Android 持久化存储原理与使用解析

一、核心存储方案详解

1. SharedPreferences (SP)

使用方式：

// 获取实例
SharedPreferences sp = getSharedPreferences("user_prefs", MODE_PRIVATE);

// 写入数据
sp.edit()
  .putString("username", "john_doe")
  .putInt("login_count", 5)
  .apply(); // 异步提交

// 读取数据
String username = sp.getString("username", "default");
int loginCount = sp.getInt("login_count", 0);

原理流程：

优点：

• 简单易用，Android 原生支持

• 适合存储小量键值对数据

缺点：

• ⚠️ 全量写入：修改单个值也重写整个文件

• ⚠️ ANR 风险：apply() 异步提交在生命周期回调时可能阻塞主线程

• ❌ 多进程不安全：MODE_MULTI_PROCESS 已废弃

• ❌ 无类型安全：读取时需手动转换类型

使用场景：
低频修改的简单配置（如用户主题设置、功能开关）

2. MMKV（微信开源）

使用方式：

// build.gradle
implementation 'com.tencent:mmkv:1.3.0'

// 初始化
String rootDir = MMKV.initialize(this);

// 获取实例
MMKV kv = MMKV.defaultMMKV();

// 写入数据
kv.encode("session_token", "a1b2c3d4");
kv.encode("user_points", 1500);

// 读取数据
String token = kv.decodeString("session_token");
int points = kv.decodeInt("user_points");

原理流程：

优点：

• ⚡ 高性能：读写速度比SP快100倍+

• 🔒 多进程支持：完善的文件锁机制

• 📦 高效存储：Protobuf编码节省50%空间

• 🔐 加密支持：AES加密敏感数据

缺点：

• ➕ 需引入三方库

• ⚠️ 数据模型较简单（适合键值对）

使用场景：
高频读写数据（如用户积分）、多进程共享配置、替代SP的所有场景

3. DataStore（Google官方）

使用方式（Preferences DataStore）：

// build.gradle
implementation "androidx.datastore:datastore-preferences:1.0.0"

// 定义Key
val USER_NAME = stringPreferencesKey("user_name")
val LOGIN_COUNT = intPreferencesKey("login_count")

// 创建DataStore
val dataStore: DataStore<Preferences> = context.createDataStore(name = "settings")

// 写入数据
suspend fun saveData(name: String, count: Int) {
    dataStore.edit { preferences ->
        preferences[USER_NAME] = name
        preferences[LOGIN_COUNT] = count
    }
}

// 读取数据
val userNameFlow: Flow<String> = dataStore.data
    .map { preferences -> preferences[USER_NAME] ?: "" }

Proto DataStore（类型安全）：

// user_prefs.proto
message UserPrefs {
  string name = 1;
  int32 login_count = 2;
  bool is_premium = 3;
}

val Context.userPrefsStore: DataStore<UserPrefs> by dataStore(
    fileName = "user_prefs.pb",
    serializer = UserPrefsSerializer
)

// 直接操作对象
viewModelScope.launch {
    context.userPrefsStore.updateData { prefs ->
        prefs.toBuilder().setLoginCount(10).build()
    }
}

优点：

• 🛡️ 类型安全：Protobuf 编译时校验

• ⚡ 异步操作：基于协程，无主线程阻塞风险

• 🔄 数据流支持：响应式数据更新

• 🔄 平滑迁移：提供SP迁移工具

缺点：

• 📚 学习曲线较陡峭（需掌握协程/Protobuf）

• 🚫 不支持多进程

使用场景：
新项目开发、复杂数据模型存储、响应式配置更新

二、Intent 数据传输限制

使用方式：

// 传递数据
Intent intent = new Intent(this, DetailActivity.class);
intent.putExtra("user_id", 12345);
intent.putExtra("document", pdfByteArray); // 危险操作！
startActivity(intent);

// 接收数据
int userId = getIntent().getIntExtra("user_id", 0);
byte[] pdfData = getIntent().getByteArrayExtra("document");

限制原因：

为什么只能传少量数据？

1. Binder 限制：IPC传输缓冲区固定为 1MB（Android 8.0+ 部分设备2MB）

2. 性能问题：大数据序列化/反序列化消耗CPU和内存

3. 稳定性风险：可能引发OOM或ANR

4. 生命周期不匹配：Activity可能被销毁重建，丢失数据

解决方案：

三、方案对比与选型指南

四、常见问题总结

Q1：SharedPreferences有什么缺陷？如何优化？

A：
主要缺陷：

1. 全量写入导致I/O性能差

2. apply()异步提交可能引发ANR（ActivityThread等待QueuedWork）

3. 多进程不安全（MODE_MULTI_PROCESS已废弃）

4. 无类型安全检查

优化方案：

1. 迁移到MMKV或DataStore

2. 避免存储超过1MB数据

3. 对高频修改项单独拆分文件

Q2：MMKV为什么比SharedPreferences快？

A：
MMKV通过三重优化实现高性能：

1. mmap内存映射：文件直连内存，省去系统调用和数据拷贝

2. Protobuf编码：比XML节省50%+存储空间

3. 增量更新：只追加修改数据，避免全文件重写

4. 多进程锁：通过文件锁实现安全并发访问

Q3：DataStore相比SP的核心优势？

A：
DataStore的四大优势：

1. 无ANR设计：协程异步API彻底避免主线程阻塞

2. 类型安全：Proto DataStore支持编译时类型检查

3. 响应式编程：通过Flow实现数据变更监听

4. 事务支持：edit{}块内操作保证原子性

Q4：Intent为什么不能传大数据？

A：
Intent传输受限于三点：

1. Binder IPC限制：传输缓冲区固定1-2MB

2. 序列化开销：大数据序列化消耗CPU/内存，可能导致ANR

3. 生命周期风险：Activity重建时系统可能丢弃Intent数据

解决方案：

• <1MB：直接使用Intent

• 1-10MB：通过FileProvider传递URI

• 10MB：持久化存储后传递标识符

五、场景选择

六、高频问题总结

1. SP的apply()和commit()区别？

   apply()异步提交但不返回结果，commit()同步提交并返回boolean结果。注意apply()可能导致ANR。

2. MMKV如何保证多进程安全？

   通过fcntl文件锁实现写互斥，跨进程场景使用pthread_mutex（需处理robust属性）。

3. DataStore如何从SP迁移？

   val dataStore = createDataStore(preferencesMigration = SharedPreferencesMigration(context, "sp_name"))

4. Intent传递大Bitmap的正确方式？

   // 步骤1：保存到文件
   File file = saveBitmapToCache(bitmap); 
   
   // 步骤2：通过FileProvider生成URI
   Uri uri = FileProvider.getUriForFile(context, "com.example.provider", file);
   
   // 步骤3：传递URI并设置权限
   intent.putExtra("image_uri", uri);
   intent.addFlags(Intent.FLAG_GRANT_READ_URI_PERMISSION);

5. 为什么推荐用FileProvider不用绝对路径？

   FileProvider提供临时权限控制，避免直接暴露文件路径的安全风险