SharedPreferences源码分析

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一般我们使用 SharedPreferences 都是直接或者间接调用 ContextImpl类的getSharedPreferences 方法,我们看一下这个方法的代码

public SharedPreferences getSharedPreferences(String name, int mode) {
    SharedPreferencesImpl sp;
    synchronized (ContextImpl.class) {
        if (sSharedPrefs == null) {
            sSharedPrefs = new ArrayMap<String, ArrayMap<String, SharedPreferencesImpl>>();
        }

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

        // 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";
            }
        }

        sp = packagePrefs.get(name);
        if (sp == null) {
            File prefsFile = getSharedPrefsFile(name);
            sp = new SharedPreferencesImpl(prefsFile, mode);
            packagePrefs.put(name, 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;
}

从源码中可以看到,首先设置了一些Map用来缓存数据,其次根据名称获取本地的文件,最后创建 SharedPreferencesImpl 类, SharedPreferencesImpl 类是 SharedPreferences 接口的具体实现。在 SharedPreferencesImpl 类的构造方法中通过线程将文件读取到内存中,具体代码如下:

private void loadFromDiskLocked() {
    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 map = null;
    StructStat stat = null;
    try {
        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 (XmlPullParserException e) {
                Log.w(TAG, "getSharedPreferences", e);
            } catch (FileNotFoundException e) {
                Log.w(TAG, "getSharedPreferences", e);
            } catch (IOException e) {
                Log.w(TAG, "getSharedPreferences", e);
            } finally {
                IoUtils.closeQuietly(str);
            }
        }
    } catch (ErrnoException e) {
    }
    mLoaded = true;
    if (map != null) {
        mMap = map;
        mStatTimestamp = stat.st_mtime;
        mStatSize = stat.st_size;
    } else {
        mMap = new HashMap<String, Object>();
    }
    notifyAll();
}

首先 loadFromDiskLocked() 方法是在新创建的线程中执行所以不用担心阻塞主线程,在方法开始的地方首先检查上次数据保存是否异常,如果有异常则恢复异常发生之前的数据。然后通过 XmlUtils.readMapXml() 方法将文件中的数据读取到一个 HashMap 中,这里也可以看出数据在文件中是以xml格式存储的

读取

读取数据比较简单通过 getBoolean() 可以简单看出数据读取的流程

public boolean getBoolean(String key, boolean defValue) {
    synchronized (this) {
        awaitLoadedLocked();
        Boolean v = (Boolean)mMap.get(key);
        return v != null ? v : defValue;
    }
}

其中 awaitLoadedLocked() 等待数据从文件中读取完毕,然后将数据从Map中取出。

写入

让我们来看一下写入的一般用法

SharedPreferences sp = getSharedPreferences(name, mode);
Editor editor = sp.edit();
editor.putBoolean(key, true);
editor.commit(); //editor.apply();

我们逐行来分析写入的过程
第一行 getSharedPreferences() 在上面已经分析过,这里不再赘述
第二行通过 sp.edit() 获取到一个 Editor,这里看一下具体实现

public Editor edit() {
    synchronized (this) {
        awaitLoadedLocked();
    }

    return new EditorImpl();
}

这里首先等待数据读取完毕,然后创建一个 EditorImpl 对象,其中EditorImpl是Editor的具体实现
第三行代码通过 putBoolean() 方法将数据存储到内部的一个Map中,其中比较有意思的是 remove(key)clear() 两个方法

public Editor remove(String key) {
    synchronized (this) {
        mModified.put(key, this);
        return this;
    }
}

public Editor clear() {
    synchronized (this) {
        mClear = true;
        return this;
    }
}

clear 方法中设置了一个清除的标记位,而在 remove 方法中就很有意思了,将Editor自身存储到了Map中,那么在数据写入到文件中的时候到底是如何处理的呢,我们接着看最后写入磁盘的过程
写入的方法有两种, commitapply 两种,两种实现有一些区别(废话),先来看 commit 的实现

public boolean commit() {
    MemoryCommitResult mcr = commitToMemory();
    SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(
        mcr, null /* sync write on this thread okay */);
    try {
        mcr.writtenToDiskLatch.await();
    } catch (InterruptedException e) {
        return false;
    }
    notifyListeners(mcr);
    return mcr.writeToDiskResult;
}

commit()方法中做了三件事情,将数据从 Editor 中拷贝到 SharedPreferences 中(可以称之为提交到内存中),将数据写入到文件中,通知监听器
首先看一下提交到内存的过程

private MemoryCommitResult commitToMemory() {
    MemoryCommitResult mcr = new MemoryCommitResult();
    synchronized (SharedPreferencesImpl.this) {
        // 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);
        }
        mcr.mapToWriteToDisk = mMap;
        mDiskWritesInFlight++;

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

        synchronized (this) {
            if (mClear) {
                if (!mMap.isEmpty()) {
                    mcr.changesMade = true;
                    mMap.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 (!mMap.containsKey(k)) {
                        continue;
                    }
                    mMap.remove(k);
                } else {
                    if (mMap.containsKey(k)) {
                        Object existingValue = mMap.get(k);
                        if (existingValue != null && existingValue.equals(v)) {
                            continue;
                        }
                    }
                    mMap.put(k, v);
                }

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

            mModified.clear();
        }
    }
    return mcr;
}

首先检查是否有数据正在写入到磁盘中,如果有,需要做一次深拷贝。接着检查 mClear 标志,这个标志是在调用 editor.clear() 的时候设置的,如果设置了就会将原来存储在Map中的数据全部删除。紧接着通过一个for循环,遍历Editor中Map的数据。首先检查value是否是Editor本身(在调用 editor.remove() 的时候设置)或者为 null ,如果是,删除SharedPreferences中Map对应的数据。否则就会将数据添加到Map中。遍历完成后将原有Editor中的Map数据清空,至此完成了内存数据的拷贝
下面看一下写入到文件的过程

private void enqueueDiskWrite(final MemoryCommitResult mcr,
                                final Runnable postWriteRunnable) {
    final Runnable writeToDiskRunnable = new Runnable() {
            public void run() {
                synchronized (mWritingToDiskLock) {
                    writeToFile(mcr);
                }
                synchronized (SharedPreferencesImpl.this) {
                    mDiskWritesInFlight--;
                }
                if (postWriteRunnable != null) {
                    postWriteRunnable.run();
                }
            }
        };

    final boolean isFromSyncCommit = (postWriteRunnable == null);

    // Typical #commit() path with fewer allocations, doing a write on
    // the current thread.
    if (isFromSyncCommit) {
        boolean wasEmpty = false;
        synchronized (SharedPreferencesImpl.this) {
            wasEmpty = mDiskWritesInFlight == 1;
        }
        if (wasEmpty) {
            writeToDiskRunnable.run();
            return;
        }
    }

    QueuedWork.singleThreadExecutor().execute(writeToDiskRunnable);
}

首先创建一个 writeToDiskRunnable ,将具体的写入逻辑封装起来。然后判断是否调用的 commit() 方法,如果是,并且当前只有一个写入请求的话,就在当前线程中执行写入操作,否则,将写入操作添加到线程池中执行
下面分析写入操作的过程

private void writeToFile(MemoryCommitResult mcr) {
    // Rename the current file so it may be used as a backup during the next read
    if (mFile.exists()) {
        if (!mcr.changesMade) {
            // If the file already exists, but no changes were
            // made to the underlying map, it's wasteful to
            // re-write the file.  Return as if we wrote it
            // out.
            mcr.setDiskWriteResult(true);
            return;
        }
        if (!mBackupFile.exists()) {
            if (!mFile.renameTo(mBackupFile)) {
                Log.e(TAG, "Couldn't rename file " + mFile
                        + " to backup file " + mBackupFile);
                mcr.setDiskWriteResult(false);
                return;
            }
        } else {
            mFile.delete();
        }
    }

    // Attempt to write the file, delete the backup and return true as atomically as
    // possible.  If any exception occurs, delete the new file; next time we will restore
    // from the backup.
    try {
        FileOutputStream str = createFileOutputStream(mFile);
        if (str == null) {
            mcr.setDiskWriteResult(false);
            return;
        }
        XmlUtils.writeMapXml(mcr.mapToWriteToDisk, str);
        FileUtils.sync(str);
        str.close();
        ContextImpl.setFilePermissionsFromMode(mFile.getPath(), mMode, 0);
        try {
            final StructStat stat = Os.stat(mFile.getPath());
            synchronized (this) {
                mStatTimestamp = stat.st_mtime;
                mStatSize = stat.st_size;
            }
        } catch (ErrnoException e) {
            // Do nothing
        }
        // Writing was successful, delete the backup file if there is one.
        mBackupFile.delete();
        mcr.setDiskWriteResult(true);
        return;
    } catch (XmlPullParserException e) {
        Log.w(TAG, "writeToFile: Got exception:", e);
    } catch (IOException e) {
        Log.w(TAG, "writeToFile: Got exception:", e);
    }
    // Clean up an unsuccessfully written file
    if (mFile.exists()) {
        if (!mFile.delete()) {
            Log.e(TAG, "Couldn't clean up partially-written file " + mFile);
        }
    }
    mcr.setDiskWriteResult(false);
}

首先判断本次提交是否有数据更改,如果没有,则不需要写入任何内容,否则将保存着旧数据的文件备份起来。然后通过 XmlUtils.writeMapXml()方法将数据写入到文件中,并设置相应的访问权限。如果写入成功,将备份文件删除,至此一次 commit() 数据写入操作结束

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