MMKV-Android中的存储框架

Posted 2022-03-23 木白星枝

一.mmkv的使用操作代码

重点主要是第一章的1，2，3，4会操作就行，后面的可以不懂/xk 

 1.首先需要引入mmkv包，在buil.gradle中添加如下内容：

implementation 'com.tencent:mmkv-static:1.2.7'

2.然后需要在自定义Application中添加初始化内容：

MMKV.initialize(this);

3.自定义mmkv对象

MMKV mmkv2 = MMKV.mmkvWithID("id");

MMKV默认是支持单进程的，如果业务需要多进程访问，需要在初始化的时候添加多进程模式参数：MMKV.MULTI_PROCESS_MODE

MMKV mmkv3 = MMKV.mmkvWithID("myId",MMKV.MULTI_PROCESS_MODE);//多进程同步支持

4.存储方法

//1.添加或者更新数据
//可以通过 encode() 方式存储数据也可以使用和 SharedPreferences 相同的 put() 方式存储数据；
kv.encode("name", "阿策小和尚");
kv.putInt("sex", 0);

//2.获取数据，同样可以采用 decodeXXX() 或 getXXX() 获取数据；
//获取boolean类型数据
boolean bValue = kv.decodeBool("bool");
kv.getString("address", "");

//3.删除数据，移除指定的key
kv.remove("bool");//remove函数调用removeValueForKey方法
kv.removeValueForKey("bool");
System.out.println("bool: " + kv.decodeBool("bool"));
// 移除一组key
kv.removeValuesForKeys(new String[]"int", "long");
String s1=Arrays.toString(kv.allKeys());
//kv.allKeys()方法获取数组返回所有的key，Arrays.toString方法把数组内容打印出来
//查询是否有这个键值对
boolean hasBool = kv.containsKey("bool");

//4.与SharedPreferences 一样，remove() 清除一条数据，clear() 清空全部数据；
kv.clear();

如果需要存取对象，可以用存取对象json字符串的方法，将对象转成json存，取出json转回对象。

5.文件存放位置

MMKV 默认把文件存放在$(FilesDir)/mmkv/目录。你可以在 MMKV初始化时自定义根目录：

String dir = getFilesDir().getAbsolutePath() + "/mmkv";
String rootDir = MMKV.initialize(dir);

6.mmkv还可以把SP的数据迁移出来

MMKV可以调用importFromSharedPreferences方法进行SP的数据迁移，示例代码如下：
MMKV实现了SharedPreferences，Editor两个接口，所以在迁移之后SP的操作代码可以不用更改。

MMKV kv = MMKV.mmkvWithID("myData");
SharedPreferences olderData = App.getInstance().getSharedPreferences("myData", MODE_PRIVATE);
kv.importFromSharedPreferences(olderData);
olderData.edit().clear().apply();    //删除其中的所有数据

二.SharedPreferences

1.先讲一下SharedPreferences，通过key/value (键值对)的形式将数据保存在XML文件中，但是有些不能跨进程等问题。所以我们这里就不使用他了，使用mmkv来存储，所有我们后面着重介绍一下mmkv。

三.mmkv详解

1.mmkv介绍

MMKV 分别代表的是 Memory Mapping Key Value（内存映射键值），是基于 mmap 内存映射的 key-value 组件，底层序列化/反序列化使用 protobuf 实现，性能高，稳定性强，能够很好的取代SP存储。是目前微信正在使用的轻量级存储框架；在 android / macOS / Win32 / POSIX 多个平台一并开源；

2.mmkv优势

(1)数据格式及更新范围优化：SharedPreferences 采用 xml 数据存储，每次读写操作都会全局更新；mmkv采用 protobuf 数据存储,对数值进行编码/解码，更紧密，支持局部更新.

(2)文件耗时操作优化：mmkv使用mmap与文件保持内存同步，采用 MMap 内存映射的方式取代 I/O 操作，使用 0拷贝技术提高更新速度，实现最佳性能。

(3)多进程并发:MMKV支持进程之间的并发读写访问。

(4)易于使用的:你可以随时使用mmkv。所有的更改都会立即保存，不需要同步，也不需要apply调用。

(5)小。少数几个文件:MMKV包含进程锁、编码/解码帮助程序和mmap逻辑等等。很整洁。大约60K的二进制大小:MMKV在每个架构上增加了大约60K的应用程序大小，而压缩(apk)时增加的就少多了。

(6)跨进程状态同步：SharedPreferences 为了线程安全不支持跨进程状态同步；MMKV 通过 CRC 校验 和文件锁 flock 实现跨进程状态更新；

（7）相比于替代SP的优点与需求：数据加密，多进程共享，匿名内存，效率更高。

3.MMKV 原理

（1）内存准备：通过 mmap 内存映射文件，提供一段可供随时写入的内存块，App 只管往里面写数据，由操作系统负责将内存回写到文件，不必担心 crash 导致数据丢失。
（2）数据组织：数据序列化方面我们选用 protobuf 协议，pb 在性能和空间占用上都有不错的表现。
（3）写入优化：考虑到主要使用场景是频繁地进行写入更新，我们需要有增量更新的能力。我们考虑将增量 kv 对象序列化后，append 到内存末尾。
（4）空间增长：使用 append 实现增量更新带来了一个新的问题，就是不断 append 的话，文件大小会增长得不可控。我们需要在性能和空间上做个折中。

4.Memory Mapping 内存映射

Memory Mapping 简称 mmap 是一种内存映射文件的方法，即将磁盘上文件的一部分或整个文件或者其它对象映射到进程(应用程序)的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对应关系，从而应用程序可以用访问内存的方式访问磁盘文件；

由此可见，mmap的优势很明显了，因为进行了内存映射，进程就可以采用指针的方式读写操作内存,系统会自动回写脏页面到对应的文件磁盘上，操作内存相当于操作文件，无需开启新的线程，内核空间对这段区域的修改也直接反映用户空间，从而可以实现不同进程间的文件共享。相较于 I/O 对文件的读写操作只需要从磁盘到用户主存的一次数据拷贝过程，减少了数据的拷贝次数，提高了文件的操作效率；同时 mmap只需要提供一段内存，只需要关注往内存文件中读写操作即可，在操作系统内存不足或进程退出时自动写入文件中,由操作系统负责将内存回写到文件，不必担心 crash 导致数据丢失。

当然，mmap也有自身的劣势，因为 mmap需要提供一度长度的内存块，其映射区的长度默认是一页，即 4kb，当存储的文件内容较少时可能会造成空间的浪费；

4.Protocol Buffers 编码结构

Protocol Buffers 简称 protobuf是 Google 出品的一种可扩展的序列化数据的编码格式,是 Google 开发的一种协议，允许对结构化数据进行序列化和反序列化，不仅仅是一种消息格式，它还是一组用于定义和交换这些消息的规则和工具。主要用于通信协议和数据存储等；利用 varint 原理(一种变长的编码方式，值越小的数字，使用的字节越少)压缩数据以后，二进制数据非常紧凑；

谷歌开发它的目的是提供一种比 XML更好的方式来进行系统间通信。该协议甚至超越了JSON，具有更好的性能，更好的可维护性和更小的尺寸。

protobuf 采用了 TLV(TAG-Length-Value) 的编码格式，减少了分隔符的使用，编码更为紧凑；

 protobuf 在更新文件时，虽然也不方便局部更新，但是可以做增量更新，即不管之前是否有相同的 key，一旦有新的数据便添加到文件最后，待最终文件读取时，后面新的数据会覆盖之前老旧的数据；

当添加新的数据时文件大小不够了，需要全量更新，此时需要将 Map 中数据按照 MMKV 方式序列化，滤重后保存需要的字节数，根据获取的字节数与文件大小进行比较；若保存后的文件大小可以添加新的数据时直接添加在最后面，若保存后的文件大小还是不足以添加新的数据时，此时需要对 protobuf * 2 扩容；

protobuf 功能简单，作为二进制存储，可读性较差；同时无法表示复杂的概念，通用性相较于 xml 较差；这也是 protobuf 的不足之处；

5.flock 文件锁 + CRC 校验

SharedPreferences 因为线程安全不支持在多进程中进行数据更新；而 MMKV 通过 flock 文件锁和 CRC 校验支持多进程的读写操作；

小菜简单理解，MMKV 在进程 A 中更新了数据，在进程 B 中获取当前数据时会先通过 CRC 文件校验看文件是否有过更新，若没更新直接读取，若已更新则重新获取文件内容在进行读取；

而为了防止多个进程同时对文件进行写操作，MMKV 采用了文件锁 flock 方式来保证同一时间只有一个进程对文件进行写操作；

文件锁，优点是天然 robust，缺点是不支持递归加锁，也不支持读写锁升级/降级，需要自行实现。