *sortedKeys = [self.accessTimes keysSortedByValueUsingSelector:@selector(compare:)];
NSArray *keysToRemove = [sortedKeys subarrayWithRange:NSMakeRange(0, sortedKeys.count - count)];
for (NSString *key in keysToRemove) {
[[TMCache sharedCache] removeObjectForKey:key];
}
}
@end
2. 缓存数据版本管理
// 实现缓存数据版本控制
#define kCacheVersion @"1.2.0"
- (NSString *)versionedKey:(NSString *)key {
return [NSString stringWithFormat:@"%@_v%@", key, kCacheVersion];
}
- (void)migrateCacheIfNeeded {
NSString *oldVersion = [[NSUserDefaults standardUserDefaults] stringForKey:@"CacheVersion"];
if (![oldVersion isEqualToString:kCacheVersion]) {
// 版本变更，清理旧缓存
[[TMCache sharedCache] removeAllObjects:^(TMCache *cache) {
[[NSUserDefaults standardUserDefaults] setObject:kCacheVersion forKey:@"CacheVersion"];
}];
}
}
性能测试与监控
基准测试示例
// 缓存性能测试工具
- (void)runPerformanceTest {
TMCache *testCache = [[TMCache alloc] initWithName:@"PerformanceTest"];
NSInteger testCount = 1000;
CFTimeInterval startTime = CACurrentMediaTime();
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
for (NSInteger i = 0; i < testCount; i++) {
dispatch_group_enter(group);
NSString *key = [NSString stringWithFormat:@"test_%ld", (long)i];
NSString *value = [NSString stringWithFormat:@"value_%ld", (long)i];
[testCache setObject:value forKey:key block:^(TMCache *cache, NSString *key, id object) {
dispatch_group_leave(group);
}];
}
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
CFTimeInterval writeTime = CACurrentMediaTime() - startTime;
NSLog(@"写入 %ld 个对象耗时: %.3f 秒", (long)testCount, writeTime);
NSLog(@"平均每秒操作数: %.0f", testCount / writeTime);
}
总结与最佳实践
TMCache 作为一个成熟的缓存解决方案，为 iOS/macOS 应用提供了强大的缓存能力。通过合理配置和使用，可以显著提升应用性能：
- 合理配置缓存大小：根据应用需求设置适当的内存和磁盘限制
- 使用异步操作：充分利用 GCD 提供的并发性能
- 监控缓存命中率：定期分析缓存效果，优化缓存策略
- 版本管理：在数据结构变更时及时清理旧缓存
- 线程安全：始终使用提供的线程安全接口访问缓存
通过本教程的学习，你应该能够熟练使用 TMCache 来优化你的应用性能，提升用户体验。记得在实际项目中根据具体需求调整缓存策略，才能发挥最大的效果。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
