讲解 Android 常用开源数据库实现原理

Android童话镇
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一、SQLite：Android 的 “内置文件柜”

SQLite 是 Android 系统内置的轻量级关系型数据库，本质是一个存放在磁盘上的单一文件，就像一个 “带索引的文件柜”。

1. 核心存储结构：B + 树索引与页存储
  • 数据存储：
    数据按 “页（Page）” 存储（默认 4KB / 页），每页类似一个抽屉，存放表的行数据。例如：用户表的每一行数据会被拆分成多个页存储。
  • 索引机制：
    使用 B + 树索引（类似字典的目录），例如给 “用户表” 的 “用户名” 字段建索引，就像在字典中按拼音首字母快速查字，大幅提升查询速度。
  • 案例类比：
    数据库文件如同一个文件柜，每个表是抽屉，页是抽屉里的文件夹，B + 树索引是文件夹的标签，让你快速找到目标文件。
2. 事务处理：原子性的 “转账保险箱”
  • ACID 特性：
    事务确保操作要么全成功，要么全失败。例如转账时，扣钱和加钱必须同时完成，否则回滚。
  • 实现原理：
    通过日志文件（WAL 模式）记录操作，若中途崩溃，重启时根据日志恢复数据，类似转账时先写纸条记录步骤，完成后再擦掉。
3. Android 中的封装：ContentProvider 与 SQLiteOpenHelper
  • ContentProvider：
    系统级数据共享接口，类似 “文件柜管理员”，控制其他应用对数据库的访问权限。
  • SQLiteOpenHelper：
    简化数据库创建和版本管理，例如创建表时自动执行 SQL 语句，版本更新时迁移数据。

二、Room：SQLite 的 “智能翻译官”

Room 是 Google 基于 SQLite 的 ORM（对象关系映射）框架，像一个 “会自动生成 SQL 的翻译官”，让开发者用 Java/Kotlin 对象操作数据库。

1. 核心原理：编译时代码生成

  • 注解处理：
    通过注解（如@Entity）标记数据类，编译时自动生成 SQL 语句。例如：

    java

    @Entity(tableName = "users")
class User {
    @PrimaryKey long id;
    String name;
}

    编译后会生成INSERT INTO users (name) VALUES (?)等 SQL 语句。

  • 类型安全：
    自动将 Java 类型映射到 SQL 类型（如int→INTEGER），避免 SQL 注入风险。

2. 缓存与查询优化：LiveData 与 RxJava 集成
  • 数据观察：
    结合 LiveData 实现数据变更自动通知 UI，类似 “订阅报纸”，数据更新时自动推送。
  • 异步查询：
    强制查询在子线程执行，避免主线程阻塞，类似 “让助理去文件柜找资料，自己不等待”。
3. 架构优势：分层设计

  • 三层架构：

    • Entity：数据实体类（如 User）
    • DAO：数据访问对象（定义查询方法）
    • Database：数据库配置（版本管理）
      解耦业务逻辑与数据操作，类似 “图书馆的分类索引系统”。

三、Realm：跨平台的 “内存映射大师”

Realm 是一个跨平台的非关系型数据库，采用内存映射文件技术，像 “直接操作内存的高速通道”。

1. 内存映射：直接操作磁盘的 “魔法”
  • 原理：
    将数据库文件直接映射到内存地址，读写操作直接修改内存，系统自动同步到磁盘。类似 “直接在文件柜上修改文件，无需复制到桌面”。
  • 优势：
    读写速度比 SQLite 快 3-5 倍，尤其适合频繁读写场景（如聊天记录）。
2. 数据模型：对象即数据

  • 无 ORM 层：
    直接操作 RealmObject 对象，无需转换。例如：

    java

    Realm realm = Realm.getDefaultInstance();
realm.beginTransaction();
User user = realm.createObject(User.class);
user.setName("张三");
realm.commitTransaction();

    数据对象直接对应数据库记录，类似 “直接操作文件内容，无需翻译”。

3. 跨平台与线程安全
  • 多平台共享：
    一套数据模型可用于 Android、iOS、Web，类似 “多语言通用的文件格式”。
  • 线程安全：
    通过 Realm 实例隔离不同线程数据，避免并发冲突，类似 “每个线程有独立的文件柜副本”。

四、GreenDAO：轻量级的 “SQL 优化器”

GreenDAO 是另一个 ORM 框架，主打高性能和轻量级，像 “手工优化的 SQL 执行引擎”。

1. 极致性能：手动优化 SQL 执行
  • 代码生成：
    生成的 SQL 语句经过手工优化，例如批量插入时合并为一条 SQL，减少数据库交互次数。
  • 对象池：
    复用对象实例，减少 GC 开销，类似 “重复使用文件袋，避免频繁创建新文件”。
2. 最小依赖：仅 100KB 的 “轻量级选手”
  • 依赖精简：
    不依赖其他框架（如 Room 依赖 AndroidX），适合旧项目集成。

五、各数据库适用场景对比

数据库核心优势适用场景原理特点
SQLite系统内置，轻量级简单本地存储、离线缓存B + 树索引，事务日志
Room类型安全，架构清晰复杂业务逻辑，MVVM 架构编译时生成 SQL，LiveData 集成
Realm高性能，跨平台高频读写，多端数据共享内存映射文件，对象直接存储
GreenDAO极致性能，轻量级旧项目优化，内存敏感场景手工优化 SQL，对象池技术

六、总结：选择数据库的 “三板斧”

  1. 需求优先：

    • 简单场景：SQLite 直接操作或 Room（易上手）。
    • 高性能读写：Realm（内存映射）或 GreenDAO（SQL 优化）。

  2. 架构匹配：

    • MVVM 项目：Room+LiveData（数据观察方便）。
    • 跨平台项目：Realm（一套代码多端运行）。

  3. 性能权衡：

    • 首次加载速度：SQLite/Room（磁盘操作）＜ Realm（内存映射）。

    • 内存占用：Realm（直接操作内存）＞ SQLite（页存储）。

理解这些数据库的原理，就像掌握不同工具的特性，根据场景选择合适的 “数据存储武器”，才能打造高效稳定的 Android 应用。

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