Android 優(yōu)化之存儲(chǔ)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)

交換數(shù)據(jù)格式

Google 推出的 Protocal Buffers 是一種更輕便高效的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，但消耗內(nèi)存較大。

FlatBuffers 同樣由 Google 推出，專注性能，適合移動(dòng)端。占用存儲(chǔ)比 Protocal 要大。

SharePreferences 優(yōu)化

• 當(dāng) SharedPreferences 文件還沒(méi)有被加載到內(nèi)存時(shí)，調(diào)用 getSharedPreferences 方法會(huì)初始化文件并讀入內(nèi)存，這容易導(dǎo)致 耗時(shí)更長(zhǎng)。
• Editor 的 commit 或者 apply 方法的區(qū)別在于同步寫(xiě)入和異步 寫(xiě)入，以及是否需要返回值。在不需要返回值的情況下，使用 apply 方法可以極大提高性能。
• SharedPreferences 類 中的 commitToMemory() 會(huì)鎖定 SharedPreference 對(duì)象，put() 和 getEditor() 方法會(huì)鎖定 Editor 對(duì)象，在寫(xiě)入磁盤(pán)時(shí)更會(huì)鎖定一個(gè)寫(xiě)入鎖。因此，最好的優(yōu)化方法就是避免頻繁地讀寫(xiě) SharedPreferences，減少無(wú)謂的調(diào)用。對(duì)于 SharedPreferences 的批量操作，最好先獲取一個(gè) editor 進(jìn)行批量操作，然后調(diào)用 apply 方法。

Bitmap 解碼

• 4.4 以上 decodeFile 內(nèi)部沒(méi)有使用緩存，效率不高。要使用 decodeStream，同時(shí)傳入的文件流為 BufferedInputStream。
• decodeResource 同樣存在性能問(wèn)題，用 decodeResourceStream。

數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化

1、使用 StringBuilder 代替 String

2、查詢時(shí)返回更少的結(jié)果集及更少的字段

查詢時(shí)只取需要的字段和結(jié)果集，更多的結(jié)果集會(huì)消耗更多的時(shí)間及內(nèi)存，更多的字段會(huì)導(dǎo)致更多的內(nèi)存消耗。

3、少用 cursor.getColumnIndex

根據(jù)性能調(diào)優(yōu)過(guò)程中的觀察 cursor.getColumnIndex 的時(shí)間消耗跟 cursor.getInt 相差無(wú)幾?？梢栽诮ū淼臅r(shí)候用 static 變量記住某列的 index，直接調(diào)用相應(yīng) index 而不是每次查詢。

4、異步線程

Android 中數(shù)據(jù)不多時(shí)表查詢可能耗時(shí)不多，不會(huì)導(dǎo)致 ANR，不過(guò)大于 100ms 時(shí)同樣會(huì)讓用戶感覺(jué)到延時(shí)和卡頓，可以放在線程中運(yùn)行，但 sqlite 在并發(fā)方面存在局限，多線程控制較麻煩，這時(shí)候可使用單線程池，在任務(wù)中執(zhí)行 db 操作，通過(guò) handler 返回結(jié)果和 UI 線程交互，既不會(huì)影響 UI 線程，同時(shí)也能防止并發(fā)帶來(lái)的異常。

5、SQLiteOpenHelper 維持一個(gè)單例

因?yàn)?SQLite 對(duì)多線程的支持并不是很完善，如果兩個(gè)線程同時(shí)操作數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)被另一個(gè)線程占用， 這種情況下會(huì)報(bào)“Database is locked” 的異常。所以在數(shù)據(jù)庫(kù)管理類中使用單例模式，就可以保證無(wú)論在哪個(gè)線程中獲取數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，都是同一個(gè)。

最好的方法是所有的數(shù)據(jù)庫(kù)操作統(tǒng)一到同一個(gè)線程隊(duì)列管理，而業(yè)務(wù)層使用緩存同步，這樣可以完全避免多線程操作數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)致的不同步和死鎖問(wèn)題。

6、Application 中初始化

• 使用 Application 的 Context 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，在 Application 生命周期結(jié)束時(shí)再關(guān)閉。
• 在應(yīng)用啟動(dòng)過(guò)程中最先初始化完數(shù)據(jù)庫(kù)，避免進(jìn)入應(yīng)用后再初始化導(dǎo)致相關(guān)操作時(shí)間變長(zhǎng)。

7、少用 AUTOINCREMENT

主鍵加上 AUTOINCREMENT 后，可以保證主鍵嚴(yán)格遞增，但并不能保證每次都加 1，因?yàn)樵诓迦胧『?，失敗的行?hào)不會(huì)被復(fù)用，會(huì)造成主鍵有間隔，繼而使 INSERT 耗時(shí) 1 倍以上。

這個(gè) AUTOINCREMENT 關(guān)鍵詞會(huì)增加 CPU，內(nèi)存，磁盤(pán)空間和磁盤(pán) I/O 的負(fù)擔(dān)，所以 盡量不要用，除非必需。通常情況下都不是必需的。

事務(wù)

使用事務(wù)的兩大好處是原子提交和更優(yōu)性能：

• 原子提交：意味著同一事務(wù)內(nèi)的所有修改要么都完成要么都不做，如果某個(gè)修改失敗，會(huì)自動(dòng)回滾使得所有修改不生效。
• 更優(yōu)性能：Sqlite 默認(rèn)會(huì)為每個(gè)插入、更新操作創(chuàng)建一個(gè)事務(wù)，并且在每次插入、更新后立即提交。這樣如果連續(xù)插入 100 次數(shù)據(jù)實(shí)際是創(chuàng)建事務(wù)、執(zhí)行語(yǔ)句、提交這個(gè)過(guò)程被重復(fù)執(zhí)行了 100 次。如果顯式的創(chuàng)建事務(wù)，這個(gè)過(guò)程只做一次，通過(guò)這種一次性事務(wù)可以使得性能大幅提升。尤其當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)位于 sd 卡時(shí)，時(shí)間上能節(jié)省兩個(gè)數(shù)量級(jí)左右。

主要三個(gè)方法：beginTransaction，setTransactionSuccessful，endTransaction。

SQLiteStatement

使用 Android 系統(tǒng)提供的 SQLiteStatement 來(lái)插入數(shù)據(jù)，在性能上有一定的提高，并且也解決了 SQL 注入的問(wèn)題。

SQLiteStatement statement = dbOpenHelper.getWritableDatabase().compileStatement("INSERT INTO EMPERORS(name, dynasty, start_year) values(?,?,?)"); 
statement.clearBindings();
statement.bindString(1, "Max"); 
statement.bindString(2, "Luk"); 
statement.bindString(3, "1998"); 
statement.executeInsert();

SQLiteStatement 只能插入一個(gè)表中的數(shù)據(jù)，在插入前要清除上一次的數(shù)據(jù)。

索引

索引就像書(shū)本的目錄，目錄可以快速找到所在頁(yè)數(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中索引可以幫助快速找到數(shù)據(jù)，而不用全表掃描，合適的索引可以大大提高數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的效率。

優(yōu)點(diǎn)：大大加快了數(shù)據(jù)庫(kù)檢索的速度，包括對(duì)單表查詢、連表查詢、分組查詢、排序查詢。經(jīng)常是一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的性能提升，且隨著數(shù)據(jù)數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)。

缺點(diǎn)：

• 索引的創(chuàng)建和維護(hù)存在消耗，索引會(huì)占用物理空間，且隨著數(shù)據(jù)量的增加而增加。
• 在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行增刪改時(shí)需要維護(hù)索引，所以會(huì)對(duì)增刪改的性能存在影響。

分類

1、直接創(chuàng)建索引和間接創(chuàng)建索引

• 直接創(chuàng)建: 使用 sql 語(yǔ)句創(chuàng)建，Android 中可以在 SQLiteOpenHelper 的 onCreate 或是 onUpgrade 中直接 excuSql 創(chuàng)建語(yǔ)句，如 CREATE INDEX mycolumn_index ON mytable (myclumn)
• 間接創(chuàng)建: 定義主鍵約束或者唯一性鍵約束，可以間接創(chuàng)建索引，主鍵默認(rèn)為唯一索引。

2、普通索引和唯一性索引

• 普通索引：CREATEINDEXmycolumn_indexONmytable(myclumn)
• 唯一性索引：保證在索引列中的全部數(shù)據(jù)是唯一的，對(duì)聚簇索引和非聚簇索引都可以使用，語(yǔ)句為 CREATE UNIQUE COUSTERED INDEX myclumn_cindex ON mytable(mycolumn)

3、單個(gè)索引和復(fù)合索引

• 單個(gè)索引：索引建立語(yǔ)句中僅包含單個(gè)字段，如上面的普通索引和唯一性索引創(chuàng)建示例。
• 復(fù)合索引：又叫組合索引，在索引建立語(yǔ)句中同時(shí)包含多個(gè)字段，如 CREATEINDEXname_indexONusername(firstname,lastname)，其中 firstname 為前導(dǎo)列。

4、聚簇索引和非聚簇索引 (聚集索引，群集索引)

• 聚簇索引：物理索引，與基表的物理順序相同，數(shù)據(jù)值的順序總是按照順序排列，如 CREATE CLUSTERED INDEX mycolumn_cindex ON mytable(mycolumn) WITH ALLOW_DUP_ROW，其中 WITH ALLOW_DUP_ROW 表示允許有重復(fù)記錄的聚簇索引
• 非聚簇索引：CREATEUNCLUSTEREDINDEXmycolumn_cindexONmytable(mycolumn)，索引默認(rèn)為非聚簇索引

使用場(chǎng)景

• 當(dāng)某字段數(shù)據(jù)更新頻率較低，查詢頻率較高，經(jīng)常有范圍查詢 (>, <, =,>=, <=) 或 order by、group by 發(fā)生時(shí)建議使用索引。并且選擇度（一個(gè)字段中唯一值的數(shù)量 / 總的數(shù)量）越大，建索引越有優(yōu)勢(shì)
• 經(jīng)常同時(shí)存取多列，且每列都含有重復(fù)值可考慮建立復(fù)合索引

使用規(guī)則

1. 對(duì)于復(fù)合索引，把使用最頻繁的列做為前導(dǎo)列 (索引中第一個(gè)字段)。如果查詢時(shí)前導(dǎo)列不在查詢條件中則該復(fù)合索引不會(huì)被使用。如 create unique index PK_GRADE_CLASS on student (grade, class)，select * from student where class = 2 未使用到索引，select * from dept where grade = 3 使用到了索引
2. 避免對(duì)索引列進(jìn)行計(jì)算，對(duì) where 子句列的任何計(jì)算如果不能被編譯優(yōu)化，都會(huì)導(dǎo)致查詢時(shí)索引失效 select * from student where tochar(grade)='2
3. 比較值避免使用 NULL
4. 多表查詢時(shí)要注意是選擇合適的表做為內(nèi)表。連接條件要充份考慮帶有索引的表、行數(shù)多的表，內(nèi)外表的選擇可由公式：外層表中的匹配行數(shù) * 內(nèi)層表中每一次查找的次數(shù)確定，乘積最小為最佳方案。實(shí)際多表操作在被實(shí)際執(zhí)行前，查詢優(yōu)化器會(huì)根據(jù)連接條件，列出幾組可能的連接方案并從中找出系統(tǒng)開(kāi)銷最小的最佳方案
5. 查詢列與索引列次序一致
6. 用多表連接代替 EXISTS 子句
7. 把過(guò)濾記錄數(shù)最多的條件放在最前面
8. 善于使用存儲(chǔ)過(guò)程，它使 sql 變得更加靈活和高效 (Sqlite 不支持存儲(chǔ)過(guò)程)

其它通用優(yōu)化

1. 經(jīng)常用的數(shù)據(jù)讀取后緩存起來(lái)，以免多次重復(fù)讀寫(xiě)造成“寫(xiě)入放大”
2. 子線程讀寫(xiě)數(shù)據(jù)
3. ObjectOutputStream 在序列化磁盤(pán)時(shí)，會(huì)把內(nèi)存中的每個(gè)對(duì)象保存到磁盤(pán)，在保存對(duì)象的 時(shí)候，每個(gè)數(shù)據(jù)成員會(huì)帶來(lái)一次 I/O 操作。在 ObjectOutputStream 上面再封裝一個(gè)輸出流 ByteArrayOutputStream 或 BufferedOutputStream，先將對(duì)象序列化后的信息寫(xiě)到緩存區(qū)中，然后再一次性地寫(xiě)到磁盤(pán)上；相應(yīng)的，用 ByteArrayInputStream 或 BufferedInputStream 替代 ObjectInputStream。
4. 合理選擇緩沖區(qū) Buffer 的大小。太小導(dǎo)致 I/O 操作次數(shù)增多，太大導(dǎo)致申請(qǐng)時(shí)間變長(zhǎng)。比如 4-8 KB。

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