MMKV：微信团队开源的轻量级存储方案

亦凉 2023-01-14 05:52 100阅读 0赞

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# 目录 #

*  定义
 *  优点
 *  出现的意义
 *  原理

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# 定义 #

*  基于 mmap 内存映射的 key-value 存储组件
 *  是一个类似于SharedPreferences的轻量级存储方案
 *  **微信团队开源**

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# 优点 #

*  操作灵活、安全性高：通过 mmap 内存映射文件，提供了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；
 *  空间占存少、数据量精简：底层序列化/反序列化使用 protobuf 实现，以最少的数据量能表示最多的信息
 *  性能高：增量更新，避免每次进行相对增量来说大数据量的全量写入。

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# 出现的意义 #

MMKV的出现是为了替代SharedPreferences的轻量级存储解决方案。SharedPreferences需要被替换的原因主要是存在下述问题：

## 1. 读写效率低 ##

主要原因是其本身的读写方式导致的：

*  读写方式：I/O
 *  数据格式：xml
 *  写入方式：全量更新

即每当需要更新一项数据，SharedPreferences的整个读写过程都是：将**所有数据**转化成xml格式 -> 通过I/O方式写入

## 2. 容易导致ANR ##

主要是由于同步提交(commit)、异步提交(Apply) 和 获取数据getXX()导致的。

/*
     * 1. 同步提交commit
     * commit提交是同步的，直到磁盘操作成功后才会完成
     * 所以当数据量比较大时，使用commit很可能引起ANR
     */
      public boolean commit() {
        MemoryCommitResult mcr = commitToMemory();
        SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(mcr, null);
        try {
            mcr.writtenToDiskLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            return false;
      }
    
      /*
       * 回调的时机：
       * 1. commit是在内存和硬盘操作均结束时回调
       * 2. apply是内存操作结束时就进行回调
       */
       notifyListeners(mcr);
       return mcr.writeToDiskResult;
    
    }
    
    /*
     * 2. 异步提交apply
     * 当数据量比较大时，使用apply也可能引起ANR
     */
      public void apply() {
          final long startTime = System.currentTimeMillis();
    
          final MemoryCommitResult mcr = commitToMemory();
          final Runnable awaitCommit = new Runnable() {
                  @Override
                  public void run() {
    
                      // 启用等待
                      mcr.writtenToDiskLatch.await(); 
                      ......
                  }
              };
    
          // 将 awaitCommit 添加到队列 QueuedWork 中
          QueuedWork.addFinisher(awaitCommit);
    
          Runnable postWriteRunnable = new Runnable() {
                  @Override
                  public void run() {
                      awaitCommit.run();
                      QueuedWork.removeFinisher(awaitCommit);
                  }
              };
          // 将写入任务加入到队列中，而写入任务在一个线程中执行
          SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(mcr, postWriteRunnable);
    
          // 为了保证异步任务及时完成，当生命周期处于 handleStopService() 、handlePauseActivity() 、handleStopActivity()时会调用QueuedWork.waitToFinish() 会等待写入任务执行完毕
          // waitToFinish() ：会一直等待写入任务执行完毕，其它什么都不做。
          // 当有很多写入任务，会依次执行；当文件很大时，效率很低，则容易造成 ANR
          public static void waitToFinish() {
          Runnable toFinish;
          while ((toFinish = sPendingWorkFinishers.poll()) != null) {
              toFinish.run(); 
          }
    
    /*
     * 3. 获取数据getXX()
     * 所有 getXXX() 方法都是同步的，在主线程调用 get 方法，必须等待 SP 加载完毕，也有可能导致ANR
     */
    
      // 使用getSharedPreferences() 最终会调用SharedPreferencesImpl#startLoadFromDisk()开启一个线程异步读取数据
      new Thread("SharedPreferencesImpl-load") {
          public void run() {
              loadFromDisk();
          }
      }.start();
    
      // 当我们正在读取一个比较大的数据，还没读取完，接着调用 getXXX()。
      public String getString(String key, @Nullable String defValue) {
        synchronized (mLock) {
            awaitLoadedLocked();
            String v = (String)mMap.get(key);
            return v != null ? v : defValue;
        }
    }
      // 在同步方法内调用了wait()，会一直等待 getSharedPreferences() 开启的线程读取完数据才能继续往下执行
      // 如果读取一个大的文件，也很大可能会造成ANR
      private void awaitLoadedLocked() {
          while (!mLoaded) {
              try {
                  mLock.wait();
              } catch (InterruptedException unused) {
              }
          }
      }
    
    }

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# MMKV原理 #

## 1. 读写方式：内存映射MMAP ##

MMKV基于内存映射MMAP，下面主要介绍内存映射相关内容：

### 1.1 定义 ###

Linux通过将一个虚拟内存区域与一个磁盘上的对象关联起来，以初始化这个虚拟内存区域的内容，这个过程称为内存映射（memory mapping）

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关于内存映射更加详细的介绍，可以看：[操作系统：图文详解 内存映射][Link 1]

### 1.2 读写原理 ###

*  对文件进行mmap后，会在进程的虚拟内存分配地址空间 & 创建映射关系
 *  实现映射关系后，就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写到对应的文件磁盘上。

### 1.3 优势 ###

*  减少数据拷贝次数：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；
 *  操作数据速度快：使用逻辑内存对磁盘文件进行映射，操作内存就相当于操作文件，不需要开启线程，和操作内存的速度一样快；  
    MMAP提供一段可供随时写入的内存块，App 只管往里面写数据，由操作系统如内存不足、进程退出等时候负责将内存回写到文件，不必担心 crash 导致数据丢失
 *  操作灵活、安全性高：通过 mmap 内存映射文件，提供了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. 数据存储方式：Protobuf ##

MMKV的序列化/反序列化使用 protobuf 实现，其采用了以 T - V 方式对数据进行二进制数据流存储，空间占存少、数据量精简，能以最少的数据量能表示最多的信息。

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关于Protobuf更加详细的介绍，可以看：[快来看看Google出品的Protocol Buffer，别只会用Json和XML了][Google_Protocol Buffer_Json_XML]

## 3. 写入方式 ##

因为序列化/反序列化使用 protobuf 实现，在更新数据的时候，只需将数据追加在前数据后，效率更高，可实现 **增量更新**。

至此，关于微信团队开源的轻量级存储方案：MMKV 讲解完毕。

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# 总结 #

本文全面介绍了MMKV的相关知识，接下来的文章，我将继续讲解MMKV相关知识，感兴趣的读者可以继续关注Carson带你学Android开源库系列文章：

> [Carson带你学Android：主流开源图片加载库对比(UIL、Picasso、Glide、Fresco)][Carson_Android_UIL_Picasso_Glide_Fresco]  
> [Carson带你学Android：主流开源网络请求库对比(Volley、OkHttp、Retrofit)][Carson_Android_Volley_OkHttp_Retrofit]  
> [Carson带你学Android：网络请求库Retrofit使用教程][Carson_Android_Retrofit]  
> [Carson带你学Android：网络请求库Retrofit源码分析][Carson_Android_Retrofit 1]  
> [Carson带你学Android：图片加载库Glide使用教程][Carson_Android_Glide]  
> [Carson带你学Android：图片加载库Glide源码分析][Carson_Android_Glide 1]  
> [Carson带你学Android：淘宝、天猫都在用的UI框架，赶紧用起来吧！][Carson_Android_UI]

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[Carson_Android_UIL_Picasso_Glide_Fresco]: https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/51939774
[Carson_Android_Volley_OkHttp_Retrofit]: https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/52171976
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