12.android 多线程数据库读写分析与优化

11.多线程操作Sqlite?

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最新需要给软件做数据库读写方面的优化，之前无论读写，都是用一个 SQLiteOpenHelper.getWriteableDataBase() 来操作数据库，现在需要多线程并发读写，项目用的是2.2的SDK。

android 的数据库系统用的是sqlite ，sqlite的每一个数据库其实都是一个.db文件，它的同步锁也就精确到数据库级了，不能跟别的数据库有表锁，行锁。

所以对写实在有要求的，可以使用多个数据库文件。

哎，这数据库在多线程并发读写方面本身就挺操蛋的。

下面分析一下不同情况下，在同一个数据库文件上操作，sqlite的表现。

测试程序在2.2虚拟手机，4.2.1虚拟手机，4.2.1真手机上跑。

1，多线程写，使用一个SQLiteOpenHelper。也就保证了多线程使用一个SQLiteDatabase。

先看看相关的源码

//SQLiteDatabase.java

public long insertWithOnConflict(String table, String nullColumnHack,

ContentValues initialValues, int conflictAlgorithm) {

if (!isOpen()) {

throw new IllegalStateException("database not open");

}

.... 省略

lock();

SQLiteStatement statement = null;

try {

statement = compileStatement(sql.toString());

// Bind the values

if (entrySet != null) {

int size = entrySet.size();

Iterator> entriesIter = entrySet.iterator();

for (int i = 0; i < size; i++) {

Map.Entry entry = entriesIter.next();

DatabaseUtils.bindObjectToProgram(statement, i + 1, entry.getValue());

}

}

// Run the program and then cleanup

statement.execute();

long insertedRowId = lastInsertRow();

if (insertedRowId == -1) {

Log.e(TAG, "Error inserting " + initialValues + " using " + sql);

} else {

if (Config.LOGD && Log.isLoggable(TAG, Log.VERBOSE)) {

Log.v(TAG, "Inserting row " + insertedRowId + " from "

+ initialValues + " using " + sql);

}

}

return insertedRowId;

} catch (SQLiteDatabaseCorruptException e) {

onCorruption();

throw e;

} finally {

if (statement != null) {

statement.close();

}

unlock();

}

}

//SQLiteDatabase.java

private final ReentrantLock mLock = new ReentrantLock(true);

/* package */ void lock() {

if (!mLockingEnabled) return;

mLock.lock();

if (SQLiteDebug.DEBUG_LOCK_TIME_TRACKING) {

if (mLock.getHoldCount() == 1) {

// Use elapsed real-time since the CPU may sleep when waiting for IO

mLockAcquiredWallTime = SystemClock.elapsedRealtime();

mLockAcquiredThreadTime = Debug.threadCpuTimeNanos();

}

}

}

通过源码可以知道，在执行插入时，会请求SQLiteDatabase对象的成员对象 mlock 的锁，来保证插入不会并发执行。

经测试不会引发异常。

但是我们可以通过使用多个SQLiteDatabase对象同时插入，来绕过这个锁。

2，多线程写，使用多个SQLiteOpenHelper，插入时可能引发异常,导致插入错误。

E/Database(1471): android.database.sqlite.SQLiteException: error code 5: database is locked08-01

E/Database(1471):     at android.database.sqlite.SQLiteStatement.native_execute(Native Method)

E/Database(1471):     at android.database.sqlite.SQLiteStatement.execute(SQLiteStatement.java:55)

E/Database(1471):     at android.database.sqlite.SQLiteDatabase.insertWithOnConflict(SQLiteDatabase.java:1549)

多线程写，每个线程使用一个SQLiteOpenHelper，也就使得每个线程使用一个SQLiteDatabase对象。多个线程同时执行insert, 最后调用到本地方法  SQLiteStatement.native_execute

抛出异常,可见android 框架，多线程写数据库的本地方法里没有同步锁保护，并发写会抛出异常。

所以，多线程写必须使用同一个SQLiteOpenHelper对象。

3，多线程读

看SQLiteDatabase的源码可以知道，insert  , update ,  execSQL   都会 调用lock(), 乍一看唯有query 没有调用lock()。可是。。。

仔细看，发现

最后，查询结果是一个SQLiteCursor对象。

SQLiteCursor保存了查询条件，但是并没有立即执行查询，而是使用了lazy的策略，在需要时加载部分数据。

在加载数据时，调用了SQLiteQuery的fillWindow方法，而该方法依然会调用SQLiteDatabase.lock()

/**

* Reads rows into a buffer. This method acquires the database lock.

*

* @param window The window to fill into

* @return number of total rows in the query

*/

/* package */ int fillWindow(CursorWindow window,

int maxRead, int lastPos) {

long timeStart = SystemClock.uptimeMillis();

mDatabase.lock();

mDatabase.logTimeStat(mSql, timeStart, SQLiteDatabase.GET_LOCK_LOG_PREFIX);

try {

acquireReference();

try {

window.acquireReference();

// if the start pos is not equal to 0, then most likely window is

// too small for the data set, loading by another thread

// is not safe in this situation. the native code will ignore maxRead

int numRows = native_fill_window(window, window.getStartPosition(), mOffsetIndex,

maxRead, lastPos);

// Logging

if (SQLiteDebug.DEBUG_SQL_STATEMENTS) {

Log.d(TAG, "fillWindow(): " + mSql);

}

mDatabase.logTimeStat(mSql, timeStart);

return numRows;

} catch (IllegalStateException e){

// simply ignore it

return 0;

} catch (SQLiteDatabaseCorruptException e) {

mDatabase.onCorruption();

throw e;

} finally {

window.releaseReference();

}

} finally {

releaseReference();

mDatabase.unlock();

}

}

所以想要多线程读，读之间没有同步锁，也得每个线程使用各自的SQLiteOpenHelper对象，经测试，没有问题。

4，多线程读写

我们最终想要达到的目的，是多线程并发读写

多线程写之前已经知道结果了，同一时间只能有一个写。

多线程读可以并发

所以，使用下面的策略：

一个线程写，多个线程同时读，每个线程都用各自SQLiteOpenHelper。

这样，在java层，所有线程之间都不会锁住，也就是说，写与读之间不会锁，读与读之间也不会锁。

发现有插入异常。

E/SQLiteDatabase(18263): Error inserting descreption=InsertThread#01375493606407

E/SQLiteDatabase(18263): android.database.sqlite.SQLiteDatabaseLockedException: database is locked (code 5)

E/SQLiteDatabase(18263):     at android.database.sqlite.SQLiteConnection.nativeExecuteForLastInsertedRowId(Native Method)

插入异常，说明在有线程读的时候写数据库，会抛出异常。

分析源码可以知道， SQLiteOpenHelper.getReadableDatabase() 不见得获得的就是只读SQLiteDatabase 。

// SQLiteOpenHelper.java

public synchronized SQLiteDatabase getReadableDatabase() {

if (mDatabase != null && mDatabase.isOpen()) {

return mDatabase; // The database is already open for business

}

if (mIsInitializing) {

throw new IllegalStateException("getReadableDatabase called recursively");

}

try {

return getWritableDatabase();

} catch (SQLiteException e) {

if (mName == null) throw e; // Can't open a temp database read-only!

Log.e(TAG, "Couldn't open " + mName + " for writing (will try read-only):", e);

}

SQLiteDatabase db = null;

try {

mIsInitializing = true;

String path = mContext.getDatabasePath(mName).getPath();

db = SQLiteDatabase.openDatabase(path, mFactory, SQLiteDatabase.OPEN_READONLY);

if (db.getVersion() != mNewVersion) {

throw new SQLiteException("Can't upgrade read-only database from version " +

db.getVersion() + " to " + mNewVersion + ": " + path);

}

onOpen(db);

Log.w(TAG, "Opened " + mName + " in read-only mode");

mDatabase = db;

return mDatabase;

} finally {

mIsInitializing = false;

if (db != null && db != mDatabase) db.close();

}

}

因为它先看有没有已经创建的SQLiteDatabase，没有的话先尝试创建读写 SQLiteDatabase ，失败后才尝试创建只读SQLiteDatabase 。

所以写了个新方法，来获得只读SQLiteDatabase

//DbHelper.java

//DbHelper extends SQLiteOpenHelper

public SQLiteDatabase getOnlyReadDatabase() {

try{

getWritableDatabase(); //保证数据库版本最新

}catch(SQLiteException e){

Log.e(TAG, "Couldn't open " + mName + " for writing (will try read-only):",e);

}

SQLiteDatabase db = null;

try {

String path = mContext.getDatabasePath(mName).getPath();

db = SQLiteDatabase.openDatabase(path, mFactory, SQLiteDatabase.OPEN_READONLY);

if (db.getVersion() != mNewVersion) {

throw new SQLiteException("Can't upgrade read-only database from version " +

db.getVersion() + " to " + mNewVersion + ": " + path);

}

onOpen(db);

readOnlyDbs.add(db);

return db;

} finally {

}

}

使用策略：一个线程写，多个线程同时读，只用一个SQLiteOpenHelper,读线程使用自己写的getOnlyReadDatabase()方法获得只读。

但是经过测试，还是会抛出异常，2.2上只有插入异常，4.1.2上甚至还有读异常。

4.1.2上测试，读异常。

E/SQLiteLog(18263): (5) database is locked

W/dalvikvm(18263): threadid=21: thread exiting with uncaught exception (group=0x41e2c300)

E/AndroidRuntime(18263): FATAL EXCEPTION: onlyReadThread#8

E/AndroidRuntime(18263): android.database.sqlite.SQLiteDatabaseLockedException: database is locked (code 5): , while compiling: SELECT * FROM test_t

看来此路不同啊。

其实SQLiteDataBase 在API 11 多了一个 属性 ENABLE_WRITE_AHEAD_LOGGING。

可以打，enableWriteAheadLogging()，可以关闭disableWriteAheadLogging()，默认是关闭的。

这个属性是什么意思呢？

参考api文档，这个属性关闭时，不允许读，写同时进行，通过 锁 来保证。

当打开时，它允许一个写线程与多个读线程同时在一个SQLiteDatabase上起作用。实现原理是写操作其实是在一个单独的文件，不是原数据库文件。所以写在执行时，不会影响读操作，读操作读的是原数据文件，是写操作开始之前的内容。

在写操作执行成功后，会把修改合并会原数据库文件。此时读操作才能读到修改后的内容。但是这样将花费更多的内存。

有了它，多线程读写问题就解决了，可惜只能在API 11 以上使用。

所以只能判断sdk版本，如果3.0以上，就打开这个属性

public DbHelper(Context context , boolean enableWAL) {

this(context, DEFAULT_DB_NAME, null, DEFAULT_VERSION);

if( enableWAL && Build.VERSION.SDK_INT >= 11){

getWritableDatabase().enableWriteAheadLogging();

}

}

关于SQLiteDatabase的这个属性，参考api文档，也可以看看SQLiteSession.java里对多线程数据库读写的描述。

结论

想要多线程并发读写，3.0以下就不要想了，3.0以上，直接设置enableWriteAheadLogging()就ok。

如果还是达不到要求，就使用多个db文件吧。

另：单位有一个三星 note2手机，上面所有的例子跑起来都啥问题也没有。。。。很好很强大。

最后，附上我的测试程序。https://github.com/zebulon988/SqliteTest.git