IndexedDB 应用探索

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Chen
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    说起 IndexedDB，大家应该会有一些疑问，比如：什么是 IndexedDB？适合什么业务场景？哪些公司哪些业务已经开始使用 indexedDB了？带着这些问题，阅读本文，相信能够给你答案。

    IndexedDB 诞生背景

    在开始之前，我们先简单梳理一下浏览器存储的几种方式（详见👉浏览器存储方式）

    会话期 Cookie 持久性 Cookie sessionStorage localStorage indexedDB WebSQL
    存储大小 4kb 4kb 2.5~10 MB 2.5~10 MB >250MB 已废弃
    失效时间 浏览器关闭自动清除 设置过期时间，到期后清除 浏览器关闭后清除 永久保存（除非手动清除） 手动更新或删除 已废弃
    与服务端交互 有 有 无 无 无 已废弃
    访问策略 符合同源策略可以访问 符合同源策略可以访问 符合同源策略可以访问 即使同源也不可相互访问 符合同源策略可以访问 已废弃

    WebSQL 是一种浏览器存储方案，属于传统的关系型数据库，需要写 sql 语句查询。WebSQL 出现过一段时间，虽然已被部分浏览器支持，但又被废弃，由 IndexedDB 取代。
    废弃原因：
    This document was on the W3C Recommendation track but specification work has stopped. The specification reached an impasse: all interested implementors have used the same SQL backend (Sqlite), but we need multiple independent implementations to proceed along a standardisation path.
    大意：
    该文件是W3C推荐标准，但规范的制定工作已经停止。该规范陷入僵局：所有感兴趣的实现者都使用了相同的SQL后端（SQLite的），但我们需要多个独立的实现沿着规范化的路径进行。

    cookie 和 webStorage 存储数据格式仅支持 String，存储时需要借助 JSON.stringify() 将 JSON 对象转化为字符串，读取时需要借助 JSON.parse() 将字符串转化为 JSON 对象。

    一般来说，我们更推荐使用 webStroage，但其存储大小有限、数据存储仅支持 String 格式、不提供搜索功能，不能建立自定义的索引。因此，需要一种新的解决方案，这就是 IndexedDB 诞生的背景。

    一、什么是 IndexedDB ？

    通俗地说，IndexedDB 就是浏览器提供的本地数据库，它可以被网页脚本创建和操作。IndexedDB 允许储存大量数据，提供查找接口，还能建立索引。这些都是 LocalStorage 所不具备的。就数据库类型而言，IndexedDB 不属于关系型数据库（不支持 SQL 查询语句），更接近 NoSQL 数据库。

    从 DB（Data Base) 可以看出它是一个数据库。常用的数据库有两种类型：

    • 关系型数据库：数据存储在表中，使用 sql 语句操作数据库，如：MySQL、Oracle、WebSQL（已废弃）
    • 非关系型数据库：数据集作为 JSON 对象存储，不需要写sql 语句，如：Redis、MongoDB、IndexedDB

    IndexedDB 是非关系型数据库，不需要写 sql 语句进行数据库操作，数据格式可使用 JSON 对象。

    IndexedDB 有很多优点：

    • 存储空间大：没有存储上限，一般来说不小于 250M

    • 存储格式多样：

      • 支持字符串存储
      • 支持二进制存储(ArrayBuffer 对象和 Blob 对象）
      • 支持 JSON 键值对存储，一个对象相当于关系型数据库中的数据表，我们称其为 对象仓库 (object store)
    • 异步操作：性能更强。防止进行大量数据读写时，拖慢网页（localStorage 的操作是同步的）
    • 同源限制：每一个数据库对应一个域名。只能访问自身域名下的数据库，不能跨域访问
    • 支持事务：在一系列操作步骤之中，如果有一步失败，那么整个事务就都会取消，数据库回滚到事务发生之前的状态，不存在只改写一部分数据的情况

    二、适用场景

    • cookie：短期登陆，例如：token 会过期，需要设置过期时间，过期后重新换取 token
    • sessionStorage：敏感账号一次性登录
    • localStorage：长期登录
    • indexedDB：存储大量结构化数据数据

    对于简单的数据，应该继续使用 localStorage；对于大量结构化数据，indexedDB 会更适合。当然如果你需要设置过期时间的短期存储，还是使用 cookie 存储吧。

    三、开始使用

    基本步骤：
    • 打开（创建）数据库，并开始一个事务
    • 创建一个 object store
    • 构建一个请求来执行一些数据库操作，像增加或提取数据等
    • 通过监听正确类型的 DOM 事件以等待操作完成
    • 在操作结果上进行一些操作（可以在 request 对象中找到）

    下面给出了三种使用方案，你可以用最简单的原生API 进行基本操作，也可以自己封装一个库，也可以用第三方库。

    （1）基础调用

    （2）自己封装

    <script>
  var myDB = {
    name: 'school', // 数据库名
    version: 1, // 数据库版本号
    db: null,
    ojstore: {
      name: 'teachers', // 存储空间表的名字
      keypath: 'id', // 主键
      indexKey: 'age' // 年龄索引
    }
  }

  var INDEXDB = {
    indexedDB: window.indexedDB || window.webkitindexedDB,
    IDBKeyRange: window.IDBKeyRange || window.webkitIDBKeyRange, // 键范围
    // 打开或创建数据库，建立对象存储空间 ObjectStore
    openDB: function (dbname, dbversion) {
      var that = this
      var version = dbversion || 1
      var request = that.indexedDB.open(dbname, version)

      request.onerror = function (e) {
        console.log(e.currentTarget.error.message)
      }

      request.onsuccess = function (e) {
        myDB.db = e.target.result
        console.log('成功建立并打开数据库:' + myDB.name + 'version' + dbversion)
      }

      request.onupgradeneeded = function (e) {
        var db = e.target.result
        var transaction = e.target.transaction
        var store

        if (!db.objectStoreNames.contains(myDB.ojstore.name)) {
          //没有该对象空间时创建该对象空间
          store = db.createObjectStore(myDB.ojstore.name, {
            keyPath: myDB.ojstore.keypath
          })
          console.log('成功建立对象存储空间：' + myDB.ojstore.name)
          that.storeIndex(store, myDB.ojstore.indexKey)
        }
      }
    },
    // 删除数据库
    deletedb: function (dbname) {
      var that = this
      that.indexedDB.deleteDatabase(dbname)
      console.log(dbname + '数据库已删除')
    },
    // 关闭数据库
    closeDB: function (db) {
      db.close()
      console.log('数据库已关闭')
    },
    // 添加数据，重复添加会报错
    addData: function (db, storename, data) {
      var store = db.transaction(storename, 'readwrite').objectStore(storename)
      var request

      for(var i = 0; i < data.length; i++) {
        request = store.add(data[i])

        request.onerror = function() {
          console.error('add添加数据库中已有该数据')
        }

        request.onsuccess = function() {
          console.log('add添加数据已存入数据库')
        }
      }
    },
    // 通过游标查询记录
    cursorGetData: function (db, storename, keyRange) {
      var keyRange = keyRange || ''
      var store = db.transaction(storename, 'readwrite').objectStore(storename)
      var request = store.openCursor(keyRange)

      request.onsuccess = function (e) {
        var cursor = e.target.result

        if (cursor) { // 必须要检查
          console.log(cursor)
          cursor.continue() // 遍历了存储对象中的所有内容
        } else{
          console.log('游标查询结束')
        }
      }
    },
    // 通过索引游标查询记录
    cursorGetDataByIndex: function (db, storename, keyRange) {
      var keyRange = keyRange || ''
      var store = db.transaction(storename, 'readwrite').objectStore(storename)
      var request = store.index('age').openCursor(keyRange)

      request.onsuccess = function (e) {
        console.log('游标开始查询')
        var cursor = e.target.result

        if (cursor) {//必须要检查
          console.log(cursor)
          cursor.continue()//遍历了存储对象中的所有内容
        } else {
          console.log('游标查询结束')
        }
      }
    },
    // 通过游标更新记录
    cursorUpdateData: function (db, storename) {
      var keyRange = keyRange || ''
      var store = db.transaction(storename,'readwrite').objectStore(storename)
      var request = store.openCursor()

      request.onsuccess = function (e) {
        console.log('游标开始查询')
        var cursor = e.target.result
        var value, updateRequest

        if (cursor) { // 必须要检查
          console.log(cursor)
          if (cursor.key === 1002) {
            console.log('游标开始更新')
            value = cursor.value
            value.age = 38
            updateRequest = cursor.update(value)

            updateRequest.onerror = function () {
              console.log('游标更新失败')
            }

            updateRequest.onsuccess = function () {
              console.log('游标更新成功')
            }
          } else {
            cursor.continue()
          }
        }
      }
    },
    // 通过游标删除记录
    cursorDeleteData: function (db, storename) {
      var keyRange = keyRange || ''
      var store = db.transaction(storename, 'readwrite').objectStore(storename)
      var request = store.openCursor()

      request.onsuccess = function (e) {
        var cursor = e.target.result
        var value, deleteRequest

        if (cursor) {
          if (cursor.key === 1003) {
            deleteRequest = cursor.delete() // 请求删除当前项
            deleteRequest.onerror = function () {
              console.log('游标删除该记录失败')
            }

            deleteRequest.onsuccess = function () {
              console.log('游标删除该记录成功')
            }
          } else {
            cursor.continue()
          }
        }
      }
    },
    // 创建索引
    storeIndex: function (store, indexKey) {
      var index = store.createIndex(indexKey, indexKey, {
        unique:false
      })
      console.log('创建索引' + indexKey + '成功')
    }
  }

  var teachers = [{ 
    id:1001, 
    name:'Byron', 
    age:21 
  }, {
    id:1002, 
    name:'Frank', 
    age:22
  }, {
    id:1003, 
    name:'Aaron', 
    age:23 
  }, {
    id:1004, 
    name:'Aaron', 
    age:24 
  }, {
    id:1005, 
    name:'Byron', 
    age:24 
  }, {
    id:1006, 
    name:'Frank', 
    age:30 
  }, {
    id:1007, 
    name:'Aaron', 
    age:26 
  }, {
    id:1008, 
    name:'Aaron', 
    age:27 
  }]

  INDEXDB.openDB(myDB.name, myDB.version)

  setTimeout(function() {
    // 添加数据
    INDEXDB.addData(myDB.db, myDB.ojstore.name, teachers)

    // 游标更新数据id1002更新其age为38
    INDEXDB.cursorUpdateData(myDB.db, myDB.ojstore.name)

    // 游标删除id为1003的数据
    // INDEXDB.cursorDeleteData(myDB.db, myDB.ojstore.name)

    // 关闭数据库
    // INDEXDB.closeDB(myDB.db)

    // 删除数据库
    // INDEXDB.deletedb(myDB.db)

    /*
     *游标键范围方法调用
     */
    var IDBKeyRange = window.IDBKeyRange || window.webkitIDBKeyRange    

    // 查找1004对象
    // var onlyKeyRange = IDBKeyRange.only(1004)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, onlyKeyRange)
    
    // 查找从1004对象开始
    // var lowerBoundKeyRange = IDBKeyRange.lowerBound(1004)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, lowerBoundKeyRange)
    
    // 查找从1004对象开始不包括1004
    // var lowerBoundKeyRangeTrue = IDBKeyRange.lowerBound(1004, true)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, lowerBoundKeyRangeTrue)
    
    // 查找到1004对象结束
    // var upperBoundKeyRange = IDBKeyRange.upperBound(1004)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, upperBoundKeyRange)
    
    // 查找到1004对象结束不包括1004
    // var upperBoundKeyRangeTrue = IDBKeyRange.upperBound(1004, true)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, upperBoundKeyRangeTrue)
    
    // 查找到1002到1004对象
    // var boundKeyRange = IDBKeyRange.bound(1002, 1004)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, boundKeyRange)
    
    // 查找到1002到1004对象不包括1002
    // var boundKeyRangeLowerTrue = IDBKeyRange.bound(1002, 1004, true)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, boundKeyRangeLowerTrue)
    
    // 查找到1002到1004对象包括1002不包括1004
    // var boundKeyRangeUpperTrue = IDBKeyRange.bound(1002, 1004, false, true)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, boundKeyRangeUpperTrue)
    
    // 查找到1002到1004对象不包括1002不包括1004
    // var boundKeyRangeLTUT = IDBKeyRange.bound(1002, 1004, true, true)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, boundKeyRangeLTUT)

    /*
     *存储键游标查询与索引键游标查询对比
     */
    
    // 存储键游标查询
    // var onlyKeyRange = IDBKeyRange.only(1004)
    // INDEXDB.cursorGetData(myDB.db, myDB.ojstore.name, onlyKeyRange)
    
    // 索引键游标查询
    // var onlyKeyRange = IDBKeyRange.only(30)
    // INDEXDB.cursorGetDataByIndex(myDB.db, myDB.ojstore.name, onlyKeyRange)
  }, 1000)
</script>

    （3）第三方库：Dexie.js

    Dexie.js 是 indexedDB 封装 SDK，API 简洁强大、错误处理简单而强壮。

    官方文档：https://dexie.org/ 
    <!doctype html>
<html>
  <head>
    <!-- Include Dexie -->
    <script src="https://unpkg.com/dexie@latest/dist/dexie.js"></script>

    <script>
        // Define your database
        var db = new Dexie("student_database");
        db.version(1).stores({
            students: 'name'
        });

        //
        // Put some data into it
        //
        var data = {
          name: "Byron",
          shoeSize: 24
        }

        db.students.put(data).then (function (){
            //
            // Then when data is stored, read from it
            //
            return db.students.get('Nicolas');
        }).then(function (student) {
            //
            // Display the result
            //
            alert ("Nicolas has shoe size " + student.shoeSize);
        }).catch(function(error) {
           //
           // Finally don't forget to catch any error
           // that could have happened anywhere in the
           // code blocks above.
           //
           alert ("Ooops: " + error);
        });
    </script>
  </head>
</html>

    四、哪些公司在使用？

    IndexedDB 目前已在美团的部分业务中使用，其他公司尚不清楚，但我相信数据量较大且需要缓存的业务一定可以用到 IndexedDB。

    一些想法：

    IndexedDB 是否可以结合 Vuex 使用？（localStorage 或许也能满足需求）

    Vuex 将我们需要共享的数据放入一个公共的变量中，以便在路由跳转时重复使用，因为路由跳转是无刷新页面的，所以数据不会丢失。但是当我们刷新或跳转页面时，数据就会丢失。这时候就可以使用 IndexedDB 或 localStorage 将数据保存在其中既能够避免数据丢失，又能避免路由跳转时不必要的存储操作。

    created () {
    // 页面加载时，读取 IndexedDB
    var data = indexedDB.getData('myDB', 'myStore', 'myData')
    // var data = window.localStorage.getItem('myData')
    var storeData = Object.assign(this.$store.state, data)
    this.$store.replaceState(storeData)

    // 页面刷新时将 vuex 里的信息保存到 IndexedDB
    window.addEventListener('beforeunload', () => {
        indexedDB.updateData('myDB', this.$store.state)
        // window.localStorage.setItem(this.$store.state)
    })
}
    参考文章：

    http://www.ruanyifeng.com/blo...

    indexeddb
    Chen
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