Cangjie/HarmonyOS-Examples 缓存机制实现：本地缓存与网络缓存

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Cangjie/HarmonyOS-Examples 缓存机制实现：本地缓存与网络缓存

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引言：为什么需要缓存机制？

在移动应用开发中，缓存（Cache）机制是提升应用性能、优化用户体验的关键技术。当用户在网络不稳定或离线状态下使用应用时，合理的缓存策略能够确保应用的流畅运行和数据的一致性。Cangjie/HarmonyOS-Examples 项目作为仓颉鸿蒙应用示例集合，展示了多种缓存实现方案。

本文将深入探讨 HarmonyOS 应用中的缓存机制实现，涵盖本地缓存和网络缓存两大核心领域，帮助开发者构建高性能的鸿蒙应用。

缓存机制架构设计

整体架构图

mermaid

缓存层次结构

缓存层级存储介质适用场景生命周期内存缓存 RAM 高频访问数据应用运行时本地存储设备存储用户配置、离线数据长期保存网络缓存服务器+本地网络资源、API响应可配置时效

本地缓存实现方案

1. Preferences 数据存储

Preferences 是 HarmonyOS 提供的轻量级数据存储方案，适用于存储简单的键值对数据。

// 引入 Preferences 模块import preferences from \'@ohos.data.preferences\';// 创建 Preferences 实例const context = getContext(this);const preferences = await preferences.getPreferences(context, \'userSettings\');// 存储数据await preferences.put(\'username\', \'JohnDoe\');await preferences.put(\'theme\', \'dark\');await preferences.flush();// 读取数据const username = await preferences.get(\'username\', \'defaultUser\');const theme = await preferences.get(\'theme\', \'light\');// 删除数据await preferences.delete(\'username\');

2. 文件系统缓存

对于较大的数据或文件，可以使用文件系统进行缓存存储。

// 文件缓存管理器实现class FileCacheManager { private cacheDir: string; constructor() { this.cacheDir = globalThis.context.filesDir + \'/cache/\'; // 确保缓存目录存在 this.ensureCacheDirectory(); } private async ensureCacheDirectory(): Promise { try { await fs.mkdir(this.cacheDir); } catch (error) { // 目录已存在 } } // 存储文件到缓存 async saveToCache(key: string, data: ArrayBuffer): Promise { const filePath = this.cacheDir + this.hashKey(key); await fs.write(filePath, data); } // 从缓存读取文件 async readFromCache(key: string): Promise { const filePath = this.cacheDir + this.hashKey(key); try { return await fs.read(filePath); } catch (error) { return null; } } // 清理过期缓存 async cleanupExpiredCache(maxAge: number): Promise { const files = await fs.listFile(this.cacheDir); const now = Date.now(); for (const file of files) { const stat = await fs.stat(this.cacheDir + file); if (now - stat.mtime > maxAge) { await fs.unlink(this.cacheDir + file); } } } private hashKey(key: string): string { // 简单的哈希函数实现 return key.split(\'\').reduce((a, b) => { a = ((a << 5) - a) + b.charCodeAt(0); return a & a; }, 0).toString(16); }}

3. 数据库缓存策略

对于结构化数据，可以使用关系型数据库进行缓存管理。

// 数据库缓存实现import relationalStore from \'@ohos.data.relationalStore\';class DatabaseCache { private rdbStore: relationalStore.RdbStore; async initDatabase(): Promise { const config: relationalStore.StoreConfig = { name: \'app_cache.db\', securityLevel: relationalStore.SecurityLevel.S1 }; const sql = `CREATE TABLE IF NOT EXISTS cache_data ( key TEXT PRIMARY KEY, value TEXT, timestamp INTEGER, expiry INTEGER )`; this.rdbStore = await relationalStore.getRdbStore(globalThis.context, config); await this.rdbStore.executeSql(sql); } async set(key: string, value: string, ttl: number = 3600): Promise { const timestamp = Date.now(); const expiry = timestamp + ttl * 1000; const valueBucket: relationalStore.ValuesBucket = { \'key\': key, \'value\': value, \'timestamp\': timestamp, \'expiry\': expiry }; await this.rdbStore.insert(\'cache_data\', valueBucket); } async get(key: string): Promise { const predicates = new relationalStore.RdbPredicates(\'cache_data\'); predicates.equalTo(\'key\', key); const result = await this.rdbStore.query(predicates, [\'value\', \'expiry\']); if (result.rowCount > 0) { const row = await result.goToFirstRow(); const expiry = result.getLong(row, result.getColumnIndex(\'expiry\')); if (Date.now() < expiry) { return result.getString(row, result.getColumnIndex(\'value\')); } else { // 数据已过期，删除 await this.delete(key); } } return null; }}

网络缓存实现方案

1. HTTP 缓存控制

// HTTP 缓存拦截器class HttpCacheInterceptor { private cache: Map = new Map(); async intercept(request: Request): Promise { const cacheKey = this.generateCacheKey(request); // 检查缓存 const cachedResponse = this.getFromCache(cacheKey); if (cachedResponse && !this.isCacheExpired(cachedResponse)) { return cachedResponse.data; } // 发起网络请求 const response = await fetch(request); // 缓存响应 if (this.shouldCache(response)) { this.saveToCache(cacheKey, response, this.getCacheTTL(response)); } return response; } private generateCacheKey(request: Request): string { return `${request.method}:${request.url}:${JSON.stringify(request.headers)}`; } private shouldCache(response: Response): boolean { return response.status === 200 && response.headers.get(\'Cache-Control\') !== \'no-cache\'; } private getCacheTTL(response: Response): number { const cacheControl = response.headers.get(\'Cache-Control\'); if (cacheControl) { const maxAgeMatch = cacheControl.match(/max-age=(\\d+)/); if (maxAgeMatch) { return parseInt(maxAgeMatch[1], 10); } } return 300; // 默认5分钟 }}

2. 图片资源缓存

// 图片缓存组件@Componentstruct CachedImage { @State private imageData: PixelMap | null = null; @State private isLoading: boolean = true; private cacheManager: ImageCacheManager = new ImageCacheManager(); aboutToAppear() { this.loadImage(this.src); } async loadImage(url: string) { // 首先尝试从缓存加载 const cachedImage = await this.cacheManager.getImage(url); if (cachedImage) { this.imageData = cachedImage; this.isLoading = false; return; } // 缓存未命中，从网络加载 try { const response = await fetch(url); const arrayBuffer = await response.arrayBuffer(); const imageSource = image.createImageSource(arrayBuffer); const pixelMap = await imageSource.createPixelMap(); // 缓存图片 await this.cacheManager.cacheImage(url, pixelMap); this.imageData = pixelMap; this.isLoading = false; } catch (error) { console.error(\'Failed to load image:\', error); } } build() { Column() { if (this.isLoading) { LoadingIndicator() } else if (this.imageData) { Image(this.imageData) } } }}

缓存策略与最佳实践

缓存更新策略对比

策略类型实现方式优点缺点适用场景先读缓存先检查缓存，命中则返回，否则请求网络响应速度快数据可能不是最新的对实时性要求不高的数据先读网络先请求网络，成功则更新缓存并返回数据最新网络延迟影响体验对实时性要求高的数据并行策略同时读取缓存和网络，先返回缓存再更新兼顾速度和新鲜度实现复杂大多数场景懒更新缓存过期后仍使用，后台更新用户体验流畅数据可能陈旧可容忍数据延迟的场景

缓存清理机制

// 智能缓存清理策略class SmartCacheCleaner { private static readonly CLEANUP_INTERVAL = 24 * 60 * 60 * 1000; // 24小时 start() { setInterval(() => this.cleanup(), SmartCacheCleaner.CLEANUP_INTERVAL); } async cleanup() { await this.cleanExpiredPreferences(); await this.cleanOldFiles(); await this.optimizeDatabase(); } private async cleanExpiredPreferences(): Promise { const prefs = await preferences.getPreferences(globalThis.context, \'cache_metadata\'); const keys = await prefs.getAllKeys(); for (const key of keys) { const expiry = await prefs.get(key + \'_expiry\', 0); if (Date.now() > expiry) { await prefs.delete(key); await prefs.delete(key + \'_expiry\'); } } } private async cleanOldFiles(): Promise { const cacheDir = globalThis.context.filesDir + \'/cache/\'; const sevenDaysAgo = Date.now() - 7 * 24 * 60 * 60 * 1000; const files = await fs.listFile(cacheDir); for (const file of files) { const stat = await fs.stat(cacheDir + file); if (stat.mtime < sevenDaysAgo) { await fs.unlink(cacheDir + file); } } }}

性能优化与监控

缓存命中率监控

// 缓存性能监控class CachePerformanceMonitor { private hits: number = 0; private misses: number = 0; private totalSize: number = 0; recordHit() { this.hits++; } recordMiss() { this.misses++; } getHitRate(): number { const total = this.hits + this.misses; return total > 0 ? this.hits / total : 0; } // 导出监控数据 exportMetrics(): CacheMetrics { return { hitRate: this.getHitRate(), totalRequests: this.hits + this.misses, cacheSize: this.totalSize, timestamp: Date.now() }; }}interface CacheMetrics { hitRate: number; totalRequests: number; cacheSize: number; timestamp: number;}

总结

Cangjie/HarmonyOS-Examples 项目展示了鸿蒙应用开发中完整的缓存机制实现方案。通过合理的本地缓存和网络缓存策略，开发者可以：

提升应用性能：减少网络请求，加快数据加载速度
优化用户体验：支持离线使用，提供流畅的操作体验
降低服务器压力：合理利用缓存减少不必要的网络请求
节省用户流量：避免重复下载相同资源

在实际开发中，应根据具体业务需求选择合适的缓存策略，并建立完善的缓存监控和清理机制，确保缓存数据的有效性和一致性。

通过本文介绍的缓存实现方案，开发者可以构建出高性能、用户体验优秀的鸿蒙应用，为用户提供更加流畅和可靠的服务。

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考

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