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Android 数据持久化之 SQLite
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#### 目录
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1. 思维导图
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2. SQLite
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- 基本使用
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- SQLiteOpenHelper
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- SQLiteDatabase
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- ORM
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- greenDAO
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- Room
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- 进程与线程并发
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- 常见问题
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- 数据库升级之更改表名、增删改字段
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- SQLiteDatabaseLockedException
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- 优化建议
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- 事务
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- 建立索引
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- 页大小和缓存大小
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3. 参考
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#### 思维导图
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#### 基本使用
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##### SQLiteOpenHelper
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```java
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public class MySQLiteHelper extends SQLiteOpenHelper {
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public MySQLiteHelper(Context context, String name, SQLiteDatabase.CursorFactory factory, int version) {
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super(context, name, factory, version);
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}
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@Override
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public void onCreate(SQLiteDatabase db) {
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String sql = "create table userinfo(id integer primary key autoincrement,username varchar(64),pwd varchar(64))";
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db.execSQL(sql);
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}
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@Override
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public void onUpgrade(SQLiteDatabase db, int oldVersion, int newVersion) {
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}
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}
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```
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##### SQLiteDatabase
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```java
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MySQLiteHelper sqLiteHelper = new MySQLiteHelper(this, "userinfo", null, 1);
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SQLiteDatabase sqLiteDatabase = sqLiteHelper.getWritableDatabase();
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sqLiteDatabase.beginTransaction();
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ContentValues values = new ContentValues();
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values.put("username", "Omooo");
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values.put("pwd", "Test");
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sqLiteDatabase.insert("userinfo", null, values);
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sqLiteDatabase.endTransaction();
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sqLiteDatabase.close();
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```
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#### ORM
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大部分为了提高开发效率，都会引入 ORM 框架，ORM 即对象关系映射，用面向对象的概念把数据库中表和对象关联起来。
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Android 中最常用的 ORM 框架有 greenDAO 和 Room，使用 ORM 框架很简单，但是易用性是需要牺牲部分执行效率为代价的。
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#### 进程与线程并发
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SQLiteDatabaseLockedException 是会经常遇到的一个问题，归根结底是因为并发导致，而 SQLite 的并发有两个维度，一个是多进程并发，一个是多线程并发。
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##### 多进程并发
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SQLite 默认是支持多进程并发操作的，它通过文件锁来控制多进程的并发。多进程可以同时获取 SHARED 锁来读取数据，但是只有一个进程可以获取 EXCLUSIVE 锁来写数据库。
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在 EXCLUSIVE 模式下，数据库连接在断开前都不会释放 SQLite 文件的锁，从而避免不必要的冲突，提高数据库访问的速度。
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##### 多线程并发
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相比多进程，多线程的数据库访问可能会更加常见。SQLite 支持多线程并发模式，系统 SQLite 会默认开启多线程 Multi-thread 模式。
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跟多进程的锁机制一样，为了实现简单，SQLite 锁的粒度都是数据库文件级别，并没有实现表级甚至行级的锁。还有需要说明的是，同一个句柄同一时间只有一个线程在操作，这个时候我们需要打开连接池 Connection Pool。
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跟多进程类似，多线程可以同时读取数据库数据，但是写数据依然是互斥的。SQLite 提供了 Busy Retry 的方案，即发生阻塞时会触发 Busy Handler，此时可以让线程休眠一段时间后，重新尝试操作。
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为了进一步提高并发性能，我们还可以打开 WAL（Write-Ahead Logging）模式。WAL 模式会将修改的数据单独写到一个 WAL 文件中，同时也会引入 WAL 日志文件锁。通过 WAL 模式读和写可以完全的并发执行，不会相互阻塞。
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```java
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db.enableWriteAheadLogging(); //返回 false / true
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```
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如果开启了 WAL 模式，开启事务要使用 benginTransactionNonExclusive()，注意捕获异常，源码如下：
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```java
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/**
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* <pre>
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* db.beginTransactionNonExclusive();
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* try {
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* ...
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* db.setTransactionSuccessful();
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* } finally {
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* db.endTransaction();
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* }
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* </pre>
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*/
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public void beginTransactionNonExclusive() {
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beginTransaction(null /* transactionStatusCallback */, false);
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}
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```
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但是需要注意的是，**写之间仍然不能并发。**如果出现多个写并发的情况，依然有可能出现 SQLiteDatabaseLockedException，这个时候可以让应用捕获这个异常，然后等待一段时间后重试。
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总的来说，通过连接池与 WAL 模式，可以很大程度上增加 SQLite 的读写并发，大大减少由于并发导致的等待耗时，建议在应用中尝试开启。
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#### 常见问题
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##### 数据库升级之更改表名、增删改字段
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SQLite 仅仅支持 ALTER TABLE 语句的一部分功能，可以用 ALTER TABLE 语句来更改一个表的名字，也可以向表中增加一个字段，但是我们不能删除一个已经存在的字段，或更改一个已经存在的字段的名称、数据类型、限定符等。
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修改表名以及增加字段都是相同的操作：
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SQLiteOpenHelper#onUpgrade：
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```java
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@Override
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public void onUpgrade(SQLiteDatabase db, int oldVersion, int newVersion) {
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switch (newVersion) {
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case VERSION_2:
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db.execSQL("alter table userinfo rename to user");
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db.execSQL("alter table userinfo add column sex varchar");
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break;
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default:
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break;
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}
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}
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```
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修改字段：
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修改字段的思路是先由原表创建一个临时表，然后创建一个新表把需要的信息从临时表取出即可。
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```java
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//1. 创建临时表
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ALTER TABLE "Student" RENAME TO "_Student_old_20140409";
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//2. 创建新表，把需要修改的字段或者删除的字段更新上去
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CREATE TABLE "Student" (
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"Id" INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
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"Name" Text);
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//3. 从临时表拿所需数据
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INSERT INTO "Student" ("Id", "Name") SELECT "Id", "Title" FROM "_Student_old_20140409";
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//4. 删除临时表（可选）
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```
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#### 优化建议
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##### 建立索引
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简单来说，索引就像书本的目录，目录可以快速找到所在页数，数据库中索引可以帮助快速找到数据，而不用全表扫描，合适的索引可以大大提高数据库查询的效率。
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优点：
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大大加快了数据库检索的速度，经常是一到两个数量级的性能提升。
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缺点：
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索引的创建和维护存在消耗，索引会占用物理空间，在对数据库进行增删改查时需要维护索引，所以会对增删改的性能存在影响。
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分类：
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1. 直接创建索引和间接创建索引
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直接创建：使用 SQL 语句创建，Android 中可以在 SQLiteOpenHelper 的 onCreate 或者 onUpgrade 中直接 excuSql 创建语句，语句例如：
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Create index column_index on mytable
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间接创建：
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定义主键约束，可以间接创建索引，主键默认为唯一索引。
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2. 单个索引和复合索引
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3. 聚簇索引和非聚簇索引
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使用场景：
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1. 当字段数据更新频率较低，查询效率较高，经常有范围查询或 order by、group by 发生时建议使用索引，并且选择度越大，建索引越有优势。
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2. 经常同时存取多列，且每列都含有重复值可考虑建立复合索引
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##### 使用事务
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使用事务的两大好处是原子提交和更优性能。
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原子提交：
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原子提交意味着同一事务内的所有修改要么都完成要么都不做，如果某个修改失败，会自动回滚使得所有修改不生效。
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更优性能：
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SQLite 默认会为每个插入、更新操作创建一个事务，并且在每次插入、更新后立即提交。
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这样，如果连续插入一百次数据实际是创建事务 -> 执行语句 -> 提交 这个过程被重复执行了一百次。如果我们显示的创建事务 -> 执行一百条数据 -> 提交 会使得这个创建事务和提交过程只做了一次，通过这种一次性事务可以使得性能大幅提升。尤其当数据库位于 SD 卡时，时间上能节省两个数量级左右。
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##### 页大小与缓存大小
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数据库就像一个小文件系统，事实上它内部也有页和缓存的概念。
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对于 SQLite 的 DB 文件来说，页是最小的存储单位。跟文件系统的页缓存一样，SQLite 会将读过的页缓存起来，用来加快下一次读取速度，页大小默认是 1024 Byte，缓存大小默认是 1000 页。如果使用 4KB 的 pageSize 性能能提升 5%～10% 左右，所以在建数据库的时候，就提前选择 4KB 作为默认的 page size 以获得更好的性能。
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```java
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db.setPageSize(1024 * 4);
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```
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##### 其他优化
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1. 语句拼接使用 StringBuilder 替代 String
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2. 读写表
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getReadableDatabase、getWritableDatabase
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3. 只查询所需的结果集
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4. 少用 cursor.getColumnIndex
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5. 异步线程
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##### 总结
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通过引入 ORM，可以大大的提升开发效率；通过 WAL 模式和连接池，可以提高 SQLite 的并发性能；通过正确的建立索引，可以提升 SQLite 的查询速度；通过调整默认的页大小和缓存大小，可以提升 SQLite 的整体性能。
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#### 参考
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[Android中数据库Sqlite的性能优化](https://www.cnblogs.com/daishuguang/p/4015478.html)
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[http://huili.github.io/sqlite/sqliteintro.html]() |