Android源码进阶之深入理解SharedPreference原理机制
前言
很久没有分析源码了，今天我们来分析下SharedPreferences；
大家一起来学习；
一、SharedPreferences简单使用
1、创建
第一个参数是储存的xml文件名称，第二个是打开方式，一般就用
Context.MODE_PRIVATE；
SharedPreferences sp=context.getSharedPreferences("名称", Context.MODE_PRIVATE);2、写入
//可以创建一个新的SharedPreference来对储存的文件进行操作
SharedPreferences sp=context.getSharedPreferences("名称", Context.MODE_PRIVATE);
//像SharedPreference中写入数据需要使用Editor
SharedPreference.Editor editor = sp.edit();
//类似键值对
editor.putString("name", "string");
editor.putInt("age", 0);
editor.putBoolean("read", true);
//editor.apply();
editor.commit();- apply和commit都是提交保存，区别在于apply是异步执行的，不需要等待。不论删除，修改，增加都必须调用apply或者commit提交保存；
- 关于更新：如果已经插入的key已经存在。那么将更新原来的key；
- 应用程序一旦卸载，SharedPreference也会被删除；
3、读取
SharedPreference sp=context.getSharedPreferences("名称", Context.MODE_PRIVATE);
//第一个参数是键名，第二个是默认值
String name=sp.getString("name", "暂无");
int age=sp.getInt("age", 0);
boolean read=sp.getBoolean("isRead", false);4、检索
SharedPreferences sp=context.getSharedPreferences("名称", Context.MODE_PRIVATE);
//检查当前键是否存在
boolean isContains=sp.contains("key");
//使用getAll可以返回所有可用的键值
//Map<String,?> allMaps=sp.getAll();5、删除
当我们要清除SharedPreferences中的数据的时候一定要先clear()、再commit()，不能直接删除xml文件；
SharedPreference sp=getSharedPreferences("名称", Context.MODE_PRIVATE);
SharedPrefence.Editor editor=sp.edit();
editor.clear();
editor.commit();- getSharedPreference() 不会生成文件，这个大家都知道；
- 删除掉文件后，再次执行commit()，删除的文件会重生，重生文件的数据和删除之前的数据相同；
- 删除掉文件后，程序在没有完全退出停止运行的情况下，Preferences对象所存储的内容是不变的，虽然文件没有了，但数据依然存在；程序完全退出停止之后，数据才会丢失；
- 清除SharedPreferences数据一定要执行editor.clear()，editor.commit()，不能只是简单的删除文件，这也就是最后的结论，需要注意的地方
二、SharedPreferences源码分析
1、创建
SharedPreferences preferences = getSharedPreferences("test", Context.MODE_PRIVATE);
实际上context的真正实现类是ContextImp，所以进入到ContextImp的getSharedPreferences方法查看：
@Override
public SharedPreferences getSharedPreferences(String name, int mode) {
......
File file;
synchronized (ContextImpl.class) {
if (mSharedPrefsPaths == null) {
//定义类型：ArrayMap<String, File> mSharedPrefsPaths;
mSharedPrefsPaths = new ArrayMap<>();
}
//从mSharedPrefsPaths中是否能够得到file文件
file = mSharedPrefsPaths.get(name);
if (file == null) {//如果文件为null
//就创建file文件
file = getSharedPreferencesPath(name);
将name，file键值对存入集合中
mSharedPrefsPaths.put(name, file);
}
}
return getSharedPreferences(file, mode);
}ArrayMap<String, File> mSharedPrefsPaths;对象是用来存储SharedPreference文件名称和对应的路径，获取路径是在下列方法中，就是获取data/data/包名/shared_prefs/目录下的
@Override
public File getSharedPreferencesPath(String name) {
return makeFilename(getPreferencesDir(), name + ".xml");
}
private File getPreferencesDir() {
synchronized (mSync) {
if (mPreferencesDir == null) {
mPreferencesDir = new File(getDataDir(), "shared_prefs");
}
return ensurePrivateDirExists(mPreferencesDir);
}
}路径之后才开始创建对象
@Override
public SharedPreferences getSharedPreferences(File file, int mode) {
//重点1
checkMode(mode);
.......
SharedPreferencesImpl sp;
synchronized (ContextImpl.class) {
//获取缓存对象（或者创建缓存对象）
final ArrayMap<File, SharedPreferencesImpl> cache = getSharedPreferencesCacheLocked();
//通过键file从缓存对象中获取Sp对象
sp = cache.get(file);
//如果是null，就说明缓存中还没后该文件的sp对象
if (sp == null) {
//重点2：从磁盘读取文件
sp = new SharedPreferencesImpl(file, mode);
//添加到内存中
cache.put(file, sp);
//返回sp
return sp;
}
}
//如果设置为MODE_MULTI_PROCESS模式，那么将执行SP的startReloadIfChangedUnexpectedly方法。
if ((mode & Context.MODE_MULTI_PROCESS) != 0 ||
getApplicationInfo().targetSdkVersion < android.os.Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB) {
sp.startReloadIfChangedUnexpectedly();
}
return sp;
}就是重载之前的方法，只是入参由文件名改为File了，给创建过程加锁了synchronized ，通过方法getSharedPreferencesCacheLocked()获取系统中存储的所有包名以及对应的文件，这就是每个sp文件只有一个对应的SharedPreferencesImpl实现对象原因
流程：
- 获取缓存区，从缓存区中获取数据，看是否存在sp对象，如果存在就直接返回
- 如果不存在，那么就从磁盘获取数据，
- 从磁盘获取的数据之后，添加到内存中，
- 返回sp；
getSharedPreferencesCacheLocked
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;
}- getSharedPreferences(File file, int mode)方法中，从上面的系统缓存中分局File获取SharedPreferencesImpl对象，如果之前没有使用过，就需要创建一个对象了，通过方法checkMode(mode);
- 先检查mode是否是三种模式，然后通过sp = new SharedPreferencesImpl(file, mode);
- 创建对象，并将创建的对象放到系统的packagePrefs中，方便以后直接获取；
SharedPreferencesImpl(File file, int mode) {
mFile = file; //存储文件
//备份文件（灾备文件）
mBackupFile = makeBackupFile(file);
//模式
mMode = mode;
//是否加载过了
mLoaded = false;
// 存储文件内的键值对信息
mMap = null;
//从名字可以知道是：开始加载数据从磁盘
startLoadFromDisk();
}- 主要是设置了几个参数，mFile 是原始文件；mBackupFile 是后缀.bak的备份文件；
- mLoaded标识是否正在加载修改文件；
- mMap用来存储sp文件中的数据，存储时候也是键值对形式，获取时候也是通过这个获取，这就是表示每次使用sp的时候，都是将数据写入内存，也就是sp数据存储数据快的原因，所以sp文件不能存储大量数据，否则执行时候很容易会导致OOM；
- mThrowable加载文件时候报的错误；
- 下面就是加载数据的方法startLoadFromDisk();从sp文件中加载数据到mMap中
2、startLoadFromDisk()
private void startLoadFromDisk() {
synchronized (mLock) {
mLoaded = false;
}
//开启子线程加载磁盘数据
new Thread("SharedPreferencesImpl-load") {
public void run() {
loadFromDisk();
}
}.start();
}
private void loadFromDisk() {
synchronized (mLock) {
//如果加载过了 直接返回
if (mLoaded) {
return;
}
//备份文件是否存在，
if (mBackupFile.exists()) {
//删除file原文件
mFile.delete();
//将备份文件命名为：xml文件
mBackupFile.renameTo(mFile);
}
}
.......
Map map = null;
StructStat stat = null;
try {
//下面的就是读取数据
stat = Os.stat(mFile.getPath());
if (mFile.canRead()) {
BufferedInputStream str = null;
try {
str = new BufferedInputStream(
new FileInputStream(mFile), 16*1024);
map = XmlUtils.readMapXml(str);
} catch (Exception e) {
Log.w(TAG, "Cannot read " + mFile.getAbsolutePath(), e);
} finally {
IoUtils.closeQuietly(str);
}
}
} catch (ErrnoException e) {
/* ignore */
}
synchronized (mLock) {
//已经加载完毕，
mLoaded = true;
//数据不是null
if (map != null) {
//将map赋值给全局的存储文件键值对的mMap对象
mMap = map;
//更新内存的修改时间以及文件大小
mStatTimestamp = stat.st_mtime;
mStatSize = stat.st_size;
} else {
mMap = new HashMap<>();
}
//重点：唤醒所有以mLock锁的等待线程
mLock.notifyAll();
}
}- 首先判断备份文件是否存在，如果存在，就更该备份文件的后缀名；接着就开始读取数据，然后将读取的数据赋值给全局变量存储文件键值对的mMap对象，并且更新修改时间以及文件大小变量；
- 唤醒所有以mLock为锁的等待线程；
- 到此为止，初始化SP对象就算完成了，其实可以看出来就是一个二级缓存流程：磁盘到内存；
3、get获取SP中的键值对
@Nullable
public String getString(String key, @Nullable String defValue) {
synchronized (mLock) { 锁判断
awaitLoadedLocked(); //等待机制
String v = (String)mMap.get(key); //从键值对中获取数据
return v != null ? v : defValue;
}
}
private void awaitLoadedLocked() {
.......
while (!mLoaded) { //在加载数据完毕的时候，值为true
try {
//线程等待
mLock.wait();
} catch (InterruptedException unused) {
}
}
}如果数据没有加载完毕（也就是说mLoaded=false），此时将线程等待；
4、putXXX以及apply源码
public Editor edit() {
//跟getXXX原理一样
synchronized (mLock) {
awaitLoadedLocked();
}
//返回EditorImp对象
return new EditorImpl();
}
public Editor putBoolean(String key, boolean value) {
synchronized (mLock) {
mModified.put(key, value);
return this;
}
}
public void apply() {
final long startTime = System.currentTimeMillis();
//根据名字可以知道：提交数据到内存
final MemoryCommitResult mcr = commitToMemory();
........
//提交数据到磁盘中
SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(mcr, postWriteRunnable);
//重点：调用listener
notifyListeners(mcr);
}- 先执行了commitToMemory，提交数据到内存；然后提交数据到磁盘中；
- 紧接着调用了listener；
5、commitToMemory
private MemoryCommitResult commitToMemory() {
long memoryStateGeneration;
List<String> keysModified = null;
Set<OnSharedPreferenceChangeListener> listeners = null;
//写到磁盘的数据集合
Map<String, Object> mapToWriteToDisk;
synchronized (SharedPreferencesImpl.this.mLock) {
if (mDiskWritesInFlight > 0) {
mMap = new HashMap<String, Object>(mMap);
}
//赋值此时缓存集合给mapToWriteToDisk
mapToWriteToDisk = mMap;
.......
synchronized (mLock) {
boolean changesMade = false;
//重点：是否清空数据
if (mClear) {
if (!mMap.isEmpty()) {
changesMade = true;
//清空缓存中键值对信息
mMap.clear();
}
mClear = false;
}
//循环mModified，将mModified中的数据更新到mMap中
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 (!mMap.containsKey(k)) {
continue;
}
mMap.remove(k);
} else {
if (mMap.containsKey(k)) {
Object existingValue = mMap.get(k);
if (existingValue != null && existingValue.equals(v)) {
continue;
}
}
//注意：此时把键值对信息写入到了缓存集合中
mMap.put(k, v);
}
.........
}
//清空临时集合
mModified.clear();
......
}
}
return new MemoryCommitResult(memoryStateGeneration, keysModified, listeners,
mapToWriteToDisk);
}- mModified就是我们本次要更新添加的键值对集合；
- mClear是我们调用clear()方法的时候赋值的；
- 大致流程就是：首先判断是否需要清空内存数据，然后循环mModified集合，添加更新数据到内存的键值对集合中；
6、commit方法
public boolean commit() {
.......
//更新数据到内存
MemoryCommitResult mcr = commitToMemory();
//更新数据到磁盘
SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(
mcr, null /* sync write on this thread okay */);
try {
//等待：等待磁盘更新数据完成
mcr.writtenToDiskLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
return false;
} finally {
if (DEBUG) {
Log.d(TAG, mFile.getName() + ":" + mcr.memoryStateGeneration
+ " committed after " + (System.currentTimeMillis() - startTime)
+ " ms");
}
}
//执行listener回调
notifyListeners(mcr);
return mcr.writeToDiskResult;
}- 首先apply没有返回值，commit有返回值；
- 其实apply执行回调是和数据写入磁盘并行执行的，而commit方法执行回调是等待磁盘写入数据完成之后；
二、QueuedWork详解
1、QueuedWork
QueuedWork这个类，因为sp的初始化之后就是使用，前面看到，无论是apply还是commit方法都是通过QueuedWork来实现的；
QueuedWork是一个管理类，顾名思义，其中有一个队列，对所有入队的work进行管理调度；
其中最重要的就是有一个HandlerThread
private static Handler getHandler() {
synchronized (sLock) {
if (sHandler == null) {
HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("queued-work-looper",
Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);
handlerThread.start();
sHandler = new QueuedWorkHandler(handlerThread.getLooper());
}
return sHandler;
}
}2、入队queue
// 如果是commit，则不能delay，如果是apply，则可以delay
public static void queue(Runnable work, boolean shouldDelay) {
Handler handler = getHandler();
synchronized (sLock) {
sWork.add(work);
if (shouldDelay && sCanDelay) {
// 默认delay的时间是100ms
handler.sendEmptyMessageDelayed(QueuedWorkHandler.MSG_RUN, DELAY);
} else {
handler.sendEmptyMessage(QueuedWorkHandler.MSG_RUN);
}
}
}3、消息的处理
private static class QueuedWorkHandler extends Handler {
static final int MSG_RUN = 1;
QueuedWorkHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
public void handleMessage(Message msg) {
if (msg.what == MSG_RUN) {
processPendingWork();
}
}
}
private static void processPendingWork() {
synchronized (sProcessingWork) {
LinkedList<Runnable> work;
synchronized (sLock) {
work = (LinkedList<Runnable>) sWork.clone();
sWork.clear();
getHandler().removeMessages(QueuedWorkHandler.MSG_RUN);
}
if (work.size() > 0) {
for (Runnable w : work) {
w.run();
}
}
}
}- 可以看到，调度非常简单，内部有一个sWork，需要执行的时候遍历所有的runnable执行；
- 对于apply操作，会有一定的延迟再去执行work，但是对于commit操作，则会马上触发调度，而且并不仅仅是调度commit传过来的那个任务，而是马上就调度队列中所有的work；
4、waitToFinish
系统中很多地方会等待sp的写入文件完成，等待方式是通过调用QueuedWork.waitToFinish();
public static void waitToFinish() {
Handler handler = getHandler();
synchronized (sLock) {
// 移除所有消息，直接开始调度所有work
if (handler.hasMessages(QueuedWorkHandler.MSG_RUN)) {
handler.removeMessages(QueuedWorkHandler.MSG_RUN);
}
sCanDelay = false;
}
StrictMode.ThreadPolicy oldPolicy = StrictMode.allowThreadDiskWrites();
try {
// 如果是waitToFinish调用过来，则马上执行所有的work
processPendingWork();
} finally {
StrictMode.setThreadPolicy(oldPolicy);
}
try {
// 在所有的work执行完毕之后，还需要执行Finisher
// 前面在apply的时候有一步是QueuedWork.addFinisher(awaitCommit);
// 其中的实现是等待sp文件的写入完成
// 如果没有通过msg去调度而是通过waitToFinish，则那个runnable就会在这里被执行
while (true) {
Runnable finisher;
synchronized (sLock) {
finisher = sFinishers.poll();
}
if (finisher == null) {
break;
}
finisher.run();
}
} finally {
sCanDelay = true;
}
...
}系统中对于四大组件的处理逻辑都在ActivityThread中实现，在service/activity的生命周期的执行中都会等待sp的写入完成，正是通过调用QueuedWork.waitToFinish()，确保app的数据正确的写入到disk；
5、sp使用的建议
- 对数据实时性要求不高，尽量使用apply
- 如果业务要求必须数据成功写入，使用commit
- 减少sp操作频次，尽量一次commit把所有的数据都写入完毕
- 可以适当考虑不要在主线程访问sp
- 写入sp的数据尽量轻量级
总结：
SharedPreferences的本身实现就是分为两步，一步是内存，一部是磁盘，而主线程又依赖SharedPreferences的写入，所以可能当io成为瓶颈的时候，App会因为SharedPreferences变的卡顿，严重情况下会ANR，总结下来有以下几点：
- 存放在xml文件中的数据会被装在到内存中，所以获取数据很快
- apply是异步操作，提交数据到内存，并不会马上提交到磁盘
- commit是同步操作，会等待数据写入到磁盘，并返回结果
- 如果有同一个线程多次commit，则后面的要等待前面执行结束
- 如果多个线程对同一个sp并发commit，后面的所有任务会进入到QueuedWork中排队执行，且都要等第一个执行完毕