Android DataStore：安全存储和轻松管理数据

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一、导读

我们继续总结学习Java基础知识，温故知新。

二、概览

DataStore 是一种用于 Android 应用程序数据存储的新的推荐方式。
它是在 Android Jetpack 组件中引入的，旨在替代 SharedPreferences，并提供更强大、易于使用的 API。

DataStore 基于 Kotlin 协程和 Flow 构建而成，提供了一种类型安全且异步的数据存储解决方案。
相比于 SharedPreferences，DataStore 具有以下优点：

异步操作：DataStore 提供了异步的读写操作，避免了阻塞主线程的问题。这使得在读取和写入数据时，应用程序可以更好地保持响应性能。
类型安全：DataStore 支持使用协议缓冲区（Protocol Buffers）来定义数据模型，这样可以确保在编译时进行类型检查。数据模型的更改不会导致运行时错误，而是在编译时进行检测。
支持多种数据类型：DataStore 支持存储不同类型的数据，包括原始类型、对象或自定义类。
数据一致性：DataStore 提供了一致性和安全性保证，保证在多个写入操作中的数据一致性。
流式数据访问：DataStore 支持使用流（Flow）来访问数据，使得可以轻松地观察数据的变化并进行相应的更新。

DataStore 提供了两个主要的实现方式：PreferencesDataStore 和 ProtoDataStore。
PreferencesDataStore 适用于存储简单的数据类型，使用键值对来存储数据。
ProtoDataStore 则使用 Protocol Buffers 定义数据模型，并支持存储更复杂的数据结构（类型化对象）。

三、使用

3.1 Preferences DataStore

适用于存储简单的数据类型，使用键值对来存储数据

添加依赖

    // Preferences DataStore (SharedPreferences like APIs)
    dependencies {
        implementation "androidx.datastore:datastore-preferences:1.0.0"

        // optional - RxJava2 support
        implementation "androidx.datastore:datastore-preferences-rxjava2:1.0.0"

        // optional - RxJava3 support
        implementation "androidx.datastore:datastore-preferences-rxjava3:1.0.0"
    }

    // Alternatively - use the following artifact without an Android dependency.
    dependencies {
        implementation "androidx.datastore:datastore-preferences-core:1.0.0"
    }

数据读写

RxDataStore<Preferences> dataStore =
  new RxPreferenceDataStoreBuilder(context, /*name=*/ "settings").build();

Preferences.Key<Integer> EXAMPLE_COUNTER = PreferencesKeys.int("example_counter");

Flowable<Integer> exampleCounterFlow = dataStore.data().map(prefs -> prefs.get(EXAMPLE_COUNTER));

Single<Preferences> updateResult =  dataStore.updateDataAsync(prefsIn -> {
    MutablePreferences mutablePreferences = prefsIn.toMutablePreferences();
    Integer currentInt = prefsIn.get(INTEGER_KEY);
    mutablePreferences.set(INTEGER_KEY, currentInt != null ? currentInt + 1 : 1);
    return Single.just(mutablePreferences);
});
// The update is completed once updateResult is completed.

3.2 ProtoDataStore

使用 Protocol Buffers 定义数据模型，并支持存储更复杂的数据结构

添加依赖

    // Typed DataStore (Typed API surface, such as Proto)
    dependencies {
        implementation "androidx.datastore:datastore:1.0.0"

        // optional - RxJava2 support
        implementation "androidx.datastore:datastore-rxjava2:1.0.0"

        // optional - RxJava3 support
        implementation "androidx.datastore:datastore-rxjava3:1.0.0"
    }

    // Alternatively - use the following artifact without an Android dependency.
    dependencies {
        implementation "androidx.datastore:datastore-core:1.0.0"
    }

数据读写

Proto DataStore 要求在 app/src/main/proto/ 目录的 proto 文件中保存预定义的架构。
此架构用于定义在 Proto DataStore 中保存的对象的类型。

syntax = "proto3";

option java_package = "com.example.application";
option java_multiple_files = true;

message Settings {
  int32 example_counter = 1;
}

private static class SettingsSerializer implements Serializer<Settings> {
  @Override
  public Settings getDefaultValue() {
    Settings.getDefaultInstance();
  }

  @Override
  public Settings readFrom(@NotNull InputStream input) {
    try {
      return Settings.parseFrom(input);
    } catch (exception: InvalidProtocolBufferException) {
      throw CorruptionException(“Cannot read proto.”, exception);
    }
  }

  @Override
  public void writeTo(Settings t, @NotNull OutputStream output) {
    t.writeTo(output);
  }
}

RxDataStore<Byte> dataStore =
    new RxDataStoreBuilder<Byte>(context, /* fileName= */ "settings.pb", new SettingsSerializer()).build();

Flowable<Integer> exampleCounterFlow =
        dataStore.data().map(settings -> settings.getExampleCounter());

Single<Settings> updateResult = dataStore.updateDataAsync(currentSettings ->
                Single.just(
                        currentSettings.toBuilder()
                                .setExampleCounter(currentSettings.getExampleCounter() + 1)
                                .build()));

3.3、在同步代码中使用 DataStore

DataStore 的主要优势之一是异步 API，但可能不一定始终能将周围的代码更改为异步代码。如果您使用的现有代码库采用同步磁盘 I/O，或者您的依赖项不提供异步 API，就可能出现这种情况。

Kotlin 协程提供 runBlocking() 协程构建器，以帮助消除同步与异步代码之间的差异。您可以使用 runBlocking() 从 DataStore 同步读取数据。RxJava 在 Flowable 上提供阻塞方法。以下代码会阻塞发起调用的线程，直到 DataStore 返回数据：

Settings settings = dataStore.data().blockingFirst();

dataStore.data().first().subscribe();
这样，DataStore 可以异步读取数据并将其缓存在内存中。以后使用 runBlocking() 进行同步读取的速度可能会更快，或者如果初始读取已经完成，可能也可以完全避免磁盘 I/O 操作。

请尽可能避免在 DataStore 数据读取时阻塞线程。阻塞界面线程可能会导致 ANR 或界面卡顿，而阻塞其他线程可能会导致死锁。

3.4、在多进程代码中使用 DataStore

DataStore 多进程功能目前仅在 1.1.0 Alpha 版中提供

为了能够在不同进程中使用 DataStore，需要使用 MultiProcessDataStoreFactory 构造 DataStore 对象。

val dataStore: DataStore<Settings> = MultiProcessDataStoreFactory.create(
   serializer = SettingsSerializer(),
   produceFile = {
       File("${context.cacheDir.path}/myapp.preferences_pb")
   }
)