Architettura dell'app: livello dati - Datastore - Android for Developers

Progetto: /architecture/_project.yaml Libro: /architecture/_book.yaml parole chiave: datastore, architettura, api:JetpackDataStore description: Explore this app architecture guide on data layer libraries to learn about Preferences DataStore and Proto DataStore, Setup, and more. hide_page_heading: true

DataStore   Parte di Android Jetpack.

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Kotlin Multiplatform consente di condividere il livello dati con altre piattaforme. Scopri come configurare e utilizzare DataStore in KMP
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Jetpack DataStore è una soluzione di archiviazione dei dati che ti consente di archiviare coppie chiave-valore o oggetti digitati con protocol buffer. DataStore utilizza le coroutine Kotlin e Flow per archiviare i dati in modo asincrono, coerente e transazionale.

Se utilizzi SharedPreferences per archiviare i dati, valuta la possibilità di eseguire la migrazione a DataStore.

Preferences DataStore e Proto DataStore

DataStore fornisce due implementazioni diverse: Preferences DataStore e Proto DataStore.

  • Preferences DataStore archivia e accede ai dati utilizzando le chiavi. Questa implementazione non richiede uno schema predefinito e non fornisce sicurezza dei tipi.
  • Proto DataStore memorizza i dati come istanze di un tipo di dati personalizzato. Questa implementazione richiede di definire uno schema utilizzando i buffer di protocollo, ma fornisce la sicurezza dei tipi.

Utilizzare correttamente DataStore

Per utilizzare DataStore correttamente, tieni sempre presente le seguenti regole:

  1. Non creare mai più di un'istanza di DataStore per un determinato file nello stesso processo. In questo modo, tutte le funzionalità di DataStore potrebbero non funzionare più. Se sono attivi più DataStore per un determinato file nello stesso processo, DataStore genererà IllegalStateException durante la lettura o l'aggiornamento dei dati.

  2. Il tipo generico di DataStore<T> deve essere immutabile. La modifica di un tipo utilizzato in DataStore invalida la coerenza fornita da DataStore e crea bug potenzialmente gravi e difficili da individuare. Ti consigliamo di utilizzare i protocol buffer, che contribuiscono a garantire l'immutabilità, un'API chiara e una serializzazione efficiente.

  3. Non combinare gli utilizzi di SingleProcessDataStore e MultiProcessDataStore per lo stesso file. Se intendi accedere a DataStore da più di un processo, devi utilizzare MultiProcessDataStore.

Configura

Per utilizzare Jetpack DataStore nella tua app, aggiungi quanto segue al file Gradle a seconda dell'implementazione che vuoi utilizzare:

Datastore delle preferenze

Groovy

    // Preferences DataStore (SharedPreferences like APIs)
    dependencies {
        implementation "androidx.datastore:datastore-preferences:1.1.7"

        // optional - RxJava2 support
        implementation "androidx.datastore:datastore-preferences-rxjava2:1.1.7"

        // optional - RxJava3 support
        implementation "androidx.datastore:datastore-preferences-rxjava3:1.1.7"
    }

    // Alternatively - use the following artifact without an Android dependency.
    dependencies {
        implementation "androidx.datastore:datastore-preferences-core:1.1.7"
    }

Kotlin

    // Preferences DataStore (SharedPreferences like APIs)
    dependencies {
        implementation("androidx.datastore:datastore-preferences:1.1.7")

        // optional - RxJava2 support
        implementation("androidx.datastore:datastore-preferences-rxjava2:1.1.7")

        // optional - RxJava3 support
        implementation("androidx.datastore:datastore-preferences-rxjava3:1.1.7")
    }

    // Alternatively - use the following artifact without an Android dependency.
    dependencies {
        implementation("androidx.datastore:datastore-preferences-core:1.1.7")
    }

Proto DataStore

Groovy

    // Typed DataStore (Typed API surface, such as Proto)
    dependencies {
        implementation "androidx.datastore:datastore:1.1.7"

        // optional - RxJava2 support
        implementation "androidx.datastore:datastore-rxjava2:1.1.7"

        // optional - RxJava3 support
        implementation "androidx.datastore:datastore-rxjava3:1.1.7"
    }

    // Alternatively - use the following artifact without an Android dependency.
    dependencies {
        implementation "androidx.datastore:datastore-core:1.1.7"
    }

Kotlin

    // Typed DataStore (Typed API surface, such as Proto)
    dependencies {
        implementation("androidx.datastore:datastore:1.1.7")

        // optional - RxJava2 support
        implementation("androidx.datastore:datastore-rxjava2:1.1.7")

        // optional - RxJava3 support
        implementation("androidx.datastore:datastore-rxjava3:1.1.7")
    }

    // Alternatively - use the following artifact without an Android dependency.
    dependencies {
        implementation("androidx.datastore:datastore-core:1.1.7")
    }

Memorizzare coppie chiave-valore con Preferences DataStore

L'implementazione di Preferences DataStore utilizza le classi DataStore e Preferences per rendere persistenti le coppie chiave-valore su disco.

Crea un datastore delle preferenze

Utilizza il delegato della proprietà creato da preferencesDataStore per creare un'istanza di DataStore<Preferences>. Chiamalo una volta al livello superiore del tuo file Kotlin e accedi tramite questa proprietà nel resto della tua applicazione. In questo modo è più facile mantenere DataStore come singleton. In alternativa, utilizza RxPreferenceDataStoreBuilder se utilizzi RxJava. Il parametro obbligatorio name è il nome del datastore delle preferenze.

Kotlin

// At the top level of your kotlin file:
val Context.dataStore: DataStore<Preferences> by preferencesDataStore(name = "settings")

Java

RxDataStore<Preferences> dataStore =
  new RxPreferenceDataStoreBuilder(context, "settings").build();

Leggere da un datastore delle preferenze

Poiché Preferences DataStore non utilizza uno schema predefinito, devi utilizzare la funzione del tipo di chiave corrispondente per definire una chiave per ogni valore che devi archiviare nell'istanza DataStore<Preferences>. Ad esempio, per definire una chiave per un valore int, utilizza intPreferencesKey(). Quindi, utilizza la proprietà DataStore.data per esporre il valore memorizzato appropriato utilizzando un Flow.

Kotlin

val EXAMPLE_COUNTER = intPreferencesKey("example_counter")
val exampleCounterFlow: Flow<Int> =
  context.dataStore.data.map { preferences ->
    // No type safety.
    preferences[EXAMPLE_COUNTER] ?: 0
}

Java

Preferences.Key<Integer> EXAMPLE_COUNTER =
  PreferencesKeys.int("example_counter");

Flowable<Integer> exampleCounterFlow =
  dataStore.data().map(prefs -> prefs.get(EXAMPLE_COUNTER));

Scrivere in un Preferences DataStore

Preferences DataStore fornisce una funzione edit() che aggiorna in modo transazionale i dati in un DataStore. Il parametro transform della funzione accetta un blocco di codice in cui puoi aggiornare i valori in base alle esigenze. Tutto il codice nel blocco transform viene trattato come una singola transazione.

Kotlin

suspend fun incrementCounter() {
  context.dataStore.edit { settings ->
    val currentCounterValue = settings[EXAMPLE_COUNTER] ?: 0
    settings[EXAMPLE_COUNTER] = currentCounterValue + 1
  }
}

Java

Single<Preferences> updateResult =  dataStore.updateDataAsync(prefsIn -> {
  MutablePreferences mutablePreferences = prefsIn.toMutablePreferences();
  Integer currentInt = prefsIn.get(INTEGER_KEY);
  mutablePreferences.set(INTEGER_KEY, currentInt != null ? currentInt + 1 : 1);
  return Single.just(mutablePreferences);
});
// The update is completed once updateResult is completed.

Archiviare oggetti tipizzati con Proto DataStore

L'implementazione di Proto DataStore utilizza DataStore e protocol buffer per salvare gli oggetti tipizzati su disco.

Definisci uno schema

Proto DataStore richiede uno schema predefinito in un file proto nella directory app/src/main/proto/. Questo schema definisce il tipo per gli oggetti che vengono archiviati nel tuo Proto DataStore. Per scoprire di più sulla definizione di uno schema proto, consulta la guida al linguaggio protobuf.

syntax = "proto3";

option java_package = "com.example.application.proto";
option java_multiple_files = true;

message Settings {
  int32 example_counter = 1;
}

Crea un datastore Proto

La creazione di un Proto DataStore per archiviare gli oggetti digitati richiede due passaggi:

  1. Definisci una classe che implementa Serializer<T>, dove T è il tipo definito nel file proto. Questa classe di serializzazione indica a DataStore come leggere e scrivere il tipo di dati. Assicurati di includere un valore predefinito per il serializzatore da utilizzare se non è ancora stato creato alcun file.
  2. Utilizza il delegato della proprietà creato da dataStore per creare un'istanza di DataStore<T>, dove T è il tipo definito nel file proto. Chiama questo una volta al livello superiore del file Kotlin e accedi tramite questo delegato di proprietà nel resto dell'app. Il parametro filename indica a DataStore quale file utilizzare per archiviare i dati, mentre il parametro serializer specifica il nome della classe del serializzatore definita nel passaggio 1.

Kotlin

object SettingsSerializer : Serializer<Settings> {
  override val defaultValue: Settings = Settings.getDefaultInstance()

  override suspend fun readFrom(input: InputStream): Settings {
    try {
      return Settings.parseFrom(input)
    } catch (exception: InvalidProtocolBufferException) {
      throw CorruptionException("Cannot read proto.", exception)
    }
  }

  override suspend fun writeTo(
    t: Settings,
    output: OutputStream) = t.writeTo(output)
}

val Context.settingsDataStore: DataStore<Settings> by dataStore(
  fileName = "settings.pb",
  serializer = SettingsSerializer
)

Java

private static class SettingsSerializer implements Serializer<Settings> {
  @Override
  public Settings getDefaultValue() {
    return Settings.getDefaultInstance();
  }

  @Override
  public Settings readFrom(@NotNull InputStream input) {
    try {
      return Settings.parseFrom(input);
    } catch (InvalidProtocolBufferException exception) {
      throw CorruptionException("Cannot read proto.", exception);
    }
  }

  @Override
  public void writeTo(Settings t, @NotNull OutputStream output) {
    t.writeTo(output);
  }
}

RxDataStore<Byte> dataStore =
  new RxDataStoreBuilder<Byte>(
    context,
    /* fileName= */ "settings.pb",
    new SettingsSerializer()
  ).build();

Lettura da un archivio dati Proto

Utilizza DataStore.data per esporre un Flow della proprietà appropriata dall'oggetto memorizzato.

Kotlin

val exampleCounterFlow: Flow<Int> = context.settingsDataStore.data
  .map { settings ->
    // The exampleCounter property is generated from the proto schema.
    settings.exampleCounter
  }

Java

Flowable<Integer> exampleCounterFlow =
  dataStore.data().map(settings -> settings.getExampleCounter());

Scrivere in un Proto DataStore

Proto DataStore fornisce una funzione updateData() che aggiorna in modo transazionale un oggetto archiviato. updateData() fornisce lo stato attuale dei dati come istanza del tipo di dati e aggiorna i dati in modo transazionale in un'operazione atomica di lettura-scrittura-modifica.

Kotlin

suspend fun incrementCounter() {
  context.settingsDataStore.updateData { currentSettings ->
    currentSettings.toBuilder()
      .setExampleCounter(currentSettings.exampleCounter + 1)
      .build()
    }
}

Java

Single<Settings> updateResult =
  dataStore.updateDataAsync(currentSettings ->
    Single.just(
      currentSettings.toBuilder()
        .setExampleCounter(currentSettings.getExampleCounter() + 1)
        .build()));

Utilizzare DataStore nel codice sincrono

Uno dei principali vantaggi di DataStore è l'API asincrona, ma potrebbe non essere sempre possibile modificare il codice circostante in modo che sia asincrono. Questo potrebbe verificarsi se utilizzi una base di codice esistente che utilizza I/O del disco sincrono o se hai una dipendenza che non fornisce un'API asincrona.

Le coroutine Kotlin forniscono il builder di coroutine runBlocking() per colmare il divario tra codice sincrono e asincrono. Puoi utilizzare runBlocking() per leggere i dati da DataStore in modo sincrono. RxJava offre metodi di blocco su Flowable. I seguenti blocchi di codice bloccano il thread chiamante finché DataStore non restituisce i dati:

Kotlin

val exampleData = runBlocking { context.dataStore.data.first() }

Java

Settings settings = dataStore.data().blockingFirst();

L'esecuzione di operazioni I/O sincrone sul thread UI può causare errori ANR o UI che non risponde. Puoi mitigare questi problemi precaricando in modo asincrono i dati da DataStore:

Kotlin

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
    lifecycleScope.launch {
        context.dataStore.data.first()
        // You should also handle IOExceptions here.
    }
}

Java

dataStore.data().first().subscribe();

In questo modo, DataStore legge i dati in modo asincrono e li memorizza nella cache in memoria. Le letture sincrone successive che utilizzano runBlocking() potrebbero essere più veloci o evitare del tutto un'operazione di I/O del disco se la lettura iniziale è stata completata.

Utilizzare DataStore nel codice multiprocesso

Puoi configurare DataStore per accedere agli stessi dati in processi diversi con le stesse proprietà di coerenza dei dati di un singolo processo. In particolare, DataStore fornisce:

  • Le letture restituiscono solo i dati salvati su disco.
  • Coerenza read-after-write.
  • Le scritture vengono serializzate.
  • Le letture non vengono mai bloccate dalle scritture.

Considera un'applicazione di esempio con un servizio e un'attività:

  1. Il servizio viene eseguito in un processo separato e aggiorna periodicamente DataStore

    <service
  android:name=".MyService"
  android:process=":my_process_id" />

    override fun onStartCommand(intent: Intent?, flags: Int, startId: Int): Int {
      scope.launch {
          while(isActive) {
              dataStore.updateData {
                  Settings(lastUpdate = System.currentTimeMillis())
              }
              delay(1000)
          }
      }
}

  2. mentre l'app raccoglie queste modifiche e aggiorna la sua UI.

    val settings: Settings by dataStore.data.collectAsState()
Text(
  text = "Last updated: $${settings.timestamp}",
)

Per poter utilizzare DataStore in processi diversi, devi creare l'oggetto DataStore utilizzando MultiProcessDataStoreFactory.

val dataStore: DataStore<Settings> = MultiProcessDataStoreFactory.create(
   serializer = SettingsSerializer(),
   produceFile = {
       File("${context.cacheDir.path}/myapp.preferences_pb")
   }
)

serializer indica a DataStore come leggere e scrivere il tipo di dati. Assicurati di includere un valore predefinito per il serializzatore da utilizzare se non è ancora stato creato alcun file. Di seguito è riportato un esempio di implementazione che utilizza kotlinx.serialization:

@Serializable
data class Settings(
   val lastUpdate: Long
)

@Singleton
class SettingsSerializer @Inject constructor() : Serializer<Settings> {

   override val defaultValue = Settings(lastUpdate = 0)

   override suspend fun readFrom(input: InputStream): Settings =
       try {
           Json.decodeFromString(
               Settings.serializer(), input.readBytes().decodeToString()
           )
       } catch (serialization: SerializationException) {
           throw CorruptionException("Unable to read Settings", serialization)
       }

   override suspend fun writeTo(t: Settings, output: OutputStream) {
       output.write(
           Json.encodeToString(Settings.serializer(), t)
               .encodeToByteArray()
       )
   }
}

Puoi utilizzare l'inserimento delle dipendenze Hilt in modo che l'istanza DataStore sia univoca per processo:

@Provides
@Singleton
fun provideDataStore(@ApplicationContext context: Context): DataStore<Settings> =
   MultiProcessDataStoreFactory.create(...)

Gestire il danneggiamento dei file

In rari casi, il file persistente su disco di DataStore potrebbe danneggiarsi. Per impostazione predefinita, DataStore non esegue automaticamente il recupero in caso di danneggiamento e i tentativi di lettura causeranno la generazione di un errore CorruptionException.

DataStore offre un'API di gestione del danneggiamento che può aiutarti a eseguire il ripristino in modo controllato in questo scenario ed evitare di generare l'eccezione. Se configurato, il gestore del danneggiamento sostituisce il file danneggiato con uno nuovo contenente un valore predefinito predefinito.

Per configurare questo gestore, fornisci un corruptionHandler quando crei l'istanza DataStore in by dataStore() o nel metodo factory DataStoreFactory:

val dataStore: DataStore<Settings> = DataStoreFactory.create(
   serializer = SettingsSerializer(),
   produceFile = {
       File("${context.cacheDir.path}/myapp.preferences_pb")
   },
   corruptionHandler = ReplaceFileCorruptionHandler { Settings(lastUpdate = 0) }
)

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Risorse aggiuntive

Per saperne di più su Jetpack DataStore, consulta le seguenti risorse aggiuntive:

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