Android 进阶之旅

Android 进阶学习(十六) SharedPreferenc

2020-12-07  本文已影响0人  Tsm_2020

SharedPreferences 应该是大家经常使用的缓存库,但是他的实现过程想必大多数人肯定是不知道的,今天我们就来看看SharedPreferences 是如何实现文件读写的,

public interface SharedPreferences {
   public interface OnSharedPreferenceChangeListener {
       void onSharedPreferenceChanged(SharedPreferences sharedPreferences, String key);
   }
   public interface Editor {
       Editor putString(String key, @Nullable String value);
       Editor putStringSet(String key, @Nullable Set<String> values);
       Editor putInt(String key, int value);
       Editor putLong(String key, long value);
       Editor putFloat(String key, float value);
       Editor putBoolean(String key, boolean value);
       Editor remove(String key);
       Editor clear();
       boolean commit();
       void apply();
   }
   Map<String, ?> getAll();
   @Nullable
   String getString(String key, @Nullable String defValue);
   @Nullable
   Set<String> getStringSet(String key, @Nullable Set<String> defValues);
   int getInt(String key, int defValue);
   long getLong(String key, long defValue);
   float getFloat(String key, float defValue);
   boolean getBoolean(String key, boolean defValue);
   boolean contains(String key);
   Editor edit();
   void registerOnSharedPreferenceChangeListener(OnSharedPreferenceChangeListener listener);
   void unregisterOnSharedPreferenceChangeListener(OnSharedPreferenceChangeListener listener);
}

看到上面的代码可以发现SharedPreferences 是一个借口,定义了各种操作, 想要看他的具体怎么实现的,需要看他的实现类SharedPreferencesImpl,不过在看他的实现类之前,先看一下context.getSharedPreferences("tsm",MODE_PRIVATE);,这个方法是怎么实现的,也就是利用context来获取SharedPreferences 是怎么实现的

   @Override
   public SharedPreferences getSharedPreferences(String name, int mode) {
       return mBase.getSharedPreferences(name, mode);
   }

Activity 中的getSharedPreferences 使用的是contextWrapper的getSharedPreferences,而contextWrapper绑定了一个contextImpl ,实际创建的方法就是调用contextImpl 的getSharedPreferences 方法,说到这里大家可能非常乱,contextWrapper 与 contextImpl 他们是什么东西,又与activity 之间有什么关系,

ContextImpl

先来看一下contextImpl 与context 的关系

/**
* Common implementation of Context API, which provides the base
* context object for Activity and other application components.
*/
class ContextImpl extends Context {
}

ContextImpl 继承了Context ,并将它的方法一一都实现了

ContextWrapper

/**
* Proxying implementation of Context that simply delegates all of its calls to
* another Context.  Can be subclassed to modify behavior without changing
* the original Context.
*/
public class ContextWrapper extends Context {
   @UnsupportedAppUsage
   Context mBase;

   public ContextWrapper(Context base) {
       mBase = base;
   }
   /**
    * @return the base context as set by the constructor or setBaseContext
    */
   public Context getBaseContext() {
       return mBase;
   }

   @Override
   public AssetManager getAssets() {
       return mBase.getAssets();
   }

   @Override
   public Resources getResources() {
       return mBase.getResources();
   }

}

ContextWrapper 同样是继承了Context ,但是他是一个代理类,所有的功能实现都是通过它所代理的context 来实现的,

Activity

再来看一下Activity的 结构
public class Activity extends ContextThemeWrapper{
}
Activity 继承了ContextThemeWrapper ,来实现了 所有ContextWrapper 的功能,也就是说,Activity 通过持有了ContextWrapper 间接的持有了ContextImpl ,而具体的操作是通过ContextImpl 来完成的,我们只需要知道 ContextImpl 是如何与Activity之间关联的就能大概了解这个过程了,
Activity 的启动最终创建Activity 的地方是ActivityThread 的performLaunchActivity 这个方法,看一下他在这个方法中做了一些什么

ActivityThread

 private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
      ....省略部分代码......
       ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
       Activity activity = null;
       appContext.setOuterContext(activity);
       activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                       r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                       r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
                       r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback,
                       r.assistToken);
   ....省略部分代码......
   }

看上面的代码,我只贴了一些关键逻辑部分,那就是先创建了一个ContextImpl ,与一个Activity, 将Activity attach 了ContextImpl ,同时将activity 通过setOuterContext 给与了ContextImpl ,让他们之间建立了关系
看到这里已经知道了activity中getSharedPreferences到底是在哪里实现的了,接下来去一下他的实现方法,

ContextImpl.getSharedPreferences(String name,int mode)

private ArrayMap<String, File> mSharedPrefsPaths;
   @Override
   public SharedPreferences getSharedPreferences(String name, int mode) {
       // At least one application in the world actually passes in a null
       // name.  This happened to work because when we generated the file name
       // we would stringify it to "null.xml".  Nice.
       if (mPackageInfo.getApplicationInfo().targetSdkVersion <
               Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
           if (name == null) {
               name = "null";
           }
       }

       File file;
       synchronized (ContextImpl.class) {
           if (mSharedPrefsPaths == null) {
               mSharedPrefsPaths = new ArrayMap<>();
           }
           file = mSharedPrefsPaths.get(name);
           if (file == null) {
               file = getSharedPreferencesPath(name);
               mSharedPrefsPaths.put(name, file);
           }
       }
       return getSharedPreferences(file, mode);
   }

从这段代码没有社么难度,就是利用name,找到File,如果没有就创建file,将它放入到mSharedPrefsPaths中,

ContextImpl.getSharedPreferences(File file,int mode)

@Override
   public SharedPreferences getSharedPreferences(File file, int mode) {
       SharedPreferencesImpl sp;
       synchronized (ContextImpl.class) {
           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");
                   }
               }
               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) {
           // If somebody else (some other process) changed the prefs
           // file behind our back, we reload it.  This has been the
           // historical (if undocumented) behavior.
           sp.startReloadIfChangedUnexpectedly();
       }
       return sp;
   }

private static ArrayMap<String, ArrayMap<File, SharedPreferencesImpl>> sSharedPrefsCache;
   private ArrayMap<File, SharedPreferencesImpl> getSharedPreferencesCacheLocked() {
       if (sSharedPrefsCache == null) {
           sSharedPrefsCache = new ArrayMap<>();
       }

       final String packageName = getPackageName();
       ArrayMap<File, SharedPreferencesImpl> packagePrefs = sSharedPrefsCache.get(packageName);
       if (packagePrefs == null) {
           packagePrefs = new ArrayMap<>();
           sSharedPrefsCache.put(packageName, packagePrefs);
       }

       return packagePrefs;
   }

这段方法看起来平平无奇,但是仔细看一下还是挺有意思的,为什么这么说,我们先来说一个问题,那就是 ActivityA 与 ActivityB 同时使用
getSharedPreferences("tsm",MODE_PRIVATE)这个方法来获取 名字是tsm 的SharedPreferences,那么他们是否访问的是同一个文件呢,答案肯定是同一个文件,但是为什么呢,这就需要好好研究一下上面的getSharedPreferencesCacheLocked 的代码,
在 getSharedPreferencesCacheLocked 中访问的是sSharedPrefsCache ,而sSharedPrefsCache是一个静态变量,所以他是全局共享的,也就是同一个名字只有一个,

到这里创建SharedPreferences的过程就已经结束了,接下来继续分析他是如何将数据加载到内存的,已经在内存中的存储形式

SharedPreferencesImpl 初始化方法

   SharedPreferencesImpl(File file, int mode) {
       mFile = file;
       mBackupFile = makeBackupFile(file);
       mMode = mode;
       mLoaded = false;
       mMap = null;
       mThrowable = null;
       startLoadFromDisk();
   }

   @UnsupportedAppUsage
   private void startLoadFromDisk() {
       synchronized (mLock) {
           mLoaded = false;
       }
       new Thread("SharedPreferencesImpl-load") {
           public void run() {
               loadFromDisk();
           }
       }.start();
   }

在创建SharedPreferencesImpl 的时候就会开启一个线程,在线程中 调用startLoadFromDisk这个方法

SharedPreferencesImpl.startLoadFromDisk

private void loadFromDisk() {
       synchronized (mLock) {
           if (mLoaded) {
               return;
           }
           if (mBackupFile.exists()) {
               mFile.delete();
               mBackupFile.renameTo(mFile);
           }
       }

       // Debugging
       if (mFile.exists() && !mFile.canRead()) {
           Log.w(TAG, "Attempt to read preferences file " + mFile + " without permission");
       }

       Map<String, Object> map = null;
       StructStat stat = null;
       Throwable thrown = null;
       try {
           stat = Os.stat(mFile.getPath());
           if (mFile.canRead()) {
               BufferedInputStream str = null;
               try {
                   str = new BufferedInputStream(
                           new FileInputStream(mFile), 16 * 1024);
                   map = (Map<String, Object>) XmlUtils.readMapXml(str);
               } catch (Exception e) {
                   Log.w(TAG, "Cannot read " + mFile.getAbsolutePath(), e);
               } finally {
                   IoUtils.closeQuietly(str);
               }
           }
       } catch (ErrnoException e) {
           // An errno exception means the stat failed. Treat as empty/non-existing by
           // ignoring.
       } catch (Throwable t) {
           thrown = t;
       }

       synchronized (mLock) {
           mLoaded = true;
           mThrowable = thrown;

           // It's important that we always signal waiters, even if we'll make
           // them fail with an exception. The try-finally is pretty wide, but
           // better safe than sorry.
           try {
               if (thrown == null) {
                   if (map != null) {
                       mMap = map;
                       mStatTimestamp = stat.st_mtim;
                       mStatSize = stat.st_size;
                   } else {
                       mMap = new HashMap<>();
                   }
               }
               // In case of a thrown exception, we retain the old map. That allows
               // any open editors to commit and store updates.
           } catch (Throwable t) {
               mThrowable = t;
           } finally {
               mLock.notifyAll();
           }
       }
   }

可以看到这里就是利用xml解析文件,最后使用notifyAll唤醒其他处于等待的线程,到这里从文件中间数据加载到内存就已经结束了,

SharedPreferencesImpl.getString

继续看一下get方法

   @Override
   @Nullable
   public String getString(String key, @Nullable String defValue) {
       synchronized (mLock) {
           awaitLoadedLocked();
           String v = (String)mMap.get(key);
           return v != null ? v : defValue;
       }
   }

到这里可以看出来,并不是每次getString 或者其他get方法都会重新读取文件,而是从那个我们加载到内存的map中获取数据,

再看一下edit相关的方法

edit

   @Override
   public Editor edit() {
       // TODO: remove the need to call awaitLoadedLocked() when
       // requesting an editor.  will require some work on the
       // Editor, but then we should be able to do:
       //
       //      context.getSharedPreferences(..).edit().putString(..).apply()
       //
       // ... all without blocking.
       synchronized (mLock) {
           awaitLoadedLocked();
       }

       return new EditorImpl();
   }

这里同样是等待数据加载到内存之后才会创建EditorImpl,继续看一下 EditorImpl 的提交方法

SharedPreferencesImpl.commit

       @Override
       public boolean commit() {
           long startTime = 0;

           if (DEBUG) {
               startTime = System.currentTimeMillis();
           }

           MemoryCommitResult mcr = commitToMemory();

           SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(
               mcr, null /* sync write on this thread okay */);
           try {
               mcr.writtenToDiskLatch.await();
           } catch (InterruptedException e) {
               return false;
           } finally {
               if (DEBUG) {
                   Log.d(TAG, mFile.getName() + ":" + mcr.memoryStateGeneration
                           + " committed after " + (System.currentTimeMillis() - startTime)
                           + " ms");
               }
           }
           notifyListeners(mcr);
           return mcr.writeToDiskResult;
       }

这个commit 方法一共就执行了2步,第一步是组装需要提交的result,第二步是提交result,先来看一下MemoryCommitResult 的组成都有哪些

SharedPreferencesImpl.MemoryCommitResult

   private static class MemoryCommitResult {
       final long memoryStateGeneration;
       @Nullable final List<String> keysModified;
       @Nullable final Set<OnSharedPreferenceChangeListener> listeners;
       final Map<String, Object> mapToWriteToDisk;
       final CountDownLatch writtenToDiskLatch = new CountDownLatch(1);

       @GuardedBy("mWritingToDiskLock")
       volatile boolean writeToDiskResult = false;
       boolean wasWritten = false;

       private MemoryCommitResult(long memoryStateGeneration, @Nullable List<String> keysModified,
               @Nullable Set<OnSharedPreferenceChangeListener> listeners,
               Map<String, Object> mapToWriteToDisk) {
           this.memoryStateGeneration = memoryStateGeneration;
           this.keysModified = keysModified;
           this.listeners = listeners;
           this.mapToWriteToDisk = mapToWriteToDisk;
       }

       void setDiskWriteResult(boolean wasWritten, boolean result) {
           this.wasWritten = wasWritten;
           writeToDiskResult = result;
           writtenToDiskLatch.countDown();
       }
   }

这里面有一个List<String> keysModified,他包含了所有改变了的key,而mapToWriteToDisk 包含了所有本次提交的以key 和value 的数据,但是这个数据时全量还是所有改变的数据需要看一下commitToMemory 方法中的实现

SharedPreferencesImpl.commitToMemory

private MemoryCommitResult commitToMemory() {
           long memoryStateGeneration;
           List<String> keysModified = null;
           Set<OnSharedPreferenceChangeListener> listeners = null;
           Map<String, Object> mapToWriteToDisk;

           synchronized (SharedPreferencesImpl.this.mLock) {
               // We optimistically don't make a deep copy until
               // a memory commit comes in when we're already
               // writing to disk.
               if (mDiskWritesInFlight > 0) {
                   // We can't modify our mMap as a currently
                   // in-flight write owns it.  Clone it before
                   // modifying it.
                   // noinspection unchecked
                   mMap = new HashMap<String, Object>(mMap);
               }
               mapToWriteToDisk = mMap;////全量map
               mDiskWritesInFlight++;

               boolean hasListeners = mListeners.size() > 0;
               if (hasListeners) {
                   keysModified = new ArrayList<String>();
                   listeners = new HashSet<OnSharedPreferenceChangeListener>(mListeners.keySet());
               }

               synchronized (mEditorLock) {
                   boolean changesMade = false;

                   if (mClear) {
                       if (!mapToWriteToDisk.isEmpty()) {
                           changesMade = true;
                           mapToWriteToDisk.clear();
                       }
                       mClear = false;
                   }

                   for (Map.Entry<String, Object> e : mModified.entrySet()) {
                       String k = e.getKey();
                       Object v = e.getValue();
                       // "this" is the magic value for a removal mutation. In addition,
                       // setting a value to "null" for a given key is specified to be
                       // equivalent to calling remove on that key.
                       if (v == this || v == null) {
                           if (!mapToWriteToDisk.containsKey(k)) {///改变的key在本次提交中没有,则跳过
                               continue;
                           }
                           mapToWriteToDisk.remove(k);///没有value 则删除key
                       } else {
                           if (mapToWriteToDisk.containsKey(k)) {///本次提交包含key
                               Object existingValue = mapToWriteToDisk.get(k);
                               if (existingValue != null && existingValue.equals(v)) {///相同的value
                                   continue;
                               }
                           }
                           mapToWriteToDisk.put(k, v);//重新put
                       }

                       changesMade = true;
                       if (hasListeners) {
                           keysModified.add(k);
                       }
                   }

                   mModified.clear();

                   if (changesMade) {
                       mCurrentMemoryStateGeneration++;
                   }

                   memoryStateGeneration = mCurrentMemoryStateGeneration;
               }
           }
           return new MemoryCommitResult(memoryStateGeneration, keysModified, listeners,
                   mapToWriteToDisk);///创建需要提交的数据,全量
       }

从commitToMemory 这个方法中看到每次写文件都是写全量的数据,并不是哪个改变了就修改哪个,
从这里其实我们可以延伸出一下问题,那就是在app中肯定存在一些不常用,但是数据量比较大的数据,如果选用了SharedPreferences作为数据保存的的方式,那么我们应该尽可能的拆分多个文件,从而创建不同的SharedPreferences,这样在修改数据的过程中可以使我们在写文件时消耗较小的资源, 从网上看到一些文章说的意思就是让我们尽可能的使用同一个文件,不知道他是从哪里看出来的,虽然一个文件只需要管理一个Map,多个文件就需要管理多个Map,如果文件特别多这样确实会导致内存碎片化比较严重,但是几个文件的情况下相比较于频繁的写重复数据,只是稍微增加了一点内存还是可以接受的,总结如下

开关类型的数据放在一个文件中,大的多的数据如果能拆分,则拆分多个文件,这样的设计比较合理

创建完需要提交的result后,接下来就时写文件了,不过写文件等分析完apply后统一看一下

可以看到commit 是一个同步方法,会返回本次写文件的结果,下面我们再来看看apply 异步提交方法

SharedPreferencesImpl.apply

 @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);
       }

在apply 方法中同样还是先构造一个需要提交的result, 与commit 写文件的方法不同之处就是创建了一个等待的线程,继续看看写文件的方法

SharedPreferencesImpl.enqueueDiskWrite

   private void enqueueDiskWrite(final MemoryCommitResult mcr,
                                 final Runnable postWriteRunnable) {
       final boolean isFromSyncCommit = (postWriteRunnable == null);

       final Runnable writeToDiskRunnable = new Runnable() {
               @Override
               public void run() {
                   synchronized (mWritingToDiskLock) {
                       writeToFile(mcr, isFromSyncCommit);
                   }
                   synchronized (mLock) {
                       mDiskWritesInFlight--;///计数减一
                   }
                   if (postWriteRunnable != null) {
                       postWriteRunnable.run();
                   }
               }
           };

       // Typical #commit() path with fewer allocations, doing a write on
       // the current thread.
       if (isFromSyncCommit) {///如果是同步的
           boolean wasEmpty = false;
           synchronized (mLock) {
               wasEmpty = mDiskWritesInFlight == 1;
           }
           if (wasEmpty) {
               writeToDiskRunnable.run();///执行写文件,同步方法
               return;
           }
       }
       QueuedWork.queue(writeToDiskRunnable, !isFromSyncCommit);//加入工作队列,异步方法
   }

其实在最开始的时候阅读这段代码让我进入了一个误区,那就是一个Runnable必须运行的在一个新的Thread中,其实开启线程并执行的过程是new Thread(Ruannable).start(),而上面的代码其实只是创建了Runnable,并没有启动新的线程,其实还是同步执行的,这种做法相当于将一个方法包装成一个参数,可以向下传递,想明白了这些再去看代码就非常简单了

总结

1.App中肯定存在一些不常用,但是数据量比较大的数据,如果选用了SharedPreferences作为数据保存的的方式,那么我们应该尽可能的拆分多个文件,从而创建不同的SharedPreferences,这样在修改数据的过程中可以使我们在写文件时消耗较小的资源, 从网上看到一些文章说的意思就是让我们尽可能的使用同一个文件,不知道他是从哪里看出来的,虽然一个文件只需要管理一个Map,多个文件就需要管理多个Map,如果文件特别多这样确实会导致内存碎片化比较严重,但是几个文件得情况下相比较于频繁的写重复数据,只是稍微增加了一点内存还是可以接受的,当然如果你只是对这些数据作读的操作,而不做写的操作,那么合并文件确实是必须的,

2.commit 方法是同步的 而 apply 方法是异步的,如果你在提交后,并不是马上就需要这个结果,建议使用apply方法,这样消耗的资源更小,

3.如果同时需要修改多个数据,则应该一起提交,而不是提交了一个再提交另一个,造成性能上的浪费

上一篇下一篇

猜你喜欢

热点阅读