Android的两种数据存储方式分析（一）

Android上常见的数据存储方式有哪些呢？

SharedPreferences这种存储数据的方式我们平时用的都对吗？

怎么使用SQLiteDatabase才是安全的？

带着这些问题，我们今天来深入分析一下SharedPreferences和database这两种Android上常见的数据持久化方式。

一、SharedPreferences

1、Preference和sharedPreferences是什么

Preference在Android上是首选项的意思，主要是指FrameWork上的各种UI组件，我们看一下Preference的各个子类:

preference的子类

它们一般用在PreferenceActivity中，当使用这些组件时，设置在组件中的数据会自动进行保存。
说的更加直白一些，Preference就是应用的设置界面。

SharedPreferences是用来存取Preference中设置的数据的，它是key-value键值对的形式存在，Android 3.0后又增加了StringSet的value形式，可以说SharedPreferences就是用来为Preference做数据持久化的。我们也来看看官方对它的说明：

SharedPreferences说明

从这个官方说明里我们注意到我们平时容易忽略的两点：（1）对于任何一类的preference（实际就是同一个preference name），SharedPreferences是唯一的；（2）SharedPreferences不支持多进程（这个我们接下来也会分析到）。

2、SharedPreferenced的内部实现

对于怎么使用SharedPreferences，我们就不多讨论了，这是Android最基本的一种数据存储方式了，如果你还不知道如何使用它，那你要保持低调了，不要让人知道你是一个Android的程序员，同时赶紧去找资料学习一下吧。

（1）数据存储格式

SharedPreferences的数据是以xml格式存储的；它的存储位置在我们应用程序私有文件目录下的shared_prefs中，每个preference_name会存储一个xml文件；同时，这些数据都是明文存储的，担心数据泄漏的，记得加密后再写入哦。

具体的文件存储目录是：/data/data/${packageName}/shared_prefs/

我们看一下SharedPreferences的get方法接口：

SharedPreferences get方法

从这里可以看出SharedPreferences只支持6种数据类型，分别是boolean，float，int，long，String和StringSet，基本StringSet还是在Android3.0后才加入。我们再来看看存储在xml中是什么样子：

pref文件中的形式

可以看出，xml中的标签也是对应的几个。

（2）数据载入和缓存

SharedPreferences会在第一次打开这个Preference时，会启动一个新进程将整个文件中的内容输入到内存中，并进行缓存，以后再用到这个SharedPreferences时，都使用这一个实例。

我们看一下代码，SharedPreferences只是一个接口，它的真实代码在SharedPreferencesImpl.java中。

context中获取sharedpreferences

获取到SharedPreferences只有这一种方法，即使用PreferenceManager获取，最终也是通过这里，也只有这样，才能在context类中缓存已经载入的SharedPreferences。

获取SharedPreferences的代码

第一个红框，我们看到，context中的静态成员sSharedPrefs用来缓存SP（以后用它来简写SharedPreferences），不过它的第一层key竟然是packageName，不知道是不是为了给插件留的兼容（纯属瞎猜的）；第二个红框，我们看到，如果没有缓存，则会创建一个SP的实例SharedPreferencesImpl，并放入到缓存中。

加载SP数据的过程

启动新线程加载，可能主要是为了考虑它要读文件，但如果用到get方法或edit方法时，又是要等到新线程里把文件读完的，而我们平时使用时，很多时候拿到了SP，直接就要用的，或读或写，所以这个新线程起的不是特别必要，但毕竟给了我们预加载的一个SP的可能。
还要注意一点，SPImpl加载时，默认给的Buffer是16K，所以解析一个SP文件还是比较耗内存的。
还有一点，这里try catch中的异常，并不包括所有的异常，所以，如果这个pref文件出了其它问题，后果是很严重的，基本这个应用程序只能清除数据或重装了。
最后，读到的内容被放到了mMap中加以缓存，使用时可以直接从这个map中拿数据，所以，从SP的数据载入看，它为了提高性能，也是在内存中做了一个SP文件内容的映射。

（3）数据写入

SP的数据写入方式是，通过editor将要存储的数据同步或异步的写入内存，并将整个Pref的内容写回到文件中，我们从代码中一步一步来看：

先补一下SharedPreferencesImpl的源码，大家想看全部内容，可以直接访问：http://www.grepcode.com/file/repo1.maven.org/maven2/org.robolectric/android-all/5.0.0_r2-robolectric-1/android/app/SharedPreferencesImpl.java#SharedPreferencesImpl.%3Cinit%3E%28java.io.File%2Cint%29

获取editor

想了想，还是把edit()的代码贴了出来，因为这里有两个点需要注意和思考，一是，获取到editor之前，必须要等数据加载完成，这个Android的程序员也想把它移除掉，我们觉得可以吗？二是，大家再思考一个问题，SP为什么要通过editor去操作数据呢？为什么不像get方法一样，在SP中加几个put方法直接就搞定了，使用起来还非常的方便？

第一个问题，我觉得可以，毕竟editor只是将要写入数据的一个缓存，等真正去commit时再确认数据是否已经加载完成也是可以的。

第二个问题，我的看法是，SP就是为Preference设计的，用户在设置首选项时，会选择多个后，点击“应用”按钮，让他们一块儿生效，这也符合首选项的操作习惯，而Editor也为了这种场景而存在；同时，Editor还有一个好处，可以攒一堆数据后批量的进行一次写入，提升效率。

Editor Put数据

Editor中put的数据，都临时存放在自己的成员变量mModified中。

Editor的两种数据提交方式

Editor可以通过apply或commit提交数据，两者的区别是，apply是异步提交，不阻塞；commit是同步提交，会阻塞当前线程直到数据写入磁盘完成。注意，apply方法在Android 3.0及以后才支持。

apply方法

apply方法中，目前我们可以忽略绿色框的那些内容，只看红色部分，commitToMemory()方法将editor数据写入内存,enqueueDiskWrite方法将写操作放入队列，由另外的线程去做写入，没有任何阻塞就返回了，这也就是apply没有阻塞的原因。

注意，绿色部分看起来没有什么用处，实际上这个地方隐藏了一个大坑，后面讲到“主线程对SP的依赖”时，会再讲到这一点。

commit方法

我们再来看commit方法，它执行完成apply相同的两步后，开始进行wait，而这个writtenToDiskLatch实际上是一个countDownLatch，写完磁盘后会countDown，这时函数才能返回，所以，commit是阻塞的，尽量不要在主线程commit哦。

commitToMemory()方法

commitToMemory方法也是有不少看点的，首先，提交到内存后返回值是要携带不少信息的，所以这里返回一个对象MemoryCommitResult，以方便把这些信息带到write线程；其次，如果当前有其它editor也在等待写磁盘（mDiskWritesInFlight > 0，大家自己去源码中看这个标志变量的作用吧），则是要把SP中所有的键值对复制一份出来的，这也是一个数据同步的技巧，大家可以学习一下，但是，如果sp中键值对过多，这里复制一份出来是很占内存的，如果写线程阻塞严重，这里复制出来的份数更多，内存占用就更严重啦；三、后面写入内存时会做一定的判断，如果value==null，表示remove，如果value的值跟原值都一样，这个editor是不需要再执行写操作的，即changesMade=false，节省开销。

这里回想一下，我们在这个分析中提到了几个SP关于内存方面需要注意的点？

排队写入的实现

从后两个红框我们看以看出，postWriteRunnable为空，表示是commit过来的，此时会直接执行runnable.run，同步完成；如果非空，表示是apply方法过来的，此时会使用一个singleThreadExecutor这样的单线程池，顺次进行文件写入。

注意，这里的线程池是QueuedWork类中的，为什么不在SP内自己定义呢？为什么SP要跟QueuedWork搅来搅去呢？留着这个疑问吧，一会儿我们仍然在对"主线程的依赖"中揭晓。

写文件

最后再来看一下写入的过程吧，从代码可以看出，Android采取的是先备份，再写入的过程。如果本次写入失败，则删除写的内容，在下次加载时，会加载备份的文件，如果写入成功，则删除备份文件，不得不说，Android考虑的还是比较周全的。

（4）多进程操作SharedPreferences

从SP的官方说明看，SP是不支持多进程的，注意这里说的是进程，不是线程。但我们再看另外一个值

MULTI_PROCESS

这是context中的一个Mode值，从它的说明看，它是为多进程而生，从deprecated看，Android又放弃了它，建议我们有多进程，还是自己用contentProvider来解决吧。有点凌乱，这个值到底还起作用吗？我们还是去看源码吧。

这段代码来自SharedPreferencesImpl中的writeToFile方法

这个是方是SharedPreferencesImpl中唯一使用到mMode的地方，也就是我们从Context中获取SP时传入的mode，从使用来看，它只是设置Pref文件的读取权限，是私有，还是开放，跟Multi_process，没什么关系。

ContextImpl中getSharedPreferences方法中的代码

再看ContextImpl中获取SP时的代码，可以看出，这个mode的作用就是，标识Pref文件可能被其它进程改写了，你再重新reload一次得一下最新数据吧，同步的安全级太低了，难怪Android官方也不建议用了。

所以结论就是，SP不支持多进程。

3、主线程对SharedPreferenced的依赖

SP的apply提供了异步线程操作，那它不应该很安全吗，怎么又跟主线程扯上关系了呢？要弄清楚这个问题，我们还是先了解一下QueuedWork：

ActivityThread中对QueuedWork的调用

从ActivityThread的调用来看，它在处理一个Service启动时会调用到QueuedWork的waitToFinish方法，实际上，我们在ActivityThread代码中搜一下会发现，在pauseActivty，stopActivity中，都有对这个方法的调用，从而我们可以猜测，QueuedWork这个队列中存放的应该是一些关键事务，ActivityThread的looper中处理的很多事件要想继续进行，都必须等待这个队列中的关键事务执行完。

QueuedWork中的waitToFinish方法

从waitToFinish方法中可以看出，它果然是把所有队列中的Runnable拿出来顺次执行一下，更加残酷的是，它还是同步的，可见QueuedWork队列中的任务有多么的关键了。

好，我们再回过头我们SP的Editor中的apply方法：

apply方法中的QueuedWork

在apply时，Editor把commit完成的这个task放入到了QueuedWork队列中，在写入磁盘完成后才移除；从这里可以看出Android对SP的重视程度，SP不写完，Activity,Service的很多操作就必须要等待，而这些操作都在主线程，这也就是为什么apply仍然跟主线程有关系的原因了。

那为什么Android这么重视SP呢？我的猜想是，SP就是为Preference这个首选项而生的，首选项对全局的影响还是很大的，所以必须等待首选项存储完成。

4、sharedPreferences使用注意事项

SP中存放的是一个个的键值对，而我们平时的很多数据就是键值对，所以我们很自然的把它作为我们存储数据的默认方式，从上面的分析来看，这样做还是有不少弊端的，在讲这些弊端前，我们先看看Android官方对SP的使用建议：

Android官方建议

注意“较小”，如果我们存的数据量大，就不要用它啦。

我们来说说SP的弊端吧：

（1）读写速度慢，使用xml格式存储，解析效率本来就低，平时修改任何一个key，都要重写整个文件。

（2）明文存储，太不安全啦。

（3）内存占用高，读写文件内存占用高；高频并发写入时，不断的复制，临时内存会飙升。

（4）如果SP文件损坏，我们无法捕获异常，可能造成应用频繁崩溃。

（5）最最关键的，它会影响到主线程，造成卡顿，甚至造成anr哦。

建议：如果我们有很多值需要保存，改数据库吧，效率会高很多。

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