Android五大存储之SharedPreferences(二)

SharedPreferences性能问题

  1. 跨进程不安全。由于没有使用跨进程的锁,就算使用 MODE_MULTI_PROCESS,SharedPreferences 在跨进程频繁读写有可能导致数据全部丢失。根据线上统计,SharedPreferences 大约会有万分之一的损坏率。
  2. 加载缓慢。SharedPreferences 文件的加载使用了异步线程,而且加载线程并没有设置优先级,如果这个时候读取数据就需要等待文件加载线程的结束。这就导致主线程等待低优先线程锁的问题,比如一个 100KB 的 SP 文件读取等待时间大约需要 50 ~ 100ms,并且建议大家提前用预加载启动过程用到的 SP 文件。
  3. 全量写入。无论是 commit() 还是 apply(),即使我们只改动其中一个条目,都会把整个内容全部写到文件。而且即使我们多次写同一个文件,SP 也没有将多次修改合并为一次,这也是性能差的重要原因之一。
  4. 卡顿。由于提供了异步落盘的 apply 机制,在崩溃或者其它一些异常情况可能会导致数据丢失。所以当应用收到系统广播,或者被调用 onPause 等一些时机,系统会强制把所有的 SharedPreferences 对象的数据落地到磁盘。如果没有落地完成,这时候主线程会被一直阻塞。这样非常容易造成卡顿,甚至是ANR,从线上数据来看 SP 卡顿占比一般会超过 5%。

系统提供的 SharedPreferences 的应用场景是用来存储一些非常简单、轻量的数据。我们不要使用它存储过于复杂的数据,例如 HTML、JSON 等。而且 SharedPreferences 的文件存储性能与文件大小有关,每个 SP 文件不能过大,我们不要将毫无关联的配置项保存在同一个文件中,同时考虑将频繁修改的条目单独隔离出来

数据丢失分析

SharedPrefenerces 提供了线程安全操作(内部有大量Synchronized方法),但是并不能保证跨进程数据的安全,也就是在跨进程访问时可能会导致文件损坏(但并不局限于多进程场景)。

  • 文件为什么会损坏

为什么会文件损坏?在回答该问题之前先要明确一下什么是文件损坏?一个文件的格式或者内容,如果没有按照应用程序写入的结果都属于文件损坏。它不只是文件格式错误,文件内容丢失可能才是最常出现的,SharedPreferences 跨进程读写就非常容易出现数据丢失的情况。
我们可以从应用程序、文件系统和磁盘三个角度来审视这个问题。

  1. 应用程序。大部分的 I/O 方法都不是原子操作的,文件的跨进程或者多线程写入、使用一个已经关闭的文件描述符 fd 来操作文件,它们都有可能导致数据被覆盖或者删除。事实上,大部分的文件损坏都是因为应用程序代码设计考虑不当导致的,并不是文件系统或者磁盘的问题。
  2. 文件系统。虽说内核崩溃或者系统突然断电都有可能导致文件系统损坏,不过文件系统也做了很多的保护措施。例如 system 分区保证只读不可写,增加异常检查和恢复机制等。
  3. 磁盘。手机上使用的闪存是电子式的存储设备,所以资料传输过程可能会发生电子遗失等现象导致数据错误。不过闪存也会使用 ECC、多级编码等方式增加数据的可靠性,一般来说出现这种情况的可能性比较小。
SharedPreferences 的落盘机制:
  1. SharedPreferences 的备份文件
    mBackupFile 是原始文件的备份文件,如:.../config.xml.bak(config 为 SharedPreferences 的文件名)
  2. mBackupFile 备份文件的作用
    无论我们使用 SharedPreferences 的 commit() 或 apply() 提交数据,都会调用到 writeToFile 方法:
    wirteToFile 方法的作用是将我们前面一系列的 putXxx 或 remove 后的数据落盘到存储设备(在移动设备一般指的是 Flash 闪存)。
  3. 写入文件分析
    SharedPreferences 的写入操作,首先是将源文件备份:mFile.renameTo(mBackupFile) 再写入所有数据,只有写入成功,并且通过 sync 完成落盘后,才会将 Backup(.bak) 文件删除。如果写入过程中进程被杀,或者关机等非正常情况发生。进程再次启动后如果发现该 SharedPreferences 存在 Backup 文件,就将 Backup 文件重名为源文件,原本未完成写入的文件就直接丢弃,这样最多也就是未完成写入的数据丢失,它能保证最后一次落盘(真正落盘)成功后的数据。也正式这个 BackUp 机制,导致多进程可能会丢失新写入的数据。但也不是只有多进程场景才会发生数据丢失的情况

总结

SharedPreferences 是我们日常经常使用的存储方法,但是里面的确会有大大小小的暗坑。所以我们需要充分了解它们的优缺点,这样在工作中可以更好地使用和优化。
总的来说,我们需要结合应用场景选择合适的数据存储方法。除了 SharedPreferences,Android 还为应用开发者提供了其它存储数据的方法。
对系统提供的 SharedPreferences 的小修小补虽然性能有所提升,但是依然不能彻底解决问题。基本每个大公司都会自研一套替代的存储方案,比如微信最近就开源了MMKV

参考文档:https://www.jianshu.com/p/f5a29bce2e6f

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