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IndexedDB学习笔记

假设你想系统学习 IndexedDB，推荐直接去 MDN 上面看官方教程：

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IndexedDB_API

本文是我在学习 IndexedDB 总结的学习笔记。


本文所谓的 “官方” 是指 MDN 文档，同时也是指 W3C 官方。


前端数据存储 localStorage、sessionStorage 的缺点

在前端开发过程中，最经常使用到的本地数据存储是：LocalStorage(本地存储)、SessionStorage(会话存储)

对于一些简单的数据，它们是够用的，但是对于一些复杂的数据存储，它们就存在以下缺点：

  1. 存储格式：它们只能以字符串形式储存数据，复杂数据读写时只能靠 JSON 转换

  2. 存储大小：localstorage 最大支持 20M、sessionStorage 最大支持 5M

    顺道说一下 cookie 最大只支持 4k

  3. 读写方式：它们读写都为同步，会阻塞浏览器 JS 进程

最大的缺点：不支持条件查询

他们只是负责存储数据，不支持像一般数据库(MySql、MongoDB)那样的 各类查询。


IndexedDB 自带得意的背景音乐出场了

IndexedDB 是目前主流浏览器都支持的一种底层 API 标准，它用来在浏览器(客户端)存储大量的结构化数据，也包括 文件、二进制对象(blobs)。

还有一个叫 Web SQL 的，它原本的功能和 IndexedDB 类似，并且它还早于 IndexedDB 出现，但是后来各大浏览器都逐渐放弃(不主推) 它。

尽管你在浏览器调试工具 > 应用 > 中还能看到 Web SQL。

IndexedDB的优势：

  1. 储存格式：结构化数据(也就是JS中的各种 Object)、文件、二进制对象(blobs)

  2. 存储大小：最大可以使用你硬盘可用空间的 50%

    这里的硬盘应该是指 浏览器 所在的安装目录的那个硬盘

  3. 条件查询：支持

    尽管做不到像 MySQL、MongoDB 那样复杂的各种条件(管线)查询，但是对于一般前端项目而言足够了

  4. 支持在 web worker 中操作 IndexedDB


IndexedDB 的读写是异步的。

IndexedDB 可以存储各种数据类型、又支持条件查询、最大储存容量又非常大，因此它的读写不是异步的才怪呢。

好处是：由于是异步，因此每一个操作(增删改查)不会阻塞浏览器 JS 进程

不好的是：由于是异步，因此每一个操作(增删改查)都需要做异步处理

不过幸好现在都使用 Promise(承诺)，异步用起来也不是特别麻烦


特别说明：

由于我个人之前学习过 MySQL 和 MongoDB，所以在学习 IndexedDB 时很多概念都比较容易理解。

这些 “概念” 包括 表、列、键、自增等术语


捋一下几个名词关系：

  1. 在浏览器中，有一个存储区域叫 IndexedDB

    就是常规数据库中的数据库本身

    实际对应的是 window.IndexedDB：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/indexedDB

  2. 在 IndexedDB 下面，可以创建、管理 多个 数据库(db)

    对应常规数据库中的某个数据库

    实际对应的是 IDBDatabase：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBDatabase

  3. 每一次操作都被视作一个事务

    实际对应的是 IDBTransaction：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBTransaction

  4. 在每一个 数据库(db) 下面可以创建、管理 多个 表

    对应常规数据库中的 表

    实际对应的是 IDBObjectStore：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBObjectStore

  5. 在每一个 表 里可以创建、管理 多条数据

    对应常规数据库中的 行

  6. 在每一条数据中，包含各种键和值

    对应常规数据库中的 列

    实际对应的是 IDBIndex：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBIndex


IndexedDB 属于 事务性数据库

我们看一下百度百科中关于 事务性数据库的定义描述：

数据库事务( transaction)是访问并可能操作各种数据项的一个数据库操作序列，这些操作要么全部执行,要么全部不执行，是一个不可分割的工作单位。事务由事务开始与事务结束之间执行的全部数据库操作组成。

转换成比较容易理解的话就是：事(即增删改成操作) 是一件一件来做的，尽管每一件事都是异步的。


尽管每一次操作(增删改查)都是异步的，但是如果不同模块中先后都执行了某些操作(增删改成)，你依然可以放心，IndexedDB 都会按照每一次操作的先后顺序来执行，确保每一次操作的独立性和完整性。


每一次“增删改查” 都是一个独立的 “事务”

在本文后面，我们会把 增删改查 称呼为 事务。


关系型 or 非关系型数据库 ？

IndexedDB 属于关系型数据库还是 非关系型数据库？

从大体上来讲 IndexedDB 看着更像关系型数据库，例如创建表时需要明确配置各个 键名，并且支持 关键键(id)的自增。但与此同时，对于具体的值又支持各类结构化数据，这些看起来又特别像非关系型数据库的特征。

因此，我个人认为 IndexedDB 实际上是 关系型数据库和非关系型数据库的融合。


假设你之前没有接触过后端的数据库，例如 MySQL(关系型数据库) 或 MongDB(非关系型数据库)，那么换一种说法你就容易理解了。

关系型数据库：相当使用 TypeScript 来编写代码，也就是说在声明每一个变量之前，都应该提前定义好该变量的各种属性类型，例句：属性名，属性值类型，甚至哪些是必须必填属性，哪些是可选属性。

非关系型数据库：相当于使用 JavaScript 来编写代码，每一个变量是什么类型，以及拥有什么属性都是灵活自由的，没有限定的。

所谓 “关系” 说直白点、简单点，就是某一个对象究竟应该有用哪些属性值。


再次重复一遍：IndexedDB的每一个操作(增删改查)都是异步的

有了异步的概念，那么接下来在学习的时候就比较容易理解代码了。


操作1：创建或连接数据库

localStorage、sessionStorage 使用 getItem() 来来获取数据，而 IndexedDB 使用 .open() 来尝试创建或连接数据库。

const request = window.indexedDB.open('mydb', 1)
let db = null

//当各种操作发生错误时
request.onerror = (eve) => {
    alert('读写 IndexedDB 发生错误：', eve.target.errorCode)
}

//当第2次连接该数据库
request.onsuccess = (eve) => {
    db = eve.target.result
    console.log('初次创建或打开 IndexedDB 成功')
}

//当第1次创建数据库
request.onupgradeneeded = (eve) => {
    db = eve.target.result
    //...
}

代码解读：.open('mydb', 1)

  1. 第1个参数为即将 创建或连接 的数据库名

  2. 第2个参数表示该数据库的版本号，默认为 1

    数据库版本号不同，那么意味着相当于完全不同的两个同名数据库


代码解读：3 个常规事件

  1. onerror：假设执行 .open('mydb', 1) 发生错误，对应的事件回调是 onerror，即表明 创建或连接失败。
  2. onupgradeneeded：假设第一次执行.open('mydb', 1) ，此时 IndexedDB 中还没有 "mydb" 这个数据库，那么会 创建 该数据库，对应的事件回调是onupgradeneeded 事件，即表明 创建成功。
  3. onsuccess：假设第二次执行 .open('mydb', 1)，此时 IndexedDB 中已经存在 "mydb" 这个数据库，那么会 连接 该数据库，对应的事件回调是 onsuccess 事件，即表明 连接成功。

请牢记一件事：当执行 .open('mydb', 1) 后，onupgradeneeded 或 onsuccess 只会发生两者中的一个事件回调。

我们可以在这 2 个事件的回调函数的参数中得到我们想要数据库的操作连接。

这也是为什么在上述的 2 个回调函数中，我们分别都要添加 db = eve.target.result 这行代码。


当我们拿到数据库连接后，就可以对这个数据库添加 表 了。


操作2：创建表

我们直接把创建表的代码，写到 onupgradeneeded 中。

request.onupgradeneeded = (eve) => {
    db = eve.target.result
    //创建一个名为 users 的表，并对其进行配置
    const objectStore = db.createObjectStore('users', { keyPath: 'id', autoIncrement: true })
    objectStore.createIndex('id', 'id', { unique: true })
    objectStore.createIndex('sid', 'sid', { unique: true })
    objectStore.createIndex('name', 'name', { unique: false })
    objectStore.createIndex('tel', 'tel', { unique: false })
    objectStore.createIndex('age', 'age', { unique: false })
}

代码解读：db.createObjectStore()

  1. db 是我们拿到的数据库连接

  2. 并通过 db.createObjectStore() 函数可以创建表

  3. .createObjectStore()中 第 1 个参数为表名，第 2 个参数为该表的配置参数

  4. 配置参数我们写的是 { keyPath: 'id', autoIncrement: true }

    这就意味着 id 每次会自增，也意味着我们无需也不能设置 id 的值，把 id 值的权限交给了 IndexedDB 自动来帮我们处理。

  5. 对应的含义为：keyPath——主键、autoIncrement——是否自增

  6. 该方法最终返回得到的就是 表


当我们拿到一个具体的表 后，例如 上述代码中的 objectStore，接下来就是配置该表中的各个键(也就是行)。

代码解读：objectStore.createIndex()

  1. 第1个参数：键名
  2. 第2个参数：键路径
  3. 第3个参数：键的配置项，其中unique 用于表示该键是否是唯一不可重复的

在实际操作中，通常情况下我们都会将第 1 和第 2 个参数值设置的完全相同。

别问为什么，因为大家都是这样做的。


操作3：获取表

无论哪种操作，我们都需要先提前设定好是以哪种模式来操作表的。

实际对应的是 IDBTransaction：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBTransaction


并且还根据需要添加对应的 成功失败 回调。

//明确以哪种方式来操作该表
const usersTrans = db.transaction('users', 'readwrite')

//配置操作对应的 3 个事件回调

usersTrans.onsuccess = (eve) => {
    console.log('事务成功')
}
usersTrans.oncomplete = (eve) => {
    console.log('事务完成', eve)
}
usersTrans.onerror = (eve) => {
    console.log('事务失败', eve)
}


//拿到该表的实际控制权
const usersStore = usersTrans.objectStore('users')

请注意：事务的完成和成功是 2 个概念

onsuccess：相当于 Promise 中的 resolve

onerror：相当于 Promise 中的 reject

oncomplete：相当于 Promise 中的 finally


操作4：向某个表中添加一条数据

usersStore.add({
    sid: 38,
    name: 'puxiao',
    tel: `158${Math.floor(Math.random() * 10000000)}`,
    age: 18 + Math.floor(Math.random() * 20)
})

对于写入操作，一定要确保 usersStore 的模式为 "readwrite"

特别强调：

由于之前代码中，我们在配置 sid 时使用的是 { unique: true }，因此一定要确保 当添加多条记录时，每一条记录中 sid 的值是唯一，不可重复的，否则会添加失败报错。


操作5：以游标的形式逐条读取数据

我们先说一下什么叫 “游标”，游标 这个是传统数据库中的一个名词。

你可以把它想象成是 JS 中数组循环 forEach( ( item, index ) => { ... } ) 中的 index。

只不过这个 index 不是一个数字，有很多自身的其他方法。

具体详细的可以查看：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBCursor


示例代码：

const usersTrans = db.transaction('users', 'readonly')
const usersStore = usersTrans.objectStore('users')
const request = usersStore.openCursor()

request.onsuccess = (eve) => {
    const cursor = eve.target.result
    if (cursor) {
        console.log(cursor.value)
        cursor.continue()
    } else {
        console.log('已经全部读取完毕')
    }
}

代码解读：

  1. 由于是读取，因此我们将事务模式设定为只读模式 "readonly"
  2. 在得到表后，通过它的 .openCursor() ，以游标的形式来打开访问该表中的内容
  3. 在打开游标的 onsuccess 事件回调，我们可以通过 eve.target.result 来得到当前游标
  4. 默认第1个游标对应的是该表中第1行(数据)，我们就可以通过该游标的 .value 属性得到该条数据具体的值
  5. 由于游标默认只表示当前一条数据，我们可以通过执行游标的 .continue()，让游标切换到下一条数据中
  6. 假设当前表中没有数据，或者是已经全部读取完毕，那么此时游标的值在条件判断语境中不为真，我们就可以看作是 "已经全部读取完毕"

操作6：一次读取表中全部的数据

通常情况下，我们是推荐以游标形式，逐条遍历整个表的，因为这样对于一次操作的性能来说压力不大。

但是假设数据量不大的情况下，我们也可以通过表的 getAll() 函数一次性获取表中全部的数据。

const usersTrans = db.transaction('users', 'readonly')
const usersStore = usersTrans.objectStore('users')
const request = usersStore.getAll()
request.onsuccess = (eve) => {
    console.log(eve.target.result) //输出全部数据
}

操作7：查找某 id 对应的数据

可以通过表的 .get() 方法去根据某些条件查找数据。

const usersTrans = db.transaction('users', 'readonly')
const usersStore = usersTrans.objectStore('users')
const request = usersStore.get(38)
request.onsuccess = (eve) => {
    console.log(eve.target.result)
}

请注意：假设检索到数据后，会克隆并返回该数据。


关于查询，还有一个对象：IDBKeyRange，它可以用于设置某种范围内的查询。

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBKeyRange


操作8：清空表中的数据

执行表的 .clear() 方法可以清空表中全部的数据。

const usersTrans = db.transaction('users', 'readwrite')
const usersStore = usersTrans.objectStore('users')
const request = usersStore.clear()
request.onsuccess = (eve) => {
    console.log(eve.target.result)
}

以上为一些常规的各种 IndexedDB 表的操作。

更多细节和方法请查阅：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBObjectStore/


回顾总结

我们回顾一下上面学习到的这些对象。

实际上只需要把这些对象关系搞清楚，用到谁了直接去 MDN 查看它们具体的 属性/方法/事件 即可。

  1. IndexedDB：不可以被我们自己实例化，只能通过 window.indexedDB 来获取
  2. IDBDatabase：数据库连接，管控数据库创建、连接、断开等
  3. IDBTransaction：事务，需要配置哪种模式下进行各种操作
  4. IDBObjectStore：表，在创建之初需要设定表中行的每一项键名，键路径，以及是否为唯一值
  5. IDBRequest：请求操作，增删改查都属于请求操作中的一种，增删改查拥有的共同的请求和回调机制
  6. IDBCursor：游标，当前表中正在读取到的 "索引"，若游标有值的情况下，可以通过游标的 .continue() 切换到下一条游标(数据)

作为初学者，假设上面这些对象概念和关系理解清楚后，那么就算是会使用 IndexedDB 了。

当然，IndexedDB 还有更多其他复杂的操作，例如不同表之间进行关联和查询。

这里面牵扯到 IDBIndex：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IDBIndex


IndexedDB 相关的第三方库

由于 IndexedDB 的各种查询都是异步的，并且属于比较原始的那种 API 操作。

在实际的项目开发中，为了方便和快速，可以使用第三方，那些针对 IndexedDB 再次封装的类库。

目前使用比较多的是：

  1. dexie.js：https://github.com/dexie/Dexie.js
  2. localForage：https://github.com/localForage/localForage
  3. ...