??????SharedPreferences 作為輕量級存儲在 Android 應(yīng)用中是必不可少的，但依舊存在較大的優(yōu)化空間，小菜在做性能優(yōu)化時嘗試了新的利器 騰訊 MMKV，小菜今天按如下腦圖順序嘗試學習和簡單分析一下；
SharedPreferences
1. SharedPreferences 基本介紹
??????SharedPreferences 是一種輕量級存儲方式，以 key-value 方式存儲在本地 xml 文件中；其持久化的本質(zhì)就是在在本地磁盤記錄一個 xml 文件；
public interface SharedPreferences {
public interface OnSharedPreferenceChangeListener {
void onSharedPreferenceChanged(SharedPreferences sharedPreferences, String key);
}
void registerOnSharedPreferenceChangeListener(OnSharedPreferenceChangeListener listener);
void unregisterOnSharedPreferenceChangeListener(OnSharedPreferenceChangeListener listener);
Editor edit();
public interface Editor {
Editor putString(String key, @Nullable String value);
Editor putStringSet(String key, @Nullable Set<String> values);
...
Editor remove(String key);
Editor clear();
boolean commit();
void apply();
}
}
??????簡單分析源碼可得，SharedPreferences 只是一個接口，SharedPreferencesImpl 為具體的實現(xiàn)類，通過 ContextImpl 中 getSharedPreferences() 獲取對象；
2. SharedPreferences 初始化
SharedPreferences sp = getSharedPreferences(Constants.SP_APP_CONFIG, MODE_PRIVATE);
??????SharedPreferences 的通過 getSharedPreferences() 初始化創(chuàng)建一個對象；其中 MODE 為文件操作類型；MODE_PRIVATE 為本應(yīng)用私有的，其他 app 不可訪問的；MODE_APPEND 也為應(yīng)用私有，但是新保存的數(shù)據(jù)放置在文件最后，不會替換之前已有的 key-value；MODE_WORLD_READABLE/WRITEABLE 為其他文件是否可以支持讀寫操作；常用的還是 MODE_PRIVATE 方式；
@Override
public SharedPreferences getSharedPreferences(String name, int mode) {
if (mPackageInfo.getApplicationInfo().targetSdkVersion < Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
if (name == null) { name = "null"; }
}
File file;
synchronized (ContextImpl.class) {
if (mSharedPrefsPaths == null) {
// TAG 01
mSharedPrefsPaths = new ArrayMap<>();
}
file = mSharedPrefsPaths.get(name);
if (file == null) {
file = getSharedPreferencesPath(name);
mSharedPrefsPaths.put(name, file);
}
}
return getSharedPreferences(file, mode);
}
@Override
public SharedPreferences getSharedPreferences(File file, int mode) {
SharedPreferencesImpl sp;
synchronized (ContextImpl.class) {
// TAG 02
final ArrayMap<File, SharedPreferencesImpl> cache = getSharedPreferencesCacheLocked();
sp = cache.get(file);
if (sp == null) {
checkMode(mode);
if (getApplicationInfo().targetSdkVersion >= android.os.Build.VERSION_CODES.O) {
if (isCredentialProtectedStorage() && !getSystemService(UserManager.class).isUserUnlockingOrUnlocked(UserHandle.myUserId())) {
throw new IllegalStateException("SharedPreferences in credential encrypted storage are not available until after user is unlocked");
}
}
// TAG 03
sp = new SharedPreferencesImpl(file, mode);
cache.put(file, sp);
return sp;
}
}
if ((mode & Context.MODE_MULTI_PROCESS) != 0 ||
getApplicationInfo().targetSdkVersion < android.os.Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB) {
sp.startReloadIfChangedUnexpectedly();
}
return sp;
}
??????小菜在源碼處注明了幾個 TAG 需要注意的地方；
TAG 01: 在根據(jù) name 查詢文件時，SharedPreferences 使用了 ArrayMap，相較于 HashMap 更便捷，更節(jié)省空間；
TAG 02: 在創(chuàng)建生成 SharedPreferences 時，通過 cache 來防止同一個 SharedPreferences 被重復(fù)創(chuàng)建；
TAG 03: SharedPreferencesImapl 為具體的實現(xiàn)類，初始化時開啟新的 I/O 線程讀取整個文件 startLoadFromDisk()，進行 xml 解析，存入內(nèi)存 Map 集合中；
SharedPreferencesImpl(File file, int mode) {
mFile = file;
mBackupFile = makeBackupFile(file);
mMode = mode;
mLoaded = false;
mMap = null;
mThrowable = null;
startLoadFromDisk();
}
private void startLoadFromDisk() {
synchronized (mLock) { mLoaded = false; }
new Thread("SharedPreferencesImpl-load") {
public void run() { loadFromDisk(); }
}.start();
}
3. SharedPreferences 編輯提交
// 編輯數(shù)據(jù)
Editor editor = sp.edit();
editor.putString("name", "阿策小和尚");
// 提交數(shù)據(jù)
editor.apply();
// 獲取數(shù)據(jù)
Editor editor = sp.edit();
editor.getString("name", "");
??????Editor 是用于編輯 SharedPreferences 內(nèi)容的接口，EditorImpl 為具體的實現(xiàn)類；putXXX() 編輯后的數(shù)據(jù)保存在 Editor 中，commit()/apply() 后才會更新到 SharedPreferences；
@Nullable
public String getString(String key, @Nullable String defValue) {
synchronized (mLock) {
awaitLoadedLocked();
String v = (String)mMap.get(key);
return v != null ? v : defValue;
}
}
@GuardedBy("mLock")
private void awaitLoadedLocked() {
if (!mLoaded) {
BlockGuard.getThreadPolicy().onReadFromDisk();
}
while (!mLoaded) {
try {
mLock.wait();
} catch (InterruptedException unused) {
}
}
if (mThrowable != null) {
throw new IllegalStateException(mThrowable);
}
}
??????getXXX() 獲取數(shù)據(jù)時根據(jù) mLoaded 文件是否讀取完成判斷，若未讀取完成 awaitLoadedLocked() 會被阻塞，此時在 UI 主線程中進行使用時就可有可能會造成 ANR；
@Override
public void apply() {
final long startTime = System.currentTimeMillis();
final MemoryCommitResult mcr = commitToMemory();
final Runnable awaitCommit = new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
mcr.writtenToDiskLatch.await();
} catch (InterruptedException ignored) {
}
}
};
QueuedWork.addFinisher(awaitCommit);
Runnable postWriteRunnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
awaitCommit.run();
QueuedWork.removeFinisher(awaitCommit);
}
};
SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(mcr, postWriteRunnable);
notifyListeners(mcr);
}
??????Editor 通過 commit() 和 apply() 提交更新到 SharedPrefenences；兩者的區(qū)別很明顯，apply() 通過線程進行異步處理，如果任務(wù)完成則從隊列中移除 QueuedWork.removeFinisher，無法獲取提交的結(jié)果；commit 是同步更新，使用時會阻塞主線程，因為是同步提交，可以獲取 Boolean 狀態(tài)的提交狀態(tài)，進而判斷是否提交成功；
4. SharedPreferences 問題與優(yōu)化
??????SharedPreferences 雖因其便利性而應(yīng)用廣泛，但也存在一些弊端；
Q1: 編輯 get()/put() 時均會涉及到互斥鎖和寫入鎖，并發(fā)操作時影響性能；
A1: 讀寫操作都是針對的 SharedPreferences 對象，可適當拆分文件或降低訪問頻率等；
Q2: 使用時出現(xiàn)卡頓引發(fā) GC 或 ANR；
A2:
- 不要存放大數(shù)據(jù)類型的 key-value 避免導(dǎo)致一直在內(nèi)存中無法釋放；
- 盡量避免頻繁讀寫操作；
- 盡量減少 apply() 次數(shù)，每次都會新建一個 EditorImpl 對象，可以批量處理統(tǒng)一提交；
Q3: 不能跨進程通信，不能保證更新本地數(shù)據(jù)后被另一個進程所知；
A3: 可以借助 ContentProvider 來在多進程中更新數(shù)據(jù)；
MMKV
1. MMKV 基本介紹
??????正因為 SharedPreferences 還有很大的優(yōu)化空間，因為我們才會嘗試其他存儲框架；其中 騰訊 MMKV 得到很多人的支持；
??????MMKV 分別代表的是 Memory Mapping Key Value，是基于 mmap 內(nèi)存映射的 key-value 組件，底層序列化/反序列化使用 protobuf 實現(xiàn)，性能高，穩(wěn)定性強；官網(wǎng) Wiki 介紹的優(yōu)勢很明顯，是目前微信正在使用的輕量級存儲框架；在 Android / macOS / Win32 / POSIX 多個平臺一并開源；
2. MMKV 優(yōu)勢
??????小菜從如下幾個角度簡單分析一下 MMKV 的優(yōu)勢；
a. 數(shù)據(jù)格式及更新范圍優(yōu)化；
??????SharedPreferences 采用 xml 數(shù)據(jù)存儲，每次讀寫操作都會全局更新；MMKV 采用 protobuf 數(shù)據(jù)存儲，更緊密，支持局部更新
b. 文件耗時操作優(yōu)化；
??????MMKV 采用 MMap 內(nèi)存映射的方式取代 I/O 操作，使用 0拷貝技術(shù)提高更新速度；
c. 跨進程狀態(tài)同步；
??????SharedPreferences 為了線程安全不支持跨進程狀態(tài)同步；MMKV 通過 CRC 校驗 和文件鎖 flock 實現(xiàn)跨進程狀態(tài)更新；
d. 應(yīng)用便捷性，較好的兼容性；
??????MMKV 使用方式便捷，與 SharedPreferences 基本一致，遷移成本低；
2.1 Memory Mapping 內(nèi)存映射
??????Memory Mapping 簡稱 MMap 是一種將磁盤上文件的一部分或整個文件映射到應(yīng)用程序地址空間的一系列地址機制，從而應(yīng)用程序可以用訪問內(nèi)存的方式訪問磁盤文件；
??????由此可見，MMap 的優(yōu)勢很明顯了，因為進行了內(nèi)存映射，操作內(nèi)存相當于操作文件，無需開啟新的線程，相較于 I/O 對文件的讀寫操作只需要從磁盤到用戶主存的一次數(shù)據(jù)拷貝過程，減少了數(shù)據(jù)的拷貝次數(shù)，提高了文件的操作效率；同時 MMap 只需要提供一段內(nèi)存，只需要關(guān)注往內(nèi)存文件中讀寫操作即可，在操作系統(tǒng)內(nèi)存不足或進程退出時自動寫入文件中；
??????當然，MMap 也有自身的劣勢，因為 MMap 需要提供一度長度的內(nèi)存塊，其映射區(qū)的長度默認是一頁，即 4kb，當存儲的文件內(nèi)容較少時可能會造成空間的浪費；
2.2 Protocol Buffers 編碼結(jié)構(gòu)
??????Protocol Buffers 簡稱 protobuf，是 Google 出品的一種可擴展的序列化數(shù)據(jù)的編碼格式，主要用于通信協(xié)議和數(shù)據(jù)存儲等；利用 varint 原理(一種變長的編碼方式，值越小的數(shù)字，使用的字節(jié)越少)壓縮數(shù)據(jù)以后，二進制數(shù)據(jù)非常緊湊；
??????protobuf 采用了 TLV(TAG-Length-Value) 的編碼格式，減少了分隔符的使用，編碼更為緊湊；
??????protobuf 在更新文件時，雖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，一旦有新的數(shù)據(jù)便添加到文件最后，待最終文件讀取時，后面新的數(shù)據(jù)會覆蓋之前老舊的數(shù)據(jù)；
??????當添加新的數(shù)據(jù)時文件大小不夠了，需要全量更新，此時需要將 Map 中數(shù)據(jù)按照 MMKV 方式序列化，濾重后保存需要的字節(jié)數(shù)，根據(jù)獲取的字節(jié)數(shù)與文件大小進行比較；若保存后的文件大小可以添加新的數(shù)據(jù)時直接添加在最后面，若保存后的文件大小還是不足以添加新的數(shù)據(jù)時，此時需要對 protobuf * 2 擴容；
??????protobuf 功能簡單，作為二進制存儲，可讀性較差；同時無法表示復(fù)雜的概念，通用性相較于 xml 較差；這也是 protobuf 的不足之處；
2.3 flock 文件鎖 + CRC 校驗
??????SharedPreferences 因為線程安全不支持在多進程中進行數(shù)據(jù)更新；而 MMKV 通過 flock 文件鎖和 CRC 校驗支持多進程的讀寫操作；
??????小菜簡單理解，MMKV 在進程 A 中更新了數(shù)據(jù)，在進程 B 中獲取當前數(shù)據(jù)時會先通過 CRC 文件校驗看文件是否有過更新，若沒更新直接讀取，若已更新則重新獲取文件內(nèi)容在進行讀??；
??????而為了防止多個進程同時對文件進行寫操作，MMKV 采用了文件鎖 flock 方式來保證同一時間只有一個進程對文件進行寫操作；
3. MMKV 應(yīng)用與注意
??????MMKV 的應(yīng)用非常簡單，根據(jù)官網(wǎng)集成即可：
- Maven 倉庫引入 mmkv；
implementation 'com.tencent:mmkv-static:1.2.2'
- 初始化；
MMKV.initialize(this);
- 根據(jù)文件名稱創(chuàng)建對應(yīng)存儲文件；建議設(shè)置 MMKV 為全局實例，方便統(tǒng)一處理；
// 默認文件名
MMKV kv = MMKV.defaultMMKV();
// 指定文件名
MMKV kv = MMKV.mmkvWithID(Constants.SP_APP_CONFIG);
- 可以通過 encode() 方式存儲數(shù)據(jù)也可以使用和 SharedPreferences 相同的 put() 方式存儲數(shù)據(jù)；
kv.encode("name", "阿策小和尚");
kv.encode("age", 18);
kv.putString("address", "北京市海淀區(qū)");
kv.putInt("sex", 0);
- 同樣可以采用 decodeXXX() 或 getXXX() 獲取數(shù)據(jù)；
kv.decodeString("name", "");
kv.decodeInt("age", -1);
kv.getString("address", "");
kv.getInt("sex", -1);
- 與 SharedPreferences 一樣，remove() 清除一條數(shù)據(jù)，clear() 清空全部數(shù)據(jù)；
kv.remove();
kv.clear();
- 對于應(yīng)用中已存在 SharedPreferences 時，MMKV 提供了一鍵轉(zhuǎn)換為 MMKV 方式；
MMKV mmkv = MMKV.mmkvWithID(Constants.SP_APP_CONFIG);
SharedPreferences sp = context.getSharedPreferences(mid, Context.MODE_PRIVATE);
mmkv.importFromSharedPreferences(sp);
sp.edit().clear().commit();
??????小菜對于 SharedPreferences 和 MMKV 的底層源碼還不夠深入，如有錯誤，請多多指導(dǎo)！
來源： 阿策小和尚
