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安卓学习笔记-数据存储

news 来源：原创 2025/5/30 7:01:23

阅读说明

本文是基于上一篇文章《安卓学习笔记-声明式UI》的后续。上篇文章实现了UI层以及业务逻辑层ViewModel的解耦。本篇关注的是数据存储层与业务逻辑层的解耦。

补充知识StateFlow

在 MVVM 架构中如何使用 Kotlin 协程的 StateFlow 来管理和暴露 UI 状态。

private val _uiState = MutableStateFlow(LoginUiState())
val uiState: StateFlow<LoginUiState> = _uiState.asStateFlow()

_uiState (MutableStateFlow) 允许在 ViewModel 内部修改 UI 状态。
uiState (StateFlow) 只向外部（UI 层，如 Composable）暴露一个只读的流。

这意味着 UI 层只能观察状态的变化并更新自身，但它不能直接修改状态。如果您直接将 MutableStateFlow 暴露给 UI，那么 UI 层（例如 Composable 函数）可能会错误地直接修改 ViewModel 的状态，而不是通过 ViewModel 定义的公共方法（如 onLoginClick()）来修改。这会导致：

  • 逻辑混乱： 难以追踪状态是如何改变的，因为改变可能发生在任何地方。
  • 违反 MVVM 模式： MVVM 强调 ViewModel 是 UI 状态的唯一管理者和业务逻辑的执行者，UI 只是状态的消费者。
  • 难以调试： 当出现 Bug 时，定位问题变得困难。

数据存储实现

MVVM 架构中常见的实践用 Repository 来做数据的获取/存储，而 ViewModel 专注于业务逻辑和状态管理，类似Java中的Dao与Service

用一个完整示例说明：用 ViewModel + Repository 实现用户输入数据的保存与读取（例如用户名保存到本地数据源）。

示例：保存用户名（本地存储）

Repository 接口定义

interface UserRepository {suspend fun getUsername(): Stringsuspend fun saveUsername(name: String)
}

如果 ViewModel 直接依赖具体实现（例如 UserRepositoryImpl），那么 ViewModel 就与这个实现类强耦合，未来很难替换或扩展。

通过接口，ViewModel 只依赖于抽象（UserRepository），不关心具体的数据来源。这种解耦带来极大的灵活性，比如我们可以：

  • 开发阶段使用模拟数据（MockRepository），快速验证 UI 和交互逻辑；
  • 后期轻松切换到 本地持久化方案（如使用 DataStore 的 UserRepositoryImpl）；
  • 或进一步接入 远程网络服务（如调用 Retrofit 接口），只需提供一个新的实现类即可。
    这样，ViewModel 的代码完全不用修改，极大提升了代码的可维护性与可扩展性。

Repository 实现（本地存储）

对于存储键值对类型的数据，例如：用户名、是否开启夜间模式、上次登录时间等。常见的可以用SharedPreferences、DataStore来实现。这里以DataStore为例进行说明，不用SharedPreferences的原因如下：

SharedPreferences 的问题

  • 同步执行：读写都默认是同步操作，可能阻塞主线程
  • 并发不安全：多线程同时访问时，容易出错
  • 不支持 Flow / 响应式：不能自动监听变化
  • 不推荐在 Jetpack Compose 中使用

DataStore介绍

DataStore 是一种替代 SharedPreferences 的方式，用于存储键值对或结构化数据，具有更高的安全性和性能。

分为两种：

  1. Preferences DataStore 键值对存储（像 SharedPreferences）
  2. Proto DataStore 使用 ProtoBuf 存储结构化数据
    这里以Preferences DataStore为例

Preferences DataStore用法

添加依赖：
implementation("androidx.datastore:datastore-preferences:1.0.0")
初始化 DataStore
val Context.dataStore: DataStore<Preferences> by preferencesDataStore(name = "user_prefs")

代码说明
val Context.dataStore 这是 给 Context 类扩展一个属性，也就是说，之后你就可以像这样使用

context.dataStore   // 获取 DataStore 实例
this.dataStore      // 如果在 Activity、Application 中

preferencesDataStore() 是 Jetpack 提供的一个函数。它的返回值是一个属性委托对象。这个对象负责

  • 在第一次访问 context.dataStore 时创建 DataStore 实例
  • 将这个实例缓存下来，保证全局只有一个单例（singleton）
  • 之后每次访问，返回的都是同一个 DataStore 实例
写入数据
val USERNAME_KEY = stringPreferencesKey("username")suspend fun saveUsername(context: Context, name: String) {context.dataStore.edit { prefs ->prefs["username"] = name}
}
读取数据
suspend fun getUsername(context: Context): String {val prefs = context.dataStore.data.first()return prefs["username"] ?: "默认用户名"
}

或者监听变化（响应式 Flow）：

val usernameFlow: Flow<String> = context.dataStore.data.map { it["username"] ?: "默认用户名" }

实现UserRepository接口

添加依赖
implementation("androidx.datastore:datastore-preferences:1.0.0")
创建 Context.dataStore 扩展

创建util包，然后新增DataStore.kt文件

package com.wy.demo.utilimport android.content.Context
import androidx.datastore.core.DataStore
import androidx.datastore.preferences.core.Preferences
import androidx.datastore.preferences.preferencesDataStore// 扩展属性：Context.userDataStore
val Context.userDataStore: DataStore<Preferences> by preferencesDataStore(name = "user_prefs" // DataStore 存储文件名，对应 files/datastore/user_prefs.preferences_pb
)
实现UserRepository接口

创建UserRepositoryImpl类

package com.wy.demo.data.repository  import android.content.Context  
import androidx.datastore.preferences.core.edit  
import androidx.datastore.preferences.core.stringPreferencesKey  
import com.wy.demo.util.userDataStore  
import kotlinx.coroutines.flow.MutableStateFlow  
import kotlinx.coroutines.flow.first  
import kotlinx.coroutines.flow.map  class UserRepositoryImpl(  private val context: Context  
) : UserRepository {  private val USERNAME_KEY = stringPreferencesKey("username")  override suspend fun getUsername(): String {  return context.userDataStore.data  .map { preferences -> preferences[USERNAME_KEY] ?: "默认用户名" }  .first()  }  override suspend fun saveUsername(name: String) {  context.userDataStore.edit { preferences ->  preferences[USERNAME_KEY] = name  }  }  
}

DataStore 是类型安全的，所以需要一个“类型安全的键对象”。stringPreferencesKey("username") 创建了一个 类型安全的、用于存储字符串的键，后续用它来读写 DataStore 里的用户名。

修改DemoViewModel

package com.wy.demo.viewModel  import androidx.lifecycle.ViewModel  
import androidx.lifecycle.viewModelScope  
import com.wy.demo.data.repository.UserRepository  
import kotlinx.coroutines.flow.MutableStateFlow  
import kotlinx.coroutines.flow.StateFlow  
import kotlinx.coroutines.launch  class DemoViewModel(private val repo: UserRepository) : ViewModel() {  private val _name = MutableStateFlow("")  val name: StateFlow<String> = _name  init {  viewModelScope.launch {  _name.value = repo.getUsername()  }  }  fun updateName(newName: String) {  viewModelScope.launch {  repo.saveUsername(newName)  _name.value = newName  }  }  
}

代码说明
初始化代码块init{ ... } 每当 ViewModel 实例被创建时，这段代码就会自动执行一次。

viewModelScope.launch { ... } viewModelScope 是 ViewModel 提供的一个 协程作用域，生命周期与 ViewModel 绑定。其意义在于：在 ViewModel 的生命周期范围内安全地启动后台任务，任务自动管理，无需手动取消，防止内存泄漏或数据回调异常。

如何创建UserRepository对象

Hilt 是 Google 推出的 Android 官方依赖注入框架（DI 框架），它是基于 Dagger 构建的简化版，专为 Android 应用设计。Hilt 可以够像使用Spring那样自动帮你创建对象并注入依赖，让你的代码更简洁、模块更解耦。这里使用Hilt来解决对象创建以及依赖问题。以下是Hilt 使用步骤

步骤 1：添加 Hilt 依赖 (Gradle 配置)

在您的项目根目录的 build.gradle.kts (Project 级别) 文件中添加 Hilt Gradle 插件：
在这里插入图片描述

id("com.google.dagger.hilt.android") version "2.51.1" apply false // Hilt Gradle 插件

然后，在您的应用模块的 build.gradle.kts (Module: app 级别) 文件中应用 Hilt 插件并添加依赖：
在这里插入图片描述

// app/build.gradle.kts (Module 级别)
plugins {id("com.google.dagger.hilt.android") // 应用 Hilt 插件kotlin("kapt") // 应用 Kotlin Annotation Processing Tool 插件
}android {// ...
}dependencies {// ....省略// Hilt 核心依赖  implementation("com.google.dagger:hilt-android:2.51.1")  kapt("com.google.dagger:hilt-android-compiler:2.51.1") // kapt 用于注解处理器  // 确保 work-runtime-ktx 是 2.7.0 或更高版本  implementation("androidx.work:work-runtime-ktx:2.9.0") // 或者更新到最新稳定版  // 如果您使用 ViewModel，需要添加 Hilt 的 ViewModel 依赖  implementation("androidx.hilt:hilt-navigation-compose:1.2.0") // 如果是Compose  implementation("androidx.hilt:hilt-work:1.2.0") // 如果是WorkManager  kapt("androidx.hilt:hilt-compiler:1.2.0") // 对应 Hilt 的 ViewModel/WorkManager 编译器//省略.....
}

注意：

  • com.google.dagger.hilt.android 和 com.google.dagger:hilt-android-compiler 的版本号需要保持一致。
  • kotlin("kapt") 插件必须添加，因为 Hilt 使用注解处理器在编译时生成代码。

步骤 2：启用 Hilt 的 Application 类

您的应用程序必须有一个 Application 类，并使用 @HiltAndroidApp 注解对其进行标注。这将触发 Hilt 代码的生成，并作为应用程序级别的依赖容器。
在这里插入图片描述

package com.wy.demo  import android.app.Application  
import dagger.hilt.android.HiltAndroidApp  @HiltAndroidApp  
class MyApplication : Application() {  // 你可以在这里进行一些全局的初始化操作  
}

然后，您需要在 AndroidManifest.xml 中指定这个 Application 类：
在这里插入图片描述

步骤 3：修改UserRepositoryImpl构造函数

在这里插入图片描述

Hilt 会通过 @Inject 构造函数来创建这个类的实例。Hilt 知道如何提供 Android 的 Context。它会根据您将 UserRepositoryImpl 所属的 Module 安装到的 Hilt 组件，提供相应作用域的 Context

当您在类的构造函数上添加 @Inject 注解时，您就告诉 Hilt/Dagger：

  • “当有人需要 这个类的实例时，请使用这个构造函数来创建它。”
  • “这个构造函数中声明的所有参数，都是 MyClass 所依赖的其他对象。请 Hilt/Dagger 帮我查找并提供这些依赖的实例。”

@ApplicationContext 的主要作用是告诉 Hilt：

  1. 当您在构造函数或字段中请求 Context 时，您需要的是应用程序级别的 Context。
  2. **Hilt 会自动提供 Application 类的实例作为这个 `Context

步骤 4：创建 Hilt Module 来提供 Repository 的实例

由于 UserRepository 是一个接口，Hilt 无法直接通过构造函数注入来知道应该提供哪个实现类。因此，我们需要一个 Hilt Module 来告诉它。

// 创建 Hilt Module (例如: RepositoryModule.kt)
import dagger.Binds
import dagger.Module
import dagger.hilt.InstallIn
import dagger.hilt.components.SingletonComponent
import javax.inject.Singleton@Module // 标记这是一个 Hilt Module
@InstallIn(SingletonComponent::class) // 告诉 Hilt 这个 Module 应该安装到哪个组件中，这里是 Application 级别的单例组件
abstract class RepositoryModule { // 如果 Module 只包含抽象的 @Binds 方法，它可以是抽象类// 使用 @Binds 注解告诉 Hilt：// 当有人请求 UserRepository 接口时，请提供 UserRepositoryImpl 的实例。// 同时，使用 @Singleton 确保整个应用生命周期内 UserRepositoryImpl 只有一个实例。@Singleton@Bindsabstract fun bindUserRepository(userRepositoryImpl: UserRepositoryImpl // Hilt 会自动注入 UserRepositoryImpl 的实例): UserRepository
}

可以在同一个 RepositoryModule 中定义多个 @Binds 或 @Provides 方法，用于绑定不同的接口或者提供不同的依赖项。假设你现在需要增加一个绑定：

  • ProductRepository 和 ProductRepositoryImpl
    增加一个方法
// 产品 Repository 绑定
@Singleton
@Binds
abstract fun bindProductRepository(productRepositoryImpl: ProductRepositoryImpl
): ProductRepository

RepositoryModule.kt文件放在
在这里插入图片描述

步骤 5： ViewModel 中注入 Repository

在 ViewModel 的构造函数中直接注入 UserRepository 接口。Hilt 会根据 RepositoryModule 中定义的绑定规则，提供 UserRepositoryImpl 的实例。修改DemoViewModel.kt
在这里插入图片描述

@HiltViewModel 是 ​​Hilt​​ 提供的一个注解，专门用于 ​​ViewModel 的依赖注入​​。它的作用是将 ​​Hilt 的依赖注入机制​​ 与 ​​Jetpack 的 ViewModel​​ 结合起来，使得 ViewModel 可以方便地获取所需的依赖（如 Repository、DataSource 等）但具体是怎么做到的，没有了解，知道有这个就行。

步骤 6： Composable/ Activity中注入 Repository

Composable 中使用 ViewModel

在这里插入图片描述

hiltViewModel() 与 Hilt 的依赖注入机制深度集成​​。它会自动解析 @HiltViewModel 标记的 ViewModel 的依赖（如 Repository、DataSource 等），并确保依赖注入正确执行。

如果 ViewModel 没有使用 @HiltViewModel，hiltViewModel() 仍然可以工作（但依赖注入不会生效）。

Activity 中使用 ViewModel

DemoActivity 中使用了需要依赖注入的 ViewModel（即 ViewModel 标记了 @HiltViewModel），那么 DemoActivity 必须添加 @AndroidEntryPoint​。这是 Hilt 的强制要求，

原因如下
@AndroidEntryPoint 是 Hilt 的标记注解，告诉 Hilt：“这个 Activity 需要依赖注入”。如果没有 @AndroidEntryPoint，Hilt 不会为 Activity 生成依赖注入代码，导致 hiltViewModel() 无法工作。
在这里插入图片描述

最终达到的效果

在UI层面并没有变化，只是退出APP后，输入的名字被保存了，再次打开APP的时候，会在DemoViewModel初始化的时候读取已经存储的名字作为默认值
在这里插入图片描述

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