Android性能優化之數據庫優化

本文爲性能優化的第一篇——數據庫性能優化，原理適用於大部分數據庫包括Sqlite、Mysql、Oracle、Sql server，詳細介紹了索引(優缺點、分類、場景、規則)和事務，最後介紹了部分單獨針對Sqlite的優化。
目前性能優化專題已完成如下部分：
性能優化總綱——性能問題及性能調優方式
性能優化第四篇——移動網絡優化
性能優化第三篇——Java(Android)代碼優化
性能優化第二篇——佈局優化
性能優化第一篇——數據庫性能優化

性能優化實例

一、索引

簡單的說，索引就像書本的目錄，目錄能夠快速找到所在頁數，數據庫中索引能夠幫助快速找到數據，而不用全表掃描，合適的索引能夠大大提升數據庫查詢的效率。
(1). 優勢
大大加快了數據庫檢索的速度，包括對單表查詢、連表查詢、分組查詢、排序查詢。常常是一到兩個數量級的性能提高，且隨着數據數量級增加。

(2). 缺點
索引的建立和維護存在消耗，索引會佔用物理空間，且隨着數據量的增長而增長。
在對數據庫進行增刪改時須要維護索引，因此會對增刪改的性能存在影響。

(3). 分類
a. 直接建立索引和間接建立索引
直接建立: 使用sql語句建立，Android中能夠在SQLiteOpenHelper的onCreate或是onUpgrade中直接excuSql建立語句，語句如

CREATE INDEX mycolumn_index ON mytable (myclumn)
CREATE INDEX mycolumn_index ON mytable (myclumn)
間接建立: 定義主鍵約束或者惟一性鍵約束，能夠間接建立索引，主鍵默認爲惟一索引。

b. 普通索引和惟一性索引
普通索引：

CREATE INDEX mycolumn_index ON mytable (myclumn)
CREATE INDEX mycolumn_index ON mytable (myclumn)
惟一性索引：保證在索引列中的所有數據是惟一的，對聚簇索引和非聚簇索引均可以使用，語句爲

CREATE UNIQUE COUSTERED INDEX myclumn_cindex ON mytable(mycolumn)
CREATE UNIQUE COUSTERED INDEX myclumn_cindex ON mytable(mycolumn)

c. 單個索引和複合索引

單個索引：索引創建語句中僅包含單個字段，如上面的普通索引和惟一性索引建立示例。
複合索引：又叫組合索引，在索引創建語句中同時包含多個字段，語句如：

CREATE INDEX name_index ON username(firstname, lastname)
CREATE INDEX name_index ON username(firstname, lastname)
其中firstname爲前導列。

 

d. 聚簇索引和非聚簇索引(彙集索引，羣集索引)
聚簇索引：物理索引，與基表的物理順序相同，數據值的順序老是按照順序排列，語句爲：

CREATE CLUSTERED INDEX mycolumn_cindex ON mytable(mycolumn) WITH ALLOW_DUP_ROW
CREATE CLUSTERED INDEX mycolumn_cindex ON mytable(mycolumn) WITH ALLOW_DUP_ROW
其中WITH ALLOW_DUP_ROW表示容許有重複記錄的聚簇索引

非聚簇索引：

CREATE UNCLUSTERED INDEX mycolumn_cindex ON mytable(mycolumn)
CREATE UNCLUSTERED INDEX mycolumn_cindex ON mytable(mycolumn)
索引默認爲非聚簇索引

 

(4). 使用場景
在上面講到了優缺點，那麼確定會對什麼時候使用索引既有點明白又有點糊塗吧，那麼下面總結下：
a. 當某字段數據更新頻率較低，查詢頻率較高，常常有範圍查詢(>, <, =, >=, <=)或order by、group by發生時建議使用索引。而且選擇度越大，建索引越有優點，這裏選擇度指一個字段中惟一值的數量/總的數量。
b. 常常同時存取多列，且每列都含有重複值可考慮創建複合索引

 

(5). 索引使用規則
a. 對於複合索引，把使用最頻繁的列作爲前導列(索引中第一個字段)。若是查詢時前導列不在查詢條件中則該複合索引不會被使用。
如create unique index PK_GRADE_CLASS on student (grade, class)
select * from student where class = 2未使用到索引
select * from dept where grade = 3使用到了索引

 

b. 避免對索引列進行計算，對where子句列的任何計算若是不能被編譯優化，都會致使查詢時索引失效
select * from student where tochar(grade)=’2′
c. 比較值避免使用NULL
d. 多表查詢時要注意是選擇合適的表作爲內表。鏈接條件要充份考慮帶有索引的表、行數多的表，內外表的選擇可由公式：外層表中的匹配行數*內層表中每一次查 找的次數肯定，乘積最小爲最佳方案。實際多表操做在被實際執行前，查詢優化器會根據鏈接條件，列出幾組可能的鏈接方案並從中找出系統開銷最小的最佳方案。

 

e. 查詢列與索引列次序一致
f. 用多表鏈接代替EXISTS子句
g. 把過濾記錄數最多的條件放在最前面
h. 善於使用存儲過程，它使sql變得更加靈活和高效(Sqlite不支持存儲過程::>_<:: )

 

(6)索引檢驗

創建了索引，對於某條sql語句是否使用到了索引能夠經過執行計劃查看是否用到了索引。

 

二、使用事務
使用事務的兩大好處是原子提交和更優性能。
(1) 原子提交
原則提交意味着同一事務內的全部修改要麼都完成要麼都不作，若是某個修改失敗，會自動回滾使得全部修改不生效。

 

(2) 更優性能
Sqlite默認會爲每一個插入、更新操做建立一個事務，而且在每次插入、更新後當即提交。

這樣若是連續插入100次數據實際是建立事務->執行語句->提交這個過程被重複執行了100次。若是咱們顯示的建立事務->執 行100條語句->提交會使得這個建立事務和提交這個過程只作一次，經過這種一次性事務可使得性能大幅提高。尤爲當數據庫位於sd卡時，時間上能 節省兩個數量級左右。

Sqlte顯示使用事務，示例代碼以下：

public void insertWithOneTransaction() {
SQLiteDatabase db = sqliteOpenHelper.getWritableDatabase();
// Begins a transaction
db.beginTransaction();
try {
// your sqls
for (int i = 0; i < 100; i++) {
db.insert(yourTableName, null, value);
}

// marks the current transaction as successful
db.setTransactionSuccessful();
} catch (Exception e) {
// process it
e.printStackTrace();
} finally {
// end a transaction
db.endTransaction();
}
}
public void insertWithOneTransaction() {
SQLiteDatabase db = sqliteOpenHelper.getWritableDatabase();
// Begins a transaction
db.beginTransaction();
try {
// your sqls
for (int i = 0; i < 100; i++) {
db.insert(yourTableName, null, value);
}

// marks the current transaction as successful
db.setTransactionSuccessful();
} catch (Exception e) {
// process it
e.printStackTrace();
} finally {
// end a transaction
db.endTransaction();
}
}

其中sqliteOpenHelper.getWritableDatabase()表示獲得寫表權限。

 

三、其餘針對Sqlite的優化
(1) 語句的拼接使用StringBuilder代替String
這個就很少說了，簡單的string相加會致使建立多個臨時對象消耗性能。StringBuilder的空間預分配性能好得多。若是你對字符串的長度有大 致瞭解，如100字符左右，能夠直接new StringBuilder(128)指定初始大小，減小空間不夠時的再次分配。

 

(2) 查詢時返回更少的結果集及更少的字段。
查詢時只取須要的字段和結果集，更多的結果集會消耗更多的時間及內存，更多的字段會致使更多的內存消耗。

 

(3) 少用cursor.getColumnIndex

根據性能調優過程當中的觀察cursor.getColumnIndex的時間消耗跟cursor.getInt相差無幾。能夠在建表的時候用static變量記住某列的index，直接調用相應index而不是每次查詢。

public static final String HTTP_RESPONSE_TABLE_ID = android.provider.BaseColumns._ID;
public static final String HTTP_RESPONSE_TABLE_RESPONSE = "response";
public List<Object> getData() {
……
cursor.getString(cursor.getColumnIndex(HTTP_RESPONSE_TABLE_RESPONSE));
……
}

public static final String HTTP_RESPONSE_TABLE_ID = android.provider.BaseColumns._ID;
public static final String HTTP_RESPONSE_TABLE_RESPONSE = "response";
public List<Object> getData() {
……
cursor.getString(cursor.getColumnIndex(HTTP_RESPONSE_TABLE_RESPONSE));
……
}

優化爲

public static final String HTTP_RESPONSE_TABLE_ID = android.provider.BaseColumns._ID;
public static final String HTTP_RESPONSE_TABLE_RESPONSE = "response";
public static final int HTTP_RESPONSE_TABLE_ID_INDEX = 0;
public static final int HTTP_RESPONSE_TABLE_URL_INDEX = 1;
public List<Object> getData() {
……
cursor.getString(HTTP_RESPONSE_TABLE_RESPONSE_INDEX);
……
}
public static final String HTTP_RESPONSE_TABLE_ID = android.provider.BaseColumns._ID;
public static final String HTTP_RESPONSE_TABLE_RESPONSE = "response";
public static final int HTTP_RESPONSE_TABLE_ID_INDEX = 0;
public static final int HTTP_RESPONSE_TABLE_URL_INDEX = 1;
public List<Object> getData() {
……
cursor.getString(HTTP_RESPONSE_TABLE_RESPONSE_INDEX);
……
}

四、異步線程
Sqlite是經常使用於嵌入式開發中的關係型數據庫，徹底開源。
與Web經常使用的數據庫Mysql、Oracle db、sql server不一樣，Sqlite是一個內嵌式的數據庫，數據庫服務器就在你的程序中，無需網絡配置和管理，數據庫服務器端和客戶端運行在同一進程內，減小了網絡訪問的消耗，簡化了數據庫管理。不過Sqlite在併發、數據庫大小、網絡方面存在侷限性，而且爲表級鎖，因此也不必多線程操做。

 

Android中數據很少時表查詢可能耗時很少，不會致使anr，不過大於100ms時一樣會讓用戶感受到延時和卡頓，能夠放在線程中運行，但sqlite在併發方面存在侷限，多線程控制較麻煩，這時候可以使用單線程池，在任務中執行db操做，經過handler返回結果和ui線程交互，既不會影響UI線程，同時也能防止併發帶來的異常。

可以使用Android提供的AsyncQueryHandler(感謝@內網沒法登錄帳號 反饋)或相似以下代碼完成：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

@Override
public void run() {
// db operetions, u can use handler to send message after
db.insert(yourTableName, null, value);
handler.sendEmptyMessage(xx);
}
});

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

@Override
public void run() {
// db operetions, u can use handler to send message after
db.insert(yourTableName, null, value);
handler.sendEmptyMessage(xx);
}
});