面試官: IO優化是怎麼做的，使用 SharedPreferences爲什麼這麼卡，mmkv原理是什麼
心理分析：IO優化一直是每個企業必選項，每次聞到都很頭疼，面試官想問有沒有相關經驗，如果有的話，只有兩種答案sqlitedatabse， SharedPreferences。 這兩個很常見，肯定不是面試官想問的。 那只有一種答案了，對，就是最新的mmkv框架
接下來，會問你他的原理 你是怎麼看。 它的優缺點。爲什麼比其他的好。從原理層來解析。這纔是最難的。
這篇文章 從原理層說明他們的區別
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1.1 MMKV的概念
mkkv是基於 mmap 的高性能通用 key-value 組件，底層序列化/反序列化使用 protobuf 實現，性能高，穩定性強。
mmkv github下載地址
- MMKV 是基於 mmap 內存映射的移動端通用 key-value 組件，底層序列化/反序列化使用 protobuf 實現，性能高，穩定性強。
- 從 2015 年中至今，在Android 微信上使用已有近 3 年，其性能和穩定性經過了時間的驗證。在騰訊內部開源半年之後，得到公司內部團隊的廣泛應用和一致好評。
- 通過 mmap 內存映射文件，提供一段可供隨時寫入的內存塊，App 只管往裏面寫數據，
由操作系統負責將內存回寫到文件，不必擔心 crash 導致數據丟失。 - XML、JSON 更注重數據結構化，關注人類可讀性和語義表達能力。 ProtoBuf 更注重數據序列化，關注效率、空間、速度，人類可讀性差，語義表達能力不足（爲保證極致的效率，會捨棄一部分元信息）
1.2 特點
- 高性能 實時寫入
- 穩定 防crash
- 多進程訪問
通過與 Android 開發同學的溝通，瞭解到系統自帶的 SharedPreferences 對多進程的支持不好。
現有基於 ContentProvider 封裝的實現，雖然多進程是支持了，但是性能低下，經常導致 ANR。
考慮到 mmap 共享內存本質上的多進程共享的，我們在這個基礎上，深入挖掘了 Android 系統的能力，提供了可能是業界最高效的多進程數據共享組件。 - 匿名內存
在多進程共享的基礎上，考慮到某些敏感數據(例如密碼)需要進程間共享，但是不方便落地存儲到文件上，直接用 mmap 不合適。
我們瞭解到 Android 系統提供了 Ashmem 匿名共享內存的能力，發現它在進程退出後就會消失，不會落地到文件上，非常適合這個場景。
我們很愉快地提供了 Ashmem MMKV 的功能。 - 數據加密
不像 iOS 提供了硬件層級的加密機制，在 Android 環境裏，數據加密是非常必須的。
MMKV 使用了 AES CFB-128 算法來加密/解密。我們選擇 CFB 而不是常見的 CBC 算法，
主要是因爲 MMKV 使用 append-only 實現插入/更新操作，流式加密算法更加合適。 - 數據有效性
1.3性能對比
我們將 MMKV 和 SharedPreferences、SQLite 進行對比, 重複讀寫操作 1k 次。相關測試代碼在 Android/MMKV/mmkvdemo/。結果如下圖表。
單進程性能
可見，MMKV 在寫入性能上遠遠超越 SharedPreferences & SQLite，在讀取性能上也有相近或超越的表現。
可見，MMKV 無論是在寫入性能還是在讀取性能，都遠遠超越 MultiProcessSharedPreferences & SQLite & SQLite， MMKV 在 Android 多進程 key-value 存儲組件上是不二之選。
1.3 MMKV 原理
-
內存準備 通過 mmap 內存映射文件，提供一段可供隨時寫入的內存塊，App 只管往裏面寫數據，由操作系統負責將內存回寫到文件，不必擔心 crash 導致數據丟失。
-
數據組織 數據序列化方面我們選用 protobuf 協議，pb 在性能和空間佔用上都有不錯的表現。
-
寫入優化 考慮到主要使用場景是頻繁地進行寫入更新，我們需要有增量更新的能力。我們考慮將增量 kv 對象序列化後，append 到內存末尾。 這樣同一個 key 會有新舊若干份數據，最新的數據在最後；那麼只需在程序啓動第一次打開 mmkv 時，不斷用後讀入的 value 替換之前的值，就可以保證數據是最新有效的。
-
空間增長 使用 append 實現增量更新帶來了一個新的問題，就是不斷 append 的話，文件大小會增長得不可控。我們需要在性能和空間上做個折中。 以內存 pagesize 爲單位申請空間，在空間用盡之前都是 append 模式；當 append 到文件末尾時，進行文件重整、key 排重，嘗試序列化保存排重結果； 排重後空間還是不夠用的話，將文件擴大一倍，直到空間足夠。
-
數據有效性 考慮到文件系統、操作系統都有一定的不穩定性，我們另外增加了 crc 校驗，對無效數據進行甄別。
更詳細的設計原理參考 MMKV 原理。
1.4 快速上手
dependencies {
implementation 'com.tencent:mmkv:1.0.23'
// replace "1.0.23" with any available version
}
MMKV的使用非常簡單， 所有變更立馬生效，無需調用 sync、apply。 在 App 啓動時初始化 MMKV，設定 MMKV 的根目錄 (默認/data/data/xxx.xxx/files/mmkv/) (sp存儲在/data/data/xxx.xxx/shared_prefs/)
支持從SP遷移數據importFromSharedPreferences
MMKV 還額外實現了一遍 SharedPreferences、SharedPreferences.Editor 這兩個 interface
// 可以跟SP用法一樣
SharedPreferences.Editor editor = mmkv.edit();
// 無需調用 commit()
//editor.commit();
MMKV 的使用非常簡單，所有變更立馬生效，無需調用 sync、apply。 在 App 啓動時初始化 MMKV，設定 MMKV 的根目錄（files/mmkv/），例如在 MainActivity 裏：
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
String rootDir = MMKV.initialize(this);
System.out.println("mmkv root: " + rootDir);
//……
}
MMKV 提供一個全局的實例，可以直接使用：
import com.tencent.mmkv.MMKV;
//……
MMKV kv = MMKV.defaultMMKV();
kv.encode("bool", true);
boolean bValue = kv.decodeBool("bool");
kv.encode("int", Integer.MIN_VALUE);
int iValue = kv.decodeInt("int");
kv.encode("string", "Hello from mmkv");
String str = kv.decodeString("string");
使用完畢的幾個方法
public native void clearAll();
// MMKV's size won't reduce after deleting key-values
// call this method after lots of deleting f you care about disk usage
// note that `clearAll` has the similar effect of `trim`
public native void trim();
// call this method if the instance is no longer needed in the near future
// any subsequent call to the instance is undefined behavior
public native void close();
// call on memory warning
// any subsequent call to the instance will load all key-values from file again
public native void clearMemoryCache();
// you don't need to call this, really, I mean it
// unless you care about out of battery
public void sync() {
sync(true);
}
1.5 補充適用建議
如果使用請務必做code19版本的適配，這個在github官網有說明
依賴下面這個庫，然後對19區分處理
implementation ‘com.getkeepsafe.relinker:relinker:1.3.1’
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT == 19) {
MMKV.initialize(relativePath, new MMKV.LibLoader() {
@Override
public void loadLibrary(String libName) {
ReLinker.loadLibrary(context, libName);
}
});
} else {
MMKV.initialize(context);
}
1.6 限制
可看到，一個鍵會存入多分實例，最後存入的就是最新的。
MMKV 在大部分情況下都性能強勁，key/value 的數量和長度都沒有限制。
然而 MMKV 在內存裏緩存了所有的 key-value，在總大小比較大的情況下（例如 100M+），App 可能會爆內存，觸發重整回寫時，寫入速度也會變慢。
支持大文件的 MMKV 正在開發中，有望在下一個大版本發佈。
1.7 多進程使用
1.7.1鎖 lock unlock tryLock
注意如果一個進程lock住，另一個進程mmkvWithID獲取MMKV時就阻塞住，直到持有進程釋放。
// get the lock immediately
MMKV mmkv2 = MMKV.mmkvWithID(LOCK_PHASE_2, MMKV.MULTI_PROCESS_MODE);
mmkv2.lock();
Log.d("locked in child", LOCK_PHASE_2);
Runnable waiter = new Runnable() {
@Override
public void run() {
//阻塞住 直到其他進程釋放
MMKV mmkv1 = MMKV.mmkvWithID(LOCK_PHASE_1, MMKV.MULTI_PROCESS_MODE);
mmkv1.lock();
Log.d("locked in child", LOCK_PHASE_1);
}
};
注意：如果其他進程有進行修改，不會立即觸發onContentChangedByOuterProcess，
checkLoadData如果變化，會clearMemoryState，重新loadFromFile。//數據量大時不要太頻繁
讀取decodeXXX會阻塞住，先回調onContentChangedByOuterProcess，再返回值，保證值是最新的。
1.7.2 mmkvWithAshmemID 匿名共享內存
可以進行進程間通信，可設置pageSize
// a memory only MMKV, cleared on program exit
// size cannot change afterward (because ashmem won't allow it)
1.7.3 測試結果
write速度： mmkv > cryptKV >> sp
read速度： sp > cryptKV > mmkv
1.8 Binder MMAP（一次拷貝）
Linux的內存分用戶空間跟內核空間，同時頁表有也分兩類，用戶空間頁表跟內核空間頁表，每個進程有一個用戶空間頁表，但是系統只有一個內核空間頁表。
而Binder mmap的關鍵是：更新用戶空間對應的頁表的同時也同步映射內核頁表，讓兩個頁表都指向同一塊地址，
這樣一來，數據只需要從A進程的用戶空間，直接拷貝到B所對應的內核空間，而B多對應的內核空間在B進程的用戶空間也有相應的映射，這樣就無需從內核拷貝到用戶空間了。
copy_from_user() //將數據從用戶空間拷貝到內核空間
copy_to_user() //將數據從內核空間拷貝到用戶空間
1.8.1 Liunx進程隔離
1.8.2 傳統IPC
1.8.3 Binder通信
1.9 普通文件mmap原理
普通文件的訪問方式有兩種：
- 第一種是通過read/write系統調訪問，先在用戶空間分配一段buffer，然後，進入內核，將內容從磁盤讀 取到內核緩衝，最後，拷貝到用戶進程空間，至少牽扯到兩次數據拷貝；
同時，多個進程同時訪問一個文件，每個進程都有一個副本，存在資源浪費的問題。 - 另一種是通過mmap來訪問文件，mmap()將文件直接映射到用戶空間，文件在mmap的時候，內存並未 真正分配，
只有在第一次讀取/寫入的時候纔會觸發，這個時候，會引發缺頁中斷，在處理缺頁中斷的時候，完成內存也分配，同時也完成文件數據的拷貝。
並且，修改用戶空間對應的頁表，完成到物理內存到用戶空間的映射，這種方式只存在一次數據拷貝，效率更高。
同時多進程間通過mmap共享文件數據的時候，僅需要一塊物理內存就夠了。
Android中使用mmap，可以通過RandomAccessFile與MappedByteBuffer來配合。
通過randomAccessFile.getChannel().map獲取到MappedByteBuffer。然後調用ByteBuffer的put方法添加數據。
RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile("path","rw");
MappedByteBuffer mappedByteBuffer=
randomAccessFile.getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE,0,
mappedByteBuffer.putChar('c');
mappedByteBuffer.getChar();
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