Android上的基于协程的存储框架

在Android上，经常会需要持久化本地数据，比如我们需要缓存用户的配置信息、用户的数据、缓存数据、离线缓存数据等等。我们通常使用的工具为SharePreference、MMKV、DataStore、Room、文件等等。通过使用现有的存储框架，结合协程，我们可以方便地实现一个轻量级的响应式存储框架。

在使用的场景上，我们使用Key-Value的场景很多，而且我们往往不仅仅是存储数据、获取数据，经常还有需要序列化存储、加密存储、订阅数据的变化的功能。

订阅数据的变化，常见的就是使用发布/订阅模式来实现。

但是使用类如EventBus和RxBus并不是一个好的实践，EventBus没有做适当的封装被滥用的话，会导致逻辑混乱，难以跟踪，并且调试起来也相当困难。

谷歌的DataStore就是一个很好的实现。除了DataStore，我们其实也可以使用基于现有的SharePreference、MMKV通过协程等来实现我们的响应式存储框架。

下面我们就来设计这个存储框架。

首先我们基于我们的功能来定义我们的接口

我们的功能如下

1. 1.支持存储和读取
2. 2.支持加密和解密
3. 3.支持序列化和反序列化
4. 4.支持多“仓库"

由此我们定义了3组接口

1. 1.Storage 存储器
2. 2.Serializer 序列化器
3. 3.CryptoHandler 加密和解密处理器

在清洁架构的分层中，存储（Storage）是属于一种"接口适配器"，因为它为应用的内部业务逻辑（即领域层）提供了与外部世界（即数据库、网络、文件系统等）的接口。一般在Respository中和这些接口适配器进行通讯来获取和存储数据，所以在设计Storage的时候，我们应该遵循下面的概念。

Storage接口定义了一个抽象的存储协议，不关注具体的实现方式，例如使用SharedPreferences，MMKV，或者DataStore，这正是适配器层的职责。通过适配器层，我们可以使得业务逻辑从具体的技术细节中解耦，使其更关注于应用的业务规则，而不是底层的存储细节。

同时，我们的设计要允许我们根据需要，灵活地更换或者修改存储的具体实现，而无需改动业务逻辑或者其他部分的代码。

而这正是清洁架构的一个重要原则：独立性和隔离变化，即依赖抽象而不是具体实现。

基于此设计如下的存储器接口

interface Storage {    fun put( key:String, obj:Any?)    operator fun  get( key: String, classOfT:Class):T?    operator fun  get( key: String, typeOfT: Type):T?    fun contain( key: String):Boolean    fun onKeyChanged( key:String): Flow    fun remove( key: String)    fun removeAllPrefix( prefixKey:String )    fun removeExcludePrefix( vararg prefixKey: String )    fun clear()}inline operator fun  Storage.get(key: String): T? {    return get(key, T::class.java)}

Storage接口设计将基本的存储操作抽象化，并通过onKeyChanged提供了数据变化的通知，这是一个非常有用的功能，使得可以对存储数据的改变进行反应。

此外，removeAllPrefix和removeExcludePrefix方法也为更精细的数据控制提供了可能性，这在处理具有特定前缀键值对的场景中非常有用。

Storage接口设计的目的是为了隐藏实现细节和提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。

下面我们基于此继续扩展我们的Storage功能

首先，我们的数据我们希望是序列化存储的，并且可以支持加密。

因此我们继续定义接口：

interface Serializer {    fun serialize(obj: Any): String    fun  deserialize(obj: String, classOfT: Class): T    fun  deserialize(obj: String, typeOfT: Type): T}inline fun  Serializer.deserialize(obj: String): T = deserialize(obj, T::class.java)

然后是加密和解密接口：

interface CryptoHandler {    fun encrypt(obj: String): String    fun decrypt(obj: String): String}

接下来我们就可以使用这两个接口来执行序列化、反序列化，加密和解密的操作。

首先MMKV是支持加密的，但是MMKV使用的是AES CFB-128加密算法来做的。但是它并不是那么足够安全，它没有提供硬件级别的安全加密方法。所以可以考虑自己使用Android KeyStore 来实现硬件级别的加密。

使用Android Keystore来实现，一般大致思路就是拿使用Android的keystore 创建一组加密对密钥，然后使用AES算法来加密和解密。

序列化我们可以使用ProtoBuf或者是JSON来实现

下面简单使用gson来实现我们的序列化存储如下：

@Singletonopen class jsonSerializer(private val gson: Gson) : Serializer {    override fun serialize(obj: Any): String {        return gson.toJson(obj)    }    override fun  deserialize(obj: String, classOfT: Class): T {        return gson.fromJson(obj, classOfT)    }    override fun  deserialize(obj: String, typeOfT: Type): T {        return gson.fromJson(obj, typeOfT)    }}

定义好了接口，实现起来就很简单了，只需要在修改key-value的时候，发送一个key被修改的消息到一个flow，对flow的订阅者就可以订阅数据的改变了。

接下来我们基于MMKV和SharePreference来实现这个存储接口

首先我们来使用SharePreference和MMKV来实现这个存储功能
 

class SharePreferenceStorage (    private val context: Context,    private val storageType: StorageType,    private val serializer: Serializer,    private val eventLogger: StorageLogger?,    private val cryptoHandler: CryptoHandler?):Storage{    private val sharedPreferences: SharedPreferences =        context.getSharedPreferences(storageType.alias, Context.MODE_PRIVATE)    private val keyChangedFlow = MutableSharedFlow(replay = 100)    override fun put(key: String, obj: Any?) {        obj?.let {data->           sharedPreferences.edit().let {editor->               editor.putString( key , serializer.serialize( data ).let {                   cryptoHandler?.encrypt( it )?:it               } )               editor.apply()               keyChangedFlow.tryEmit( key )               eventLogger?.trackEvent(StorageSaveEvent( getStorageName(),key, cryptoHandler != null))            }        }?: run {            remove(key)        }    }    override fun  get(key: String, classOfT: Class): T? {        sharedPreferences.getString( key ,null  )?.let {            cryptoHandler?.decrypt( it )?:it        }?.let {            eventLogger?.trackEvent(StorageLoadEvent( getStorageName(),key, true))            serializer.deserialize( it ,classOfT)        }?.let {            return it        }?:run{            return null        }    }    override fun  get(key: String, typeOfT: Type): T? {       val serializeString =   sharedPreferences.getString( key ,null  )?.let {            cryptoHandler?.decrypt( it )?:it        }        return serializeString?.let {            serializer.deserialize( it ,typeOfT)        }    }    override fun onKeyChanged(key: String): Flow {        return keyChangedFlow.asSharedFlow()    }    override fun contains(key: String): Boolean {        return sharedPreferences.contains( key )    }    override fun remove(key: String) {        if( contains( key ) ){            sharedPreferences.edit().let {editor->                editor.remove( key )                editor.apply()                keyChangedFlow.tryEmit( key )                eventLogger?.trackEvent(StorageRemoveEvent( getStorageName(),key))            }        }    }    override fun removeAllPrefix(prefixKey: String) {        sharedPreferences.all?.let {allData->            allData.keys.filter { it.startsWith( prefixKey ) }.forEach {                remove( it )            }        }    }    override fun removeExcludePrefix(vararg prefixKey: String) {        sharedPreferences.all?.let {allData->            val prefixSet = prefixKey.toSet()            val allKeys = allData.keys            allKeys.forEach { key ->                if (prefixSet.none { key.startsWith(it) }) {                    remove(key)                }            }        }    }    override fun clear() {        sharedPreferences.edit().let {editor->            sharedPreferences.all.keys.forEach {                remove( it )            }            keyChangedFlow.tryEmit( CLEAR_CACHE )            eventLogger?.trackEvent(StorageClearEvent( getStorageName()))        }    }    private fun getStorageName():String{        return "SharePreference-${storageType.alias}"    }}

下面是基于MMKV的实现：

class MMKVStorage constructor(    private val storageType: StorageType,    private val serializer: Serializer,    private val eventLogger: StorageLogger?,    private val cryptoHandler: CryptoHandler?): Storage {    private val mmkv: MMKV = MMKV.mmkvWithID( storageType.alias, MMKV.MULTI_PROCESS_MODE)    private val keyChangedFlow = MutableSharedFlow(replay = 100)    private val subscribeKeyList:MutableList = mutableListOf()    override fun put(key: String, obj: Any?) {        obj?.let {            val serializerObj = serializer.serialize( obj ).let {                cryptoHandler?.encrypt( it )?:it            }            mmkv.encode( key,serializerObj)            keyChangedFlow.tryEmit(key)            eventLogger?.trackEvent(StorageSaveEvent( getStorageName(),key, cryptoHandler != null))        } ?: run{            remove(key)        }    }    override fun  get(key: String, classOfT: Class): T? {        return mmkv.decodeString( key )?.let{ jsonString->            eventLogger?.trackEvent(StorageLoadEvent( getStorageName(),key, true))            serializer.deserialize(jsonString.let {                cryptoHandler?.decrypt(it)?:it            },classOfT)        }    }    override fun  get(key: String, typeOfT: Type): T? {       return mmkv.decodeString( key)?.let { jsonString->           eventLogger?.trackEvent(StorageLoadEvent( getStorageName(),key, true))           serializer.deserialize( jsonString.let {                cryptoHandler?.decrypt(it)?:it           }, typeOfT)       }    }    override fun onKeyChanged(key: String): Flow {        subscribeKeyList.add(key)       return keyChangedFlow.asSharedFlow().filter { it == key }    }    override fun contains(key: String): Boolean {        return mmkv.containsKey( key )    }    override fun remove(key: String) {        mmkv.remove(key).apply()        eventLogger?.trackEvent(StorageRemoveEvent( getStorageName(),key))        keyChangedFlow.tryEmit( key )    }    override fun removeAllPrefix( prefixKey:String ){        val allKeys = mmkv.allKeys()?.clone()?: emptyArray()        allKeys.forEach { if( it.contains(prefixKey)) remove(it) }    }    override fun removeExcludePrefix(vararg prefixKey: String) {        val allKeys = mmkv.allKeys()?.clone() ?: emptyArray()        val prefixSet = prefixKey.toSet()        allKeys.forEach { key ->            if (prefixSet.none { key.startsWith(it) }) {               remove(key)            }        }    }    override fun clear() {        mmkv.allKeys()?.forEach {            remove(it)        }        keyChangedFlow.tryEmit( Storage.CLEAR_CACHE )        mmkv.clearAll()        eventLogger?.trackEvent(StorageClearEvent( getStorageName()))    }    private fun getStorageName():String {        return "mmkv-${storageType.alias}"    }}

通过上面的代码，我们就可以实现订阅数据的改变。

来源地址：https://blog.csdn.net/savelove911/article/details/132210535