Android实现数据持久化的三种方法

考虑下面几种情况：

• 用户对应用的亮度、音量、字体颜色等进行了配置；
• 用户在游戏过程中打出了新的记录；
• 用户使用应用下载了一些图片、音乐等大文件；

在用户使用应用时，上述情况经常会出现，此时就要求应用具有保存这些数据并在以后读取的能力，也就是所谓的数据持久化。
Android系统为开发人员提供了三种实现数据持久化的方式，分别是保存到SharedPreferences、保存到SQLite数据库以及保存到文件。

保存到SharedPreferences

使用SharedPreference是保存较小的键值对的最佳方法。每个SharedPreference对象指向一个保存键值对的shared preference文件，并为读写不同类型的键值对提供了方便的方法。

获取SharedPreferences对象

Context类提供了创建或访问shared preferences文件的方法：

• getSharedPreferences(String name, int mode)：当需要多个shared preferences文件时使用。通过name指定shared preferences文件的名称。
• getPreferences(int mode)：当只需一个shared preferences文件时，可以使用这个方法获得默认的shared preferences文件。

mode一般都设置成Context.MODE_PRIVATE，表示只有创建该文件的应用才能访问它。‘

向shared preferences文件中写入

获得SharedPreferences对象后，就可以对其进行写入了。一般步骤如下：
1. 调用SharedPreferences的实例方法edit()创建一个SharedPreferences.Editor对象；
2. 通过Editor对象的putXXX()方法传递键值对；
3. 调用Editor对象的apply()方法（在后台进行数据存储）或者commit()方法（阻塞当前线程并立即进行数据存储）提交。

示例如下：

SharedPreferences preferences = getPreferences(Context.MODE_PRIVATE);
SharedPreferences.Editor editor = preferences.edit();
editor.putInt("HighScore",100);
editor.apply();

从shared preferences文件中读取

读取shared preferences文件中的键值对非常容易，只要先获得SharedPreferences对象，之后调用各类getXXX()方法获取键值对即可。示例如下：

SharedPreferences preferences = getPreferences(Context.MODE_PRIVATE);
int highScore = preferences.getInt("HighScore",0);

需要注意的一点是，所有的get方法都需要传入一个默认值，它会在找不到相应值的时候作为结果返回。

保存到SQLite数据库

对于较大量的、结构化的数据，通常的做法是将它们保存到数据库中。Android系统提供了对SQLite数据库的支持。

创建Contract类

创建Contract类这个步骤不是绝对必须的，但它是Android类库中组织数据库结构的一个规范做法：每个Contract类代表一个数据库，其中的每一个内部类代表一张表。下面是一个例子：

public static final class MyDbContract {
    private MyDbContract(){

    }

    public static final class Age implements BaseColumns {
        private Age(){

        }

        public static final String TABLE_NAME = "NameToAge";
        public static final String COLUMN_NAME_USER_NAME = "name";
        public static final String COLUMN_NAME_USER_AGE = "age";
    }
}

上面的Contract类可以这么解读：

• 数据库名称为MyDb；
• 有一张名为NameToAge的表，表由name列和age列组成。

注意：Age类实现了BaseColumns接口，这使得它能够继承到一个名为_ID的主键，这是让数据库和Android系统中的一些框架（如Cursor）相容的关键。

实现SQLiteOpenHelper类

SQLiteOpenHelper是Android系统提供的用于管理数据库的创建与访问的类。通过这个类，Android系统会将数据库保存到应用的私密空间，保证数据不会被其他应用访问到。
下面是实现SQLiteOpenHelper的一个例子：

public class MyDbHelper extends SQLiteOpenHelper {
    // If you change the database schema, you must increment the database version.
    public static final int DATABASE_VERSION = 1;
    public static final String DATABASE_NAME = "MyDb.db";

    private static final String SQL_CREATE_TABLE_AGE =
            "CREATE TABLE " + MyDbContract.Age.TABLE_NAME + " ("
            + MyDbContract.Age._ID + " INTEGER PRIMARY KEY" + ","
            + MyDbContract.Age.COLUMN_NAME_USER_NAME + " TEXT" + ","
            + MyDbContract.Age.COLUMN_NAME_USER_AGE + " INTEGER"
            + ")";

    public MyDbHelper(Context context){
        super(context, DATABASE_NAME, null, DATABASE_VERSION);
    }

    @Override
    public void onCreate(SQLiteDatabase db) {
        db.execSQL(SQL_CREATE_TABLE_AGE);
    }

    @Override
    public void onUpgrade(SQLiteDatabase db, int oldVersion, int newVersion) {

    }
}

分别说明一下构造器以及各个回调方法：
（1）构造器：构造器中调用了超类的构造器SQLiteOpenHelper(Context context, String name, CursorFactory factory, int version)，参数分别为用于创建数据库的context对象、数据库名、用于加工Cursor对象的CursorFactory、数据库版本（一般从1开始）。
（2）onCreate()：当首次创建数据库时调用。一般会在这里面创建各个表。在上面的例子中，通过原始SQL语句CREATE TABLE创建了一张表。
（3）onUpgrade()：当数据库版本升级时调用。
其他还有一些回调方法，如onDowngrade()等，可以在需要时选择性地实现。

获取SQLiteDatabase实例

当使用SQLiteOpenHelper做一些与数据库有关的操作时，系统会对那些有可能比较耗时的操作（例如创建与更新等）在真正需要的时候才去执行，而不是在app刚启动的时候就执行。
对于开发者而言，需要做的仅仅是执行SQLiteOpenHelper的getWritableDatabase()或者getReadableDatabase()方法获得SQLiteDatabase实例。需要注意的是，由于创建与访问数据库可能会很耗时，因此最好在后台线程中执行这些操作。

添加数据

通过向SQLiteDatabase的insert()方法传递ContentValues对象实现：

private void put(SQLiteDatabase database,String name, int age){
    ContentValues values = new ContentValues();
    values.put(MyDbHelper.MyDbContract.Age.COLUMN_NAME_USER_NAME,name);
    values.put(MyDbHelper.MyDbContract.Age.COLUMN_NAME_USER_AGE,age);

    database.insert(
            MyDbHelper.MyDbContract.Age.TABLE_NAME,
            null,
            values
    );
}

insert()方法的第一个参数是将要插入的表的名称，第二个参数是当values为空时需要被置为Null的列的名称（SQLite不允许插入所有列都为空的行）。

查询数据

通过SQLiteDatabase的query(String table, String[] columns, String selection,
String[] selectionArgs, String groupBy, String having,
String orderBy)方法实现：

Cursor cursor = database.query(
        MyDbHelper.MyDbContract.Age.TABLE_NAME,
        projections,
        null,
        null,
        null,
        null,
        MyDbHelper.MyDbContract.Age._ID + " ASC"
);

query()的参数和原始SQL语句的组织方式大致相同，如下：

• table：表名，对应SQL中的FROM子句；
• columns：需要返回的列名，对应SQL中的SELECT子句。
• selection：选取条件，对应SQL中的WHERE子句。语句中可以使用”?”通配符，具体的值会用下面的selectionArgs中的元素代替。
• selectionArgs：选取条件参数，用于填充selection中的“？”。举例：假设selection == “name = ?”，selectionArgs == {“Bob” }，那么最后selection与selectionArgs拼成的WHERE子句为WHERE name = Bob。
• groupBy：分组，对应SQL中的GROUP BY子句。
• having：过滤组，对应SQL中的HAVING子句。
• orderBy：排序，对应SQL中的ORDER BY子句。
• limit（可选）：返回行数，对应SQL中的LIMIT子句。

方法返回一个Cursor对象，关于Cursor对象的使用可以查阅其文档，这里是一个示例：

while (cursor.moveToNext()){
    Log.i(
            cursor.getString(cursor.getColumnIndex(MyDbHelper.MyDbContract.Age.COLUMN_NAME_USER_NAME)),
            String.valueOf(cursor.getInt(cursor.getColumnIndex(MyDbHelper.MyDbContract.Age.COLUMN_NAME_USER_AGE))));
}

删除数据

通过SQLiteDatabase的delete(String table, String whereClause, String[] whereArgs)方法实现。

更新数据

通过SQLiteDatabase的update(String table, ContentValues values, String whereClause, String[] whereArgs)方法实现。

保存到文件

对于用户下载的图片、音乐等，将其保存到文件中储存起来是最合适的方法。

保存到internal storage

internal storage是每个应用专属的一块存储空间，相当于应用的根目录，对于应用来说总是可用的。当用户卸载应用时，internal storage中的数据会全部被清除掉。默认情况下，无论是用户还是其他应用都无法访问该区域。
可以通过以下两个方法获取指向internal storage的File对象：

• Context的实例方法getFilesDir()，指向应用的internal目录。
• Context的实例方法getCacheDir()，指向应用的internal缓存目录。当系统空间不足时，会自动清除该目录下的文件，因此该目录下只应当存储较小的缓存文件。

下面尝试打印这两个目录的地址：

Log.i("path",getFilesDir().toString());
Log.i("path",getCacheDir().toString());

结果为：
10-03 10:38:03.329 26289-26289/com.example.swt369.filepathtest I/path: /data/user/0/com.example.swt369.filepathtest/files
10-03 10:38:03.329 26289-26289/com.example.swt369.filepathtest I/path: /data/user/0/com.example.swt369.filepathtest/cache

此外，Context还提供了一个获取指定internal目录下的文件的FileOutputStream的方法openFileOutput(String name, int mode)。mode一般为Context.MODE_PRIVATE。
想要快速创建缓存文件的话，可以利用File的静态方法createTempFile(String prefix, String suffix, File directory)

保存到external storage

external是手机提供的公用存储区域，未root的手机打开文件管理等应用，看到的目录就是external storage的根目录。应用如果选择将数据保存在这里面，那么这些数据对于用户和其他应用而言都是可见的。

检验external storage是否可用

external storage可能是不可用的（某些手机可能没有内置的SD卡），因此在访问之前需要检验其可用性，方法如下：

 /* Checks if external storage is available for read and write */
public boolean isExternalStorageWritable() {
    String state = Environment.getExternalStorageState();
    if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state)) {
        return true;
    }
    return false;
}

/* Checks if external storage is available to at least read */
public boolean isExternalStorageReadable() {
    String state = Environment.getExternalStorageState();
    if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state) ||
        Environment.MEDIA_MOUNTED_READ_ONLY.equals(state)) {
        return true;
    }
    return false;
}

保存public文件

应用为用户下载的音乐、视频等，即使应用被卸载了也应当被保留，此时就应当将它们以public的形式存储起来。Environment类提供了访问公用存储区域的File对象的方法：

• Environment.getExternalStorageDirectory()：返回指向公用存储区域根目录的File对象。
• getExternalStoragePublicDirectory(String type)：根据type返回指向不同类型的公用存储区域目录的File对象。Environment提供了一组type常量，有DIRECTORY_MUSIC,DIRECTORY_DOWNLOADS,DIRECTORY_DOCUMENTS等。

下面做一个简单测试：

Log.i("path",Environment.getExternalStorageDirectory().toString());
Log.i("path",Environment.getExternalStoragePublicDirectory(Environment.DIRECTORY_DOWNLOADS).toString());

结果为：
10-03 11:06:41.384 7364-7364/? I/path: /storage/emulated/0
10-03 11:06:41.385 7364-7364/? I/path: /storage/emulated/0/Download

注意：访问这块区域是需要获取android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE或者android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE权限的。当获取到写权限时，也会同时获取到读权限。在Android 6.0及以上版本，这两个权限被视作危险权限，只能够在运行时动态获取。

保存private文件

有些文件虽然被保存到了external storage中，但是它可能只会被创建它的应用使用，比如QQ、微信缓存的聊天表情、小视频等。Android系统为这样的文件提供了一个存储目录：公用存储区域根目录/Android/data/应用包名/files。这个目录除了外部可访问外，和internal storage的性质非常相似：卸载时会被清除、（自Android 4.4）不需要申请访问权限（仅针对与应用包名匹配的那个目录，如果访问其他应用的目录还是需要申请权限）。
可以利用Context的实例方法getExternalFilesDir(@Nullable String type)获取指向该目录的File对象。type常量同样由Environment类提供。示例如下：

Log.i("path",getExternalFilesDir(Environment.DIRECTORY_DOWNLOADS).toString());

结果为：
10-03 11:14:57.947 9412-9412/com.example.swt369.filepathtest I/path: /storage/emulated/0/Android/data/com.example.swt369.filepathtest/files/Download