MMKV介紹

MMKV——基于 mmap 的高性能通用 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。
https://github.com/Tencent/MMKV/blob/master/readme_cn.md

MMKV 是基于 mmap 內(nèi)存映射的移動端通用 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。
從 2015 年中至今，在 iOS 微信上使用已有近 3 年，其性能和穩(wěn)定性經(jīng)過了時間的驗證。
近期已移植到 Android 平臺。在騰訊內(nèi)部開源半年之后，得到公司內(nèi)部團隊的廣泛應(yīng)用和一致好評。

通過 mmap 內(nèi)存映射文件，提供一段可供隨時寫入的內(nèi)存塊，App 只管往里面寫數(shù)據(jù)，
由操作系統(tǒng)負責將內(nèi)存回寫到文件，不必擔心 crash 導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

XML、JSON 更注重數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，關(guān)注人類可讀性和語義表達能力。
ProtoBuf 更注重數(shù)據(jù)序列化，關(guān)注效率、空間、速度，人類可讀性差，語義表達能力不足(為保證極致的效率，會舍棄一部分元信息)

MMKV特點

1.高性能

可以支持實時寫入

2.穩(wěn)定性非常好

3.多進程訪問

通過與 Android 開發(fā)同學的溝通，了解到系統(tǒng)自帶的 SharedPreferences 對多進程的支持不好。
現(xiàn)有基于 ContentProvider 封裝的實現(xiàn)，雖然多進程是支持了，但是性能低下，經(jīng)常導(dǎo)致 ANR。
考慮到 mmap 共享內(nèi)存本質(zhì)上的多進程共享的，我們在這個基礎(chǔ)上，深入挖掘了 Android 系統(tǒng)的能力，提供了可能是業(yè)界最高效的多進程數(shù)據(jù)共享組件。

4.匿名內(nèi)存

在多進程共享的基礎(chǔ)上，考慮到某些敏感數(shù)據(jù)(例如密碼)需要進程間共享，但是不方便落地存儲到文件上，直接用 mmap 不合適。
我們了解到 Android 系統(tǒng)提供了 Ashmem 匿名共享內(nèi)存的能力，發(fā)現(xiàn)它在進程退出后就會消失，不會落地到文件上，非常適合這個場景。
我們很愉快地提供了 Ashmem MMKV 的功能。

5.數(shù)據(jù)加密

不像 iOS 提供了硬件層級的加密機制，在 Android 環(huán)境里，數(shù)據(jù)加密是非常必須的。
MMKV 使用了 AES CFB-128 算法來加密/解密。我們選擇 CFB 而不是常見的 CBC 算法，
主要是因為 MMKV 使用 append-only 實現(xiàn)插入/更新操作，流式加密算法更加合適。

6.數(shù)據(jù)有效性

考慮到文件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)都有一定的不穩(wěn)定性，我們另外增加了 crc 校驗，對無效數(shù)據(jù)進行甄別。

MMKV 原理

1.內(nèi)存準備

通過 mmap 內(nèi)存映射文件，提供一段可供隨時寫入的內(nèi)存塊，App 只管往里面寫數(shù)據(jù)，由操作系統(tǒng)負責將內(nèi)存回寫到文件，不必擔心 crash 導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

2.數(shù)據(jù)組織

數(shù)據(jù)序列化方面我們選用 protobuf 協(xié)議，pb 在性能和空間占用上都有不錯的表現(xiàn)。

3.寫入優(yōu)化

考慮到主要使用場景是頻繁地進行寫入更新，我們需要有增量更新的能力。我們考慮將增量 kv 對象序列化后，append 到內(nèi)存末尾。
這樣同一個 key 會有新舊若干份數(shù)據(jù)，最新的數(shù)據(jù)在最后；那么只需在程序啟動第一次打開 mmkv 時，不斷用后讀入的 value 替換之前的值，就可以保證數(shù)據(jù)是最新有效的。

4.空間增長

使用 append 實現(xiàn)增量更新帶來了一個新的問題，就是不斷 append 的話，文件大小會增長得不可控。我們需要在性能和空間上做個折中。
以內(nèi)存 pagesize 為單位申請空間，在空間用盡之前都是 append 模式；當 append 到文件末尾時，進行文件重整、key 排重，嘗試序列化保存排重結(jié)果；
排重后空間還是不夠用的話，將文件擴大一倍，直到空間足夠。

5.數(shù)據(jù)有效性

考慮到文件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)都有一定的不穩(wěn)定性，我們另外增加了 crc 校驗，對無效數(shù)據(jù)進行甄別。

詳細的原理請參考:https://github.com/Tencent/MMKV/wiki/design

MMKV集成

1.依賴注入

在 App 模塊的 build.gradle 文件里添加:

dependencies {
implementation 'com.tencent:mmkv-static:1.2.2'
// replace "1.2.2" with any available version
}

Gradle 在編譯工程的時候會自動從 maven 倉庫下載 AAR 包。

MMKV 默認以靜態(tài)庫形式鏈接 libc++。這個庫如果動態(tài)鏈接，會額外占用 2MB 空間(解壓后)。如果你已經(jīng)有其他庫引入了 libc++_shared.so，并且你確保他們的庫沒有版本兼容問題，你可以使用動態(tài)鏈接 libc++ 的 MMKV，以進一步減少安裝包大小：

dependencies {
implementation 'com.tencent:mmkv:1.2.2'
// replace "1.2.2" with any available version
}

2.初始化

// 設(shè)置初始化的根目錄
String dir = getFilesDir().getAbsolutePath() + "/mmkv_2";
String rootDir = MMKV.initialize(dir);
Log.i("MMKV", "mmkv root: " + rootDir);

3.獲取實例

// 獲取默認的全局實例
MMKV kv = MMKV.defaultMMKV();

// 根據(jù)業(yè)務(wù)區(qū)別存儲, 附帶一個自己的 ID
MMKV kv = MMKV.mmkvWithID("MyID");

// 多進程同步支持
MMKV kv = MMKV.mmkvWithID("MyID", MMKV.MULTI_PROCESS_MODE);

4.具體操作

// 添加/更新數(shù)據(jù)
kv.encode(key, value);

// 獲取數(shù)據(jù)
int tmp = kv.decodeInt(key);

// 刪除數(shù)據(jù)
kv.removeValueForKey(key);

5.SharedPreferences遷移

private void testImportSharedPreferences() {
MMKV mmkv = MMKV.mmkvWithID("myData");
SharedPreferences old_man = getSharedPreferences("myData", MODE_PRIVATE);
// 遷移舊數(shù)據(jù)
mmkv.importFromSharedPreferences(old_man);
// 清空舊數(shù)據(jù)
old_man.edit().clear().commit();
......
}

詳細的集成文檔請參考:https://github.com/Tencent/MMKV/wiki/android_setup_cn

性能測試

以下是 MMKV、SharedPreferences 和 SQLite 同步寫入 1000 條數(shù)據(jù)的測試結(jié)果

// MMKV
MMKV write int: loop[1000]: 12 ms
MMKV read int: loop[1000]: 3 ms

MMKV write String: loop[1000]: 7 ms
MMKV read String: loop[1000]: 4 ms

// SharedPreferences
SharedPreferences write int: loop[1000]: 119 ms
SharedPreferences read int: loop[1000]: 3 ms

SharedPreferences write String: loop[1000]: 187
SharedPreferences read String: loop[1000]: 2 ms

// SQLite
sqlite write int: loop[1000]: 101 ms
sqlite read int: loop[1000]: 136 ms

sqlite write String: loop[1000]: 29 ms
sqlite read String: loop[1000]: 93 ms

可以看到 MMKV 無論是對比 SP 還是 SQLite, 在性能上都有非常大的優(yōu)勢, 官方提供的數(shù)據(jù)測試結(jié)果如下

1.單進程性能

可見，MMKV 在寫入性能上遠遠超越 SharedPreferences & SQLite，在讀取性能上也有相近或超越的表現(xiàn)。

2.多進程性能

可見，MMKV 無論是在寫入性能還是在讀取性能，都遠遠超越 MultiProcessSharedPreferences & SQLite & SQLite，
MMKV 在 Android 多進程 key-value 存儲組件上是不二之選。

核心原理

Linux的內(nèi)存分用戶空間跟內(nèi)核空間，同時頁表有也分兩類，用戶空間頁表跟內(nèi)核空間頁表，每個進程有一個用戶空間頁表，但是系統(tǒng)只有一個內(nèi)核空間頁表。
而Binder mmap的關(guān)鍵：更新用戶空間對應(yīng)的頁表的同時也同步映射內(nèi)核頁表，讓兩個頁表都指向同一塊地址。
這樣一來，數(shù)據(jù)只需要從A進程的用戶空間，直接拷貝到B所對應(yīng)的內(nèi)核空間，而B多對應(yīng)的內(nèi)核空間在B進程的用戶空間也有相應(yīng)的映射，這樣就無需從內(nèi)核拷貝到用戶空間了。

copy_from_user() //將數(shù)據(jù)從用戶空間拷貝到內(nèi)核空間
copy_to_user() //將數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間

mmap VS 普通文件IO

1.普通文件IO

通過read/write系統(tǒng)調(diào)訪問，先在用戶空間分配一段buffer，然后，進入內(nèi)核，將內(nèi)容從磁盤讀取到內(nèi)核緩沖，最后，拷貝到用戶進程空間，至少牽扯到兩次數(shù)據(jù)拷貝；
同時，多個進程同時訪問一個文件，每個進程都有一個副本，存在資源浪費的問題。

2.mmap

通過mmap來訪問文件，mmap()將文件直接映射到用戶空間，文件在mmap的時候，內(nèi)存并未真正分配，
只有在第一次讀取/寫入的時候才會觸發(fā)，這個時候，會引發(fā)缺頁中斷，在處理缺頁中斷的時候，完成內(nèi)存也分配，同時也完成文件數(shù)據(jù)的拷貝。
并且，修改用戶空間對應(yīng)的頁表，完成到物理內(nèi)存到用戶空間的映射，這種方式只存在一次數(shù)據(jù)拷貝，效率更高。
同時多進程間通過mmap共享文件數(shù)據(jù)的時候，僅需要一塊物理內(nèi)存就夠了。

Android中使用mmap，可以通過RandomAccessFile與MappedByteBuffer來配合。
通過randomAccessFile.getChannel().map獲取到MappedByteBuffer。然后調(diào)用ByteBuffer的put方法添加數(shù)據(jù)。

RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile("path","rw");
MappedByteBuffer mappedByteBuffer= randomAccessFile.getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE,0, randomAccessFile.length());

mappedByteBuffer.putChar('c');
mappedByteBuffer.getChar();

總結(jié)

通過上面的分析, 我們對 MMKV 有了一個整體上的把控, 其具體的表現(xiàn)如下所示

項目評價描述

正確性	優(yōu)	支持多進程安全, 使用 mmap, 由操作系統(tǒng)保證數(shù)據(jù)回寫的正確性
時間開銷	優(yōu)	使用 mmap 實現(xiàn), 減少了用戶空間數(shù)據(jù)到內(nèi)核空間的拷貝
空間開銷	中	使用 protocl buffer 存儲數(shù)據(jù), 同樣的數(shù)據(jù)會比 xml 和 json 消耗空間小,使用的是數(shù)據(jù)追加到末尾的方式, 只有到達一定閾值之后才會觸發(fā)鍵值合并, 不合并之前會導(dǎo)致同一個 key 存在多份
安全	中	使用 crc 校驗, 甄別文件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)不穩(wěn)定導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)
開發(fā)成本	優(yōu)	使用方式較為簡單
兼容性	優(yōu)	各個安卓版本都前后兼容

雖然 MMKV 一些場景下比 SP 稍慢(如: 首次實例化會進行數(shù)據(jù)的復(fù)寫剔除重復(fù)數(shù)據(jù), 比 SP 稍慢, 查詢數(shù)據(jù)時存在 ProtocolBuffer 解碼, 比 SP 稍慢), 但其逆天的數(shù)據(jù)寫入速度、mmap Linux 內(nèi)核保證數(shù)據(jù)的同步, 以及 ProtocolBuffer 編碼帶來的更小的本地存儲空間占用等都是非常棒的閃光點。

參考文獻：

https://www.jianshu.com/p/65334d245bc4

https://blog.csdn.net/gpf1320253667/article/details/91352887

https://github.com/Tencent/MMKV/releases

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的sharedpreferences 重启不保存_MMKV为什么可以替换SharedPreferences的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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