Android数据库代码优化 - 从SQLite说起

Posted 2020-09-14 Jtag特工

从SQLite说起

如果没有SQLite的基础，我们只是从android封装的SQLite API去学习的话，难免思路会受到限制。所以，我们还是需要老老实实从头开始学习SQLite.
当我们有一身的SQLite武功之后，再去看Android的封装，就能更清楚如何发挥SQLite的特长。

SQLite的核心只有一个c文件，访问的db也存在一个文件当中。所以，我们完全可以把它嵌入到另外一个程序中。

在mac上，可以通过Homebrew来安装。安装之后，我们就可以用sqlite3的API来写代码了。

先来个能编过的sqlite3调用例子吧

我们找个网上找到的最简单的打开关闭SQLite数据库的例子：

#include <stdio.h>
#include <sqlite3.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    sqlite3 *db;
    char *zErrMsg = 0;
    int rc;

    rc = sqlite3_open("contacts.db", &db);

    if (rc)
    {
        fprintf(stderr, "Can't open database: %s\\n", sqlite3_errmsg(db));
        exit(0);
    }
    else
    {
        fprintf(stderr, "Opened database successfully\\n");
    }
    sqlite3_close(db);
}

我们先不管它是什么意思，先编译一下试试：

gcc -o test_sqlite test.c -lsqlite3

然后运行一下吧，需要本地有个叫contacts.db的数据库。

./test_sqlite

输出为：

Opened database successfully

从上面的例子，我们可以学习到两个容易理解的API: sqlite3_open和sqlite3_close.

SQLite3是一个基于VDBE的数据库引擎

有了能运行的环境之后，我们就来看看SQLite数据库引擎的结构吧：

从这张官方图上，我们可以看到，除了工具和测试代码之外，SQLite的核心部分分为三部分：核心，编译器和后端。

核心部分就是对SQL命令的处理的部分，它通过编译器来编译成VDBE（Virtual Database Engine）能执行的代码。
后端是真正对数据库进行操作的部分，包括B-树的查找结构等。

喜欢划重点的同学注意啦，重点来了：调用SQLite3数据库的代码优化的第一个点就是将编译好的字节码保存起来，下次用的时候直接调用。
这么重要的功能，SQLite3 API中当然有提供，这就是后面我们会大量学习使用的sqlite3_prepare和sqlite3_prepare_v2函数。
Android对此也有同样的封装，提供了SQLiteStatement来实现预编译代码的保存。

有同学问了，我的SQL语句并不是一成不变的，语句中的参数经常改变，这样的话，编译出来的代码就没有用了啊？
这在SQLite3的设计中当然是有考虑到的，编译好的语句，是可以支持参数的。我们首先使用sqlite3_prepare_v2编译，然后再通过sqlite3_bind_*函数来绑定参数。下次如果换了参数，先调用sqlite3_reset清除掉绑定信息，然后再重新用sqlite3_bind_*来做绑定新参数，就可以了。

一个调用sqlite3实现数据库操作的功能可以用下面的步骤来套用：
1. 根据业务需求，构造sql语句
2. 调用sqlite3_prepare_v2函数来编译sql语句
3. 如果有参数，调用sqlite3_bind_*函数来绑定参数
4. 调用sqlite3_step函数来执行一次sql操作，直至所有操作都完成
5. 下次再使用第2步编译出来的语句时，调用sqlite3_reset函数清理参数。然后重复第3步的操作
6. 最后，调用sqlite3_finalize来销毁预编译语句

下面我们直接开始实操，首先先举个select的例子。
我们以Android中联系人数据库为例，取其中的calls表的简化版：

CREATE TABLE calls (
_id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
sourceid TEXT,
number TEXT
...
);

虽然字段很多，我们就关注id和号码就好。

如何写查询语句

我们先来一半，我们选_id和number这两列，然后看看返回的数据中是不是两列：
核心代码如下：

    rc = sqlite3_prepare_v2(db, sql_select_caller, -1, &stmt, &tail);

    rc = sqlite3_step(stmt);
    int ncols = sqlite3_column_count(stmt);

    printf("The column counts of calls is:%d\\n", ncols);

    sqlite3_finalize(stmt);

完整版的代码，便于大家实验：

#include <stdio.h>
#include <sqlite3.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    sqlite3 *db;
    char *zErrMsg = 0;
    int rc;
    const char *sql_select_caller = "select _id, number from calls";
    sqlite3_stmt *stmt;
    const char *tail;

    rc = sqlite3_open("contacts.db", &db);

    if (rc)
    {
        fprintf(stderr, "Can't open database: %s\\n", sqlite3_errmsg(db));
        exit(0);
    }
    else
    {
        fprintf(stderr, "Opened database successfully\\n");
    }

    //select _id, number from calls
    rc = sqlite3_prepare_v2(db, sql_select_caller, -1, &stmt, &tail);

    rc = sqlite3_step(stmt);
    int ncols = sqlite3_column_count(stmt);

    printf("The column counts of calls is:%d\\n", ncols);

    sqlite3_finalize(stmt);

    sqlite3_close(db);
}

下面我们直接调用sqlite3_step去读每一条记录，增加下面一段：

    while(rc == SQLITE_ROW){
        printf("calls ID=%d,\\t",sqlite3_column_int(stmt,0));
        printf("number=%s\\n",sqlite3_column_text(stmt,1));
        rc = sqlite3_step(stmt);
    }

如果sqlite3_step返回的结果是SQLITE_ROW，说明这一次执行取到了一条符合条件的记录。每次取一条记录。

完整代码如下：

#include <stdio.h>
#include <sqlite3.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    sqlite3 *db;
    char *zErrMsg = 0;
    int rc;
    const char *sql_select_caller = "select _id, number from calls";
    sqlite3_stmt *stmt;
    const char *tail;

    rc = sqlite3_open("contacts.db", &db);

    if (rc)
    {
        fprintf(stderr, "Can't open database: %s\\n", sqlite3_errmsg(db));
        exit(0);
    }
    else
    {
        fprintf(stderr, "Opened database successfully\\n");
    }

    //select _id, number from calls
    rc = sqlite3_prepare_v2(db, sql_select_caller, -1, &stmt, &tail);

    rc = sqlite3_step(stmt);
    int ncols = sqlite3_column_count(stmt);

    printf("The column counts of calls is:%d\\n", ncols);

    while (rc == SQLITE_ROW)
    {
        printf("calls ID=%d,\\t", sqlite3_column_int(stmt, 0));
        printf("number=%s\\n", sqlite3_column_text(stmt, 1));
        rc = sqlite3_step(stmt);
    }

    sqlite3_finalize(stmt);

    sqlite3_close(db);
}

输出如下例：

The column counts of calls is:2
calls ID=1, number=18600009876
calls ID=2, number=18600019876
calls ID=3, number=18600029876
calls ID=4, number=18600039876
calls ID=5, number=18600049876
calls ID=6, number=18600059876
calls ID=7, number=18600069876
calls ID=8, number=18600079876
calls ID=9, number=18600089876
calls ID=10,    number=18600099876

如何写非查询语句

上面的例子是针对查询语句的，我们再举个非查询语句的例子。比如我们试个插入的例子。

void insert_item(sqlite3 *db)
{
    const char *sql_insert_sample = "insert or ignore into calls (_id,number) values (?1,?2);";
    sqlite3_stmt *stmt = NULL;
    const char *tail = NULL;

    int rc = sqlite3_prepare_v2(db, sql_insert_sample, -1, &stmt, &tail);

    sqlite3_bind_int(stmt, 1, 1000);
    sqlite3_bind_text(stmt, 2, "01084993677", 11, NULL);

    rc = sqlite3_step(stmt);

    if (rc == SQLITE_DONE)
    {
        printf("Last inserted row id=%ld\\n", (long)sqlite3_last_insert_rowid(db));
    }
    else
    {
        printf("Insert failed!");
    }

    sqlite3_finalize(stmt);
}

输出如下：

Last inserted row id=0

小结

上面，我们就查询和非查询两种情况，学习了如何使用SQLite3的API。
剩下的工作主要就是构造SQL语句以及处理返回结果了。