Android笔记（二十一）：Room组件实现Android应用的持久化处理

一、Room组件概述

Room是Android JetPack架构组件之一，是一个持久处理的库。Room提供了在SQLite数据库上提供抽象层，使之实现数据访问。

（1）实体类（Entity）：映射并封装了数据库对应的数据表中对应的结构化数据。实体定义了数据库中的数据表。实体类中的数据域与表的列一一对应。
（2）数据访问对象（Data Access Object，DAO）：在DAO中定义了访问数据库的常见的操作（例如插入、删除、修改和检索等），以达到实现创建映射数据表的实体类对象，以及对该实体类对象实例的属性值进行设置和获取的目的。
（3）数据库（Room Database）：表示对数据库基本信息的描述，包括数据库的版本、名称、包含的实体类和提供的DAO对象实例。Room组件中的所有的数据库必须扩展为RoomDatabase抽象类，从而实现对实际SQLite数据库的封装。

二、Room组件的配置

在移动应用所在的模块对应的build.gradle中需要进行如下配置:

(1) 增加插件

Groovy DSL：

plugins {
	   ……
    id 'kotlin-kapt'
}

Kotlin DSL:

plugins{
...
  id("kotlin-kapt")
}

kotlin-kapt实现标注（注解）处理

(2)增加标注处理的配置

Groovy DSL定义：

android {
   ……
    defaultConfig {
       ……
        //增加标注处理,增加Schema保存的路径
        javaCompileOptions{
            annotationProcessorOptions{//定义标注处理器选项
                arguments +=[
                        "room.schemaLocation":"$projectDir/schemas".toString(),
                        "room.incremental":"true",
                        "room.expandProjection":"true"
                ]
            }
        }
}

Kotlin DSL定义：

android {
   ……
    defaultConfig {
       ……
        //增加标注处理
        javaCompileOptions{
            annotationProcessorOptions{
                //定义标注处理器选项
                arguments +=mapOf(
                    "room.schemaLocation" to "$projectDir/schemas".toString(),
                "room.incremental" to "true",
                "room.expandProjection" to "true"
                )
            }
        }
}

(3)增加相关依赖

Groovy DSL定义

    def room_version = "2.5.0"
    implementation"androidx.room:room-runtime:$room_version"
    // 注释处理工具
    annotationProcessor "androidx.room:room-compiler:$room_version"
    // Kotlin注释处理工具(kapt)
    kapt"androidx.room:room-compiler:$room_version"
    // kotlin扩展和协同程序对Room的支持
    implementation "androidx.room:room-ktx:$room_version"

如果在处理数据库是需要采用rxJava3来实现异步处理，这时还需要增加RxJava3库

    //增加RxJava库的依赖
    implementation "io.reactivex.rxjava3:rxjava:3.0.7"
    //增加在Android对RxJava库的支持
    implementation 'io.reactivex.rxjava3:rxandroid:3.0.0'
    // RxJava3
    implementation "androidx.room:room-rxjava3:$room_version"

Kotlin DSL定义依赖：

    val room_version = "2.5.0"
    implementation("androidx.room:room-runtime:$room_version")
    annotationProcessor("androidx.room:room-compiler:$room_version")
    kapt("androidx.room:room-compiler:$room_version")

    // kotlin扩展和协同程序对Room的支持
    implementation("androidx.room:room-ktx:$room_version")
    // RxJava2
    implementation("androidx.room:room-rxjava2:$room_version")
    // RxJava3
    implementation("androidx.room:room-rxjava3:$room_version")
    //增加RxJava库的依赖
    implementation("io.reactivex.rxjava3:rxjava:3.0.7")
    //增加在Android对RxJava库的支持
    implementation("io.reactivex.rxjava3:rxandroid:3.0.0")

如果在构建模块的过程中，出现了java版本不兼容的情况，可以调整：

android{
...
    compileOptions {
        sourceCompatibility = JavaVersion.VERSION_1_17
        targetCompatibility = JavaVersion.VERSION_1_17
    }
    kotlinOptions {
        jvmTarget = "17"
    }
}

三、Room组件实现数据库的处理

新建一个项目，实现对多位学生的信息写入数据库并执行检索和CRUD操作。

3.1 创建实体类

映射并封装了数据库对应的数据表中对应的结构化数据。实体定义了数据库中的数据表。实体类中的数据域与表的列一一对应。

@Entity(tableName = "students")
data class Student(@PrimaryKey(autoGenerate = true)
                   @ColumnInfo(name= "studentId") val id:Long,
                   @ColumnInfo(name= "studentNo") val no:String?,
                   @ColumnInfo(name= "studentName") val name:String,
                   @ColumnInfo(name= "studentScore") val score:Int,
                   @ColumnInfo(name = "studentGrade") val grade:String?
                   )
{
    @Ignore
    constructor(no:String,name:String,score:Int,grade:String):
            this(0,no,name,score,grade)
}

定义的实体类Student与数据表students对应。通过标注@Entity(tableName = “students”)来指定实体类对应的数据表。并对实体类的属性定义通过标注@ColumnInfo，对应于数据表students中的各个字段，并通过@PrimaryKey标注来指定数据表的关键字。

注意：Room只能识别和使用一个构造器，如果存在多个构造器可以使用@Ignore让Room忽略这个构造器。因此在上述代码中constructor定义的辅助构造器增加了标注@Ignore。

3.2 创建数据访问对象DAO

在数据访问对象DAO是一个接口，定义了对指定数据表希望能执行的CRUD操作。

@Dao
interface StudentDAO {
    /**
     * 插入记录
     */
    @Insert
    fun insertStudent(student:Student):Long

    /**
     * 删除记录
     */
    @Update
    fun updateStudent(student:Student)

    /**
     * 删除记录
     */
    @Delete
    fun deleteStudent(student:Student)

    /**
     * 检索所有的记录
     */
    @Query("select * from students")
    fun queryAllStudents():List<Student>

    /**
     * 检索指定学号的学生记录
     */
    @Query("select * from students where studentNo = :no")
    fun queryStudentByNo(no:String):Student

}

3.3 创建数据库

必须定义一个RoomDatabase的抽象子类来表示对数据库基本信息的描述，包括数据库的版本、名称、包含的实体类和提供的DAO对象实例。通过数据库类来达到对实际SQLite数据库的封装。

@Database(entities = [Student::class], version = 1)
abstract class StudentDatabase : RoomDatabase() {
    abstract fun studentDao(): StudentDAO

    companion object{
        private var instance: StudentDatabase? = null
        /**
         * 单例模式创建为一个StudentDatabase对象实例
         */
        @Synchronized
        fun getInstance(context: Context): StudentDatabase {
            instance?.let{
                return it
            }
            return Room.databaseBuilder(
                context,
                StudentDatabase::class.java,
                "studentDB.db"
            ).build()
        }
    }
}

@Database标注表示抽象的类对应数据库，内部包括的数据表由标注内部的属性entities指定。如果数据库包括多个数据表，entitites可以指定多个实体类的类对象。
在上述的代码中，采用了单例模式，使得在整个移动应用中只有一个数据库的对象实例，在获取这个唯一实例时，只有一个线程可以访问，因此在getInstance方法中设置标注@Synchronized。在这个方法指定创建的数据库名是studentDB.db

3.4 定义并配置应用类

因为在应用中需要获取上下文，因此定义应用类，并在AndroidManifest进行配置，使之易于获取applicationContext上下文对象。

3.4.1定义应用类

class MainApp: Application() {
    @SuppressLint("StaticFieldLeaked")
    companion object{
        lateinit var context: Context
    }

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        context = applicationContext
    }
}

3.4.2 在AndroidManifest.xml配置应用类

在AndroidManifest.xml中需要在application元素中指定已定义的应用类MainApp，类似如下代码

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>   
 <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
<application  android:name=".MainApp"  ... > 
</application>    
</manifest>  

3.5 测试数据库的访问

在MainActivity中定义对数据库的测试代码。

class MainActivity : ComponentActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContent {
                    testDB()
                }
    }
    /**
     * 测试数据库
     */
    fun testDB() {
        Observable.create<Student> { emitter ->
            //获得Dao对象
            val dao = StudentDatabase.getInstance(MainApp.context).studentDao()
            //插入记录,测试数据库版本，将下列注释取消
            dao.insertStudent(Student("6001013", "李四", 87, "良好"))
            //检索记录
            val students = dao.queryAllStudents()
            for (student in students)
                emitter.onNext(student)
        }.subscribeOn(Schedulers.io())//指定被观察者的线程处理I/O 操作
            .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())//指定观察者的线程为主线程
            .subscribe {
                Log.d("Ch10_05", "${it}")
            }
      }
}

四、Room组件实现数据库的迁移

移动应用的需求的变化，也会导致数据库不断地升级。在数据库升级时，会希望保留原有的数据。因此，Room提供了数据库迁移的方式来解决数据库的升级。

Room库提供了Migration 类实现数据库增量迁移。每个 Migration 子类提供了Migration.migrate() 函数实现新旧版本数据库之间的迁移路径。当移动应用需要升级数据库时，Room 库会利用一个或多个 Migration 子类运行 migrate() 函数，在运行时将数据库迁移到最新版本。

在上述的模块的基础上，要求修改数据库中数据表students的结构，增加一个新的字studentAddress，这时需要修改上述代码来完成具体的功能。

4.1 修改实体类

修改实体类Student，增加一个属性address，并映射数据表students的字段studentAddress,代码如下：

@Entity(tableName = "students")
data class Student(@PrimaryKey(autoGenerate = true)
                   @ColumnInfo(name="studentId") val id:Long,
                   @ColumnInfo(name="studentNo") val no:String?,
                   @ColumnInfo(name="studentName") val name:String,
                   @ColumnInfo(name="studentScore") val score:Int,
                   @ColumnInfo(name = "studentGrade") val grade:String?,
                   @ColumnInfo(name="studentAddress") val address:String?){

    @Ignore
    constructor(no:String,name:String,score:Int,grade:String,address:String):
            this(0,no,name,score,grade,address)
}

4.2 修改数据库

因为数据表变化，这时需要修改数据库，变更数据库的版本为2。定义Migration对象，指定数据库迁移是从版本1迁移到版本2，并覆盖migrate的方法，执行具体迁移的操作。

@Database(entities = [Student::class], version = 2)
abstract class StudentDatabase : RoomDatabase() {
    abstract fun studentDao(): StudentDAO
    companion object{
        private var instance: StudentDatabase? = null
        //数据库从版本1迁移到版本2
        val MIGRATION_1_2 = object : Migration(1, 2) {
            //迁移方法定义
            override fun migrate(database: SupportSQLiteDatabase) {
           //修改数据表students，增加一个新的字段address，数据类型为TEXT字符串
           database.execSQL("ALTER TABLE students ADD COLUMN studentAddress TEXT")
            }
        }

        /**
         * 单例模式创建为一个StudentDatabase对象实例
         */
        @Synchronized
        fun getInstance(context:Context):StudentDatabase{
            instance?.let{
                return it
            }
            return Room.databaseBuilder(
                context,
                StudentDatabase::class.java,
                "studentDB.db")
                .addMigrations(MIGRATION_1_2).build().apply{
                    instance = this
                }
        }
    }
}

在上述代码的getInstance返回数据库对象时，通过调用addMigrations进行处理迁移的操作。

4.3 修改测试代码

在上述修改的前提基础上，因数据库的变更，测试代码也进行修改，代码如下：

class MainActivity : ComponentActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContent {
                      testDB()
                }
    }
 
    /**
     * 数据库版本2的测试函数
     */
    fun testDB(){
        Observable.create<Student>{ emitter ->
            //获得Dao对象
            val dao = StudentDatabase.getInstance(MainApp.context).studentDao()
            //插入记录
            dao.insertStudent(Student("6001015","王五",87,"良好","江西省南昌红谷大道999号"))
            //检索记录
            val students = dao.queryAllStudents()
            for(student in students)
                emitter.onNext(student)
        }.subscribeOn(Schedulers.io())//指定被观察者的线程处理I/O 操作
         .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())//指定观察者的线程为主线程
         .subscribe{ it: Student ->
                Log.d("TAG","${it}")
            }
     }
}

参考文献

陈轶《Android移动应用开发（微课版）》[M] 北京：清华大学出版社 2022 P407-P419