深入探讨 Room 2.4.0 的最新进展

在 Google I/O 2019，我们分享了 Room 2.2 的最新进展。尽管当时已经支持了很多功能，如 支持 Flow API，支持预填充数据库，支持一对一及多对多数据库关系，但是开发者们对 Room 有着更高的期望，我们也致力于此，在 2.2.0 - 2.4.0 版本中发布了很多开发者们期待的新功能！包括自动化迁移，关系查询方法以及支持 Kotlin Symbol Processing (KSP) 等等。下面我们就来逐一介绍这些新功能！

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△ 深入探讨 Room 2.4.0 的最新进展

自动化迁移

在谈自动化迁移之前，先看看什么是数据库迁移。假如您更改了数据库 schema，就需要根据数据库版本进行迁移，以防用户设备内置数据库中现有数据丢失。

如果您使用 Room，那么在 数据库迁移 过程中会进行检查并验证更新后的 schema，另外您也可以在 @Database 中设置 exportSchema，来导出 schema 信息。

对于 Room 2.4.0 版本之前的数据库迁移，您需要实现 Migration 类，并在其中编写大量复杂冗长的 SQL 语句，来处理不同版本之间的迁移。这种手动迁移的形式，非常容易引发各种错误。

现在 Room 支持了自动迁移，让我们通过两个示例来对比手动迁移和自动迁移:

修改表名

假设有一个包含两个表的数据库，表名分别是 Artist 和 Track，现在想要将表名 Track 改为 Song。

如果使用手动迁移，必须编写和执行 SQL 语句才能更改，需要如下操作:

val MIGRATION_1_2: Migration = Migration(1, 2) {
    fun migrate(database: SupportSQLiteDatabase) {
        database.execSQL("ALTER TABLE `Track` RENAME TO `Song`")
    }
}

如果使用自动迁移，您只需要在定义数据库时添加 @AutoMigration 配置，同时提供两个版本数据库导出的 schema。Auto Migration API 将为您生成并实现 migrate 函数，编写并执行迁移所需的 SQL 语句。代码如下:

@Database(
    version = MusicDatabase.LATEST_VERSION
    entities = {Song.class, Artist.class}
    autoMigrations = {
        @AutoMigration (from = 1,to = 2)
    }
    exprotSchema = true
)

修改字段名

现在，演示一个更复杂的场景，假设我们要将 Artist 表中的 singerName 字段修改为 artistName。

虽然这看起来很简单，但是由于 SQLite 并没有提供用于此操作的 API，因此我们需要根据 ALERT TABLE 实现，有如下几步操作:

1. 获取需要执行更改的表
2. 创建一个新表，满足更改后的表结构
3. 将旧表的数据插入到新表中
4. 删除旧表
5. 把新表重命名为原表名称
6. 进行外键检查

迁移代码如下:

val MIGRATION_1_2: Migration = Mirgation(1, 2) {
    fun migrate(db: SupportSQLiteDatabase) {
        db.execSQL("CREATE TABLE IF NOT EXISTS `_new_Artist`(`id` INTEGER NOT 
            NULL, artistName` TEXT, PRIMARY KEY(`id`)"
        )
        db.execSQL("INSERT INTO `_new_Artist` (id,artistName) 
            SELECT id, singerName FROM `Artist`"
        )
        db.execSQL("DROP TABLE `Artist`")
        db.execSQL("ALTER TABLE `_new_Artist` RENAME TO `Artist`")
        db.execSQL("PRAGMA foreign_key_check(`Artist`)")
    }
}

从上面的代码就可以看出，如果使用手动迁移，即使两个版本之间仅有一处更改，也可能需要繁琐的操作，并且这些操作极易出错。

那我们来看看自动迁移该如何使用。在上面的示例中，自动迁移无法直接处理重命名表中的某一列，因为 Room 在进行自动迁移时，会遍历两个版本的数据库 schema，通过比较来检测两者之间的更改。在处理列或者表的重命名时，Room 无法明确发生了什么更改，此时可能有两种情况，是删除后新添加的？还是进行了重命名？处理列或者表的删除操作时也会有同样问题。

所以我们需要给 Room 添加一些配置来说明这些不确定的场景——定义 AutoMigrationSpec。AutoMigrationSpec 是定义自动迁移规范的接口，我们需要实现该类，并在实现类上添加和修改相对应的注解。本例中，我们使用 @RenameColumn 注解，并在注解参数中，提供表名、列的原始名称以及更新后的名称。如果在迁移完成之后，还需要执行其他任务，可以在 AutoMigrationSpec 的 onPostMigrate 函数中进行处理，相关代码如下:

@RenameColumn(
    tableName = "Artist",
    fromColumnName = "singerName",
    toColumnName = "artistName"
)
static class MySpec : AutoMigrationSpec {
    override fun onPostMigrate(db: SupportSQLiteDatabase) {
        // 迁移工作完成后处理任务的回调
    }
}

完成 AutoMigrationSpec 的实现后，还需要将其添加到数据库定义时配置的 @AutoMigation 中，同时提供两个版本的数据库 schema，Auto Migration API 将生成和实现 migrate 函数，配置代码如下:

@Database(
    version = MusicDatabase.LATEST_VERSION
    entities = {Song.class, Artist.class}
    autoMigrations = {
        @AutoMigration (from = 1,to = 2，spec = MySpec.class)
    }
    exprotSchema = true
)

上面的案例提到了 @RenameColumn，相关的变更处理注解有如下几种:

• @DeleteColumn
• @DeleteTable
• @RenameColumn
• @RenameTable

假设在同一迁移中有多个更改需要配置，我们还可以通过这些可复用的注解简化处理。

测试自动迁移

假设您在一开始就使用了自动迁移，现在希望测试其是否正常工作，可以使用现有的 MigrationTestHelper API 无需任何更改。如以下代码:

@Test
fun v1ToV2() {
    val helper = MigrationTestHelper(
        InstrumentationRegisty.getInstrumentation(),
            AutoMigrationDbKotlin::class.java
    )
    val db: SupportSQLiteDatabase = helper.runMigrationsAndValidate(
        name = TEST_DB,
        version = 2,
        validateDroppedTables = true
    )
}

在无需额外配置的情况下，MigrationTestHelper 将自动运行并验证所有自动迁移。在 Room 内部，如果存在自动迁移，它们将自动添加到需要运行和验证的迁移列表中。

需要注意的是，开发者提供的迁移具有更高的优先级，也就是说，如果您定义自动迁移的两个版本之间，已经定义了手动迁移，那么手动迁移将优先于自动迁移。

关系查询方法

关系查询也是新增的一个重要功能，我们还是用一个示例说明。

假设我们使用与之前相同的数据库和表，现在表名分别为 Artist 和 Song。如果我们希望获得音乐人到歌曲的映射集合，就要在 artistName 和 songName 之间建立关系。如下图中 Purple Lloyd 与其热门歌曲《Another Tile in the Ceiling》和《The Great Pig in the Sky》匹配，AB/CD 将与其热门歌曲《Back in White》和《Highway to Heaven》匹配。

使用 @Relation

如果使用 @Relation 和 @Embedded 反应该映射关系，则有如下代码:

data class ArtistAndSongs(
    @Embedded
    val artist: Artist,
    @Relation(...)
    val songs: List<Song>
)
 
@Query("SELECT * FROM Artist")
fun getArtistsAndSongs(): List<ArtistAndSongs>

在此方案中，我们创建了全新的 数据类，将音乐人和歌曲列表相关系。但是这种额外创建 data 类的方式，容易造成代码繁冗的问题。而 @Relation 中并不支持过滤、排序、分组或组合键，其设计初衷也是用于数据库中只有一些简单的关系，虽然受限于关系结果，但这是一种快速完成较简单任务的便捷方法。

所以为了支持复杂关系的处理，我们并没有扩展 @Relation，而是希望您充分发挥 SQL 的潜能，因为它的功能非常强大。

接下来让我们来看看 Room 如何利用全新的功能来解决这一问题。

使用全新关系查询功能

为了表示前面所示的音乐人与其歌曲之间的关系，我们现在可以编写一个简单的 DAO 方法，其返回类型为 Map，而我们需要做的仅仅是提供 @Query 和返回标记，Room 将为您处理其余的一切！相关代码如下:

@Query("SELECT * FROM Artist JOIN Song ON Artist.artistName = Song.songArtistName")
fun getAllArtistAndTheirSongsList(): Map<Artist, List<Song>>

在 Room 内部，实际上要做的是找到音乐人、歌曲和 Cursor 并将它们放入 Map 中的 Key 和 Value 中。

在本例中，涉及到一对多的映射关系，其中单个音乐人映射到一个歌曲集合。当然我们也可以使用一对一映射，如下文所示:

// 一对一映射关系
@Query("SELECT * FROM Song JOIN Artist ON Song.songArtistName = Artist.artistName")
fun getSongAndArtist(): Map<Song, Artist>

使用 @MapInfo

实际上，您可以通过 @MapInfo 在映射的使用中更加灵活。

MapInfo 是用于说明开发者配置的辅助程序 API，类似于前面谈到的自动迁移更改注解。您可以使用 MapInfo 明确说明您希望如何处理查询到的 Cursor 所包含的信息。使用 MapInfo 注解您可以指定输出的数据结构中用于查询的 Key 和 Value 所映射的列。需要注意，用于 Key 的类型必须实现 equals 和 hashCode 函数因为这对映射过程非常重要。

假设我们希望以 artistName 作为 Key，获得歌曲列表作为 Value，则代码实现如下:

@MapInfo(keyColumn = "artistName")
@Query("SELECT * FROM Artist JOIN Song ON Artist.artistName = Song.songArtistName")
fun getArtistNameToSongs(): Map<String, List<Song>>

在该示例中，artistName 用作 Key，音乐人被映射到其歌曲名称列表，最后 artistName 被映射到其歌曲名称列表。

MapInfo 注解使您可以灵活地使用特定列，而不是整个 data 类从而进行更加自定义的映射。

其他优势

关系查询方法的另一个好处是支持更多的数据操作，可以通过这个新功能来支持分组、筛选等功能。示例代码如下:

@MapInfo(valueColumn = "songCount")
@Query("
    SELECT *, COUNT(songId) as songCount FROM Artist JOIN Song ON
    Artist.artistName = Song.songArtistName
    GROUP BY artistName WHERE songCount = 2
")
fun getArtistAndSongCountMap(): Map<Artist, Integer>

最后需要注意多重映射是一个核心返回类型，可以使用 Room 已经支持的各种可观察类型封装 (包括 LiveData、Flowable、Flow)。因此，关系查询方法可让您轻松地在数据库中定义任意数量的关联关系。

更多新功能

内置 Enum 类型转换器

现在，如果系统未提供任何类型转换器，Room 将默认使用 "枚举 - 字符串" 双向类型转换器。如果已存在适用于枚举的类型转换器，Room 将优先使用该转换器，而不使用默认转换器。

支持查询回调

现在，Room 提供了一个通用 callback API RoomDatabase.QueryCallback，此 API 会在执行查询时被调用，这将非常有助于我们在 Debug 模式下记录日志。可通过 RoomDatabase.Builder#setQueryCallback() 设置此回调。

如果您希望记录查询以了解数据库中发生了什么，该功能可以帮助您进行记录，示例代码如下:

fun setUp() {
    database = databaseBuilder.setQueryCallback(
        RoomDatabase.QueryCallback{ sqlQuery, bindArgs ->
            // 记录所有触发的查询
            Log.d(TAG, "SQL Query $sqlQuery")
        },
        myBackgroundExecutor
    ).build()
}

支持原生 Paging 3.0 API

Room 现在支持为返回值类型为 androidx.paging.PagingSource 且带 @Query 注解的方法生成实现。

支持 RxJava3

Room 现在支持 RxJava3 类型。通过依赖 androidx.room:room-rxjava3，您可以声明返回值类型为 Flowable、Single、Maybe 和 Completable 的 DAO 方法。

支持 Kotlin Symbol Processing (KSP)

KSP 用于替代 KAPT，它能够在 Kotlin 编译器上以原生方式运行注解处理器，从而显著缩短构建时间。

对于 Room，使用 KSP 有如下好处:

• 提高 2 倍的构建速度；
• 直接处理 Kotlin 代码，更好的支持空安全。

随着 KSP 的稳定，Room 将使用其功能实现 value 类、生成 Kotlin 代码等。

从 KAPT 迁移到 KSP 非常简单，只需使用 KSP 插件替换 KAPT 插件，并使用 KSP 配置 Room 注解处理器，示例代码如下:

plugins{
    // 使用 KSP 插件替换 KATP 插件
    // id("kotlin-kapt") 
    id("com.google.devtools.ksp")
}
 
dependencies{
    // 使用 KSP 配置替代 KAPT
    // kapt "androidx.room:room-compiler:$version"
    ksp "androidx.room:room-compiler:$version"
}

总结

自动化迁移、关系查询方法、KSP——Room 带来了很多新功能，希望大家和我们一样对所有这些 Room 更新感到兴奋，记得查看并开始在您的应用中使用这些新功能！

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