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Android流行ORM框架性能对比及Room踩坑总结

把生命浪费在美好事物上2018-07-18 11:37
在工作中发现数据库ORM耗时较多，影响了用户体验，恰巧谷歌在2017IO大会上推出了新的ORM框架Room，该框架和其他Android流行ORM框架有什么不同？该框架的ORM过程是怎样的？其他框架的ORM过程又为什么比他慢？迁移到Room又有什么坑需要注意？本篇文章解答这些问题。
本篇文章分为三部分，首先介绍Android流行ORM框架ORMLite、GreenDao、Room的一些特性。随后介绍他们的ORM过程。最后介绍从ORMLite迁移到Room我们需要注意的坑。
一、ORMLite介绍
ORMLite是一款通过反射完成对象关系映射的数据库 框架。其Android部分在github上有1.2k的star和0.3k的Fork。其使用简单，但由于使用反射，造成了一定的性能开销，其自身提供了ormlite_config机制通过读取文件内容绕过反射来创建数据表。其主要特性如下：
1.使用反射来完成对象关系的映射，速度较慢。
2.使用类sql描述sql语句，比如where.eq("name",name).and().eq("deleteTime",0);。
3.在insert操作后自动设置数据的主键。
4.支持将父类的变量解析为数据库表字段。
5.支持sqlcipher。
6.提供connectionProxy，用于在CRUD等操作时进行统一的逻辑操作，如发送事件等。 
二、GreenDao介绍
GreenDao是Android平台的一款流行的对象关系映射数据库 框架，在github上有8.4k的star和2.4k的fork，jar包大小140KB。
其主要特性如下：
1.使用自定义的gradle插件来完成sql相关代码的生成。该插件在GreenDao3.0版本后才开始支持，在3.0之前需要我们引入一个greendao generated项目用来生成代码。
2.它使用类sql来表示sql语句，类似ORMLite。
3.他支持懒加载，在查找时，首先返回一个cursor，在我们需要使用到具体数据时，才将之前得到cursor转变为实体对象。
4.支持sqlcipher。
5.不支持将父类的变量解析为数据库表字段。 
三、Room介绍
Room同样为Android平台的一款对象关系映射 框架，其为2017年谷歌IO推出的Android Architecture Component的一部分，其主要特性如下：
1.其使用谷歌官方的注解处理器annotationProcessor完成对注解的解析。
2.使用原生sql来表达对数据库的操作，会在编译时会验证字段名称是否匹配，如果有问题，则发生编译错误，而不是运行时故障。
3.它还支持同为Android Architecture Component的LiveData，实现数据的动态刷新和绑定组件生命周期功能。
4.他并不支持sqlcipher，需要我们使用第三方库来支持。
5.支持父类变量解析为数据库表字段。
6.默认会让主线程的数据库查询操作崩溃，可以通过allowMainThreadQueries绕过这个限制。 
四、一次insert操作引起的ORM及性能对比
这里以插入操作举例，看看Ormlite、GreenDao、Room都是怎样完成ORM的。首先我们需要清楚sql操作的具体执行过程，其包含两大部分，编译和执行，编译阶段又可以分为四个部分：首先是sql解析，也就是检查sql语法错误，检查sql中涉及的表和字段是否存在，生成语法树等，然后是编译，优化，最后是存储到缓存中，便于避免再次解析编译等的开销，在完成sql编译后，会传入我们具体的参数，比如插入的值，查询的值等，就是如下图的placeHolder replacement，最后就是执行。
那么一次标准的insert操作的执行过程就为：先构造sql语句，insert into Broker (serverId,name) values(?,?); 随后我们使用SqliteDatabase的compileStatement来编译该语句，编译完语句后，我们使用bindLong、bindString等传入参数，最后执行executeInsert完成数据库的一次插入操作。
对于ORMLite，如下图所示，一次insert操作，包括首先调用MappedCreate的build方法，完成sql语句的构造，随后根据我们传入的实体对象，调用FieldType的extractRawJavaFieldValue反射调用对象的get方法获取属性值数组，随后将得到的sql语句和属性值数组传给DatabaseConnection类的insert方法，在该方法中完成sql语句的编译、属性值的绑定和sql语句的执行。所以可以看到根据对象得到属性值的过程是通过反射的，速度慢。
再来看下GreenDao的插入操作，如下图所示，GreenDao的一次插入操作很标准，首先我们调用Dao的insert操作后，该方法会调用TableStatements的getInsertStatement，其中又会调用到SqlUtils的createSqlInsert操作完成sql语句的拼接，随后在TableStatements的getInsertStatement中又调用database的compileStatement完成sql语句的编译，生成DatabaseStatement，随后调用我们在make project时生成的BrokerEntityDao的bindValues方法完成属性值的绑定，最后直接executeInsert即可。
最后是Room的一次insert操作，如下图所示，首先我们调用的是IBrokerDao_IMPL的insert方法，该方法会调用SharedSQLiteStatement的acquire方法，其中会调用到我们生成的IBroker_IMPL的createQuery方法获取sql语句，这里就不同于GreenDao了，GreenDao中会在代码中完成sql的拼接，而Room则会根据我们在接口方法上的注解生成具体的sql语句，随后编译该sql语句，编译完成后调用生成的IBroker_IMPL的bind方法，完成参数的绑定，随后调用executeInsert完成数据的插入。
我们用图表来对比一下ORMLite、GreenDao和Room。对于insert操作，ORMLite由于在得到bind参数时使用反射，速度最慢，GreenDao使用事先生成的代码进行bind，但是其生成sql语句是通过字符串拼接，会有一点时间损耗，而Room则更彻底，连sql语句都为我们生成好。其性能最好。
update、get也是类似的，这里ORMLite由于没有updateList的方法，这里的时间还加上了list循环的开销。GreenDao都会调用SqlUtils的createSqlSelect和createSqlUpdate语句生成sql。只不过GreenDao的daoSession有缓存机制，直接从内存中查找。所以GreenDao的get有时候也会快于Room。
五、迁移到Room踩坑总结
1.Room在版本alpha8中给原始数据类型在初始化时加上了not null限制


而由于ORMLite默认允许null，便使得迁移前后的数据库字段的限制不一样，这样在从ORMLite迁移到Room的upgrade中的validateMigration方法便会抛出异常。如何解决？ 首先考虑创建新的数据库表，加上not null限制，并将之前的数据加上默认值拷贝过来，但是更改表名后，发现低版本升级语句也需要重新修改表名，工作量比较大，因此考虑创建一个临时表，具体过程为：先执行低版本数据表升级语句，随后创建临时表Table_Temp，再将原来表数据迁移到临时表Table_Temp，其中迁移语句需要加上ifnull("intColumn",0)，防止由于not null限制导致报错，删除原来表Table，再创建新表Table，包含not null限制，将临时表Table_Temp数据迁移到Table，删除临时表Table_Temp，经测试，上述过程在2000条数据情况下需要花费500ms左右。
另外由于Room不支持直接在java类中声明默认值，对于那些包含原始数据类型的初始化语句也需要我们加上默认值。
2.Room并不支持sqlcipher，需要我们使用 第三方库来支持。  
SafeHelperFactory factory = new SafeHelperFactory(getDBKey().toCharArray());
AppDatabase mDb = Room.databaseBuilder(
                         MoneyKeeperApplication.getAppContext(), AppDatabase.class, DATABASE_NAME)
                        .allowMainThreadQueries().openHelperFactory(factory).build();
3.我们可以在创建AppDatabase时传入的callback的onCreate、onOpen方法中完成数据库表初始数据的插入，此时不能使用Room相关的CRUD方法，因为这些方法会调用getWritableDatabase方法，而sqlcipher中的getWritableDatabase方法中会通过变量mIsInitializing检查上次调用是否结束，如果没有结束便会抛出异常getWritableDatabase called recursively。我们可以直接使用onCreate或者onOpen方法参数SupportSQLiteDatabase执行execSql方法，传入原生的sql语句来解决该问题。
4.Room并没有像ORMLite一样提供connectionProxy，这样如果我们需要在数据库CRUD操作时插入特殊操作如发送数据表变化事件，就不能使用代理类统一处理，我的解决方法是将特殊操作直接添加在BL层的抽象父类的方法中： 
public abstract class AbsDBBL {

     public abstract IBasicDao getDao();

     public long insert(EntityType data) {
          long ret = getDao().insert(data);
          postChangeEvent(EntityType.TABLE_NAME);
          return ret;
     }
}
如上代码所示，其中getDao得到Room通过注解生成的包含具体sql语句的接口实现类，在我们调用insert方法后再调用发送事件方法。
5.Room在insert语句后并不会像ORMLite一样设置插入数据的主键，这样就需要我们手动完成该工作。代码如下： 
public long insert(EntityType data) {
          long now = System.currentTimeMillis();
          data.setClientCreateTime(now);
          data.setClientModifyTime(now);
          long id = super.insert(data);
          data.setId(id);
          return data.getId();
}

本文来自网易实践者社区，经作者冯越新授权发布。

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