荣登Github日榜！微信最新开源MMKV

系统管理员 2022-05-10 04:56 187阅读 0赞

MMKV 开源当日即登Github Trending日榜，三日后荣登周榜。MMKV 在腾讯内部开源半年，得到公司内部团队的广泛应用和一致好评。  
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MMKV 是基于 mmap 内存映射的移动端通用 key-value 组件，底层序列化/反序列化使用 protobuf 实现，性能高，稳定性强。从 2015 年中至今，在 iOS 微信上使用已有近 3 年，其性能和稳定性经过了时间的验证。近期已移植到 Android 平台，移动端全平台通用，并全部在 Github 上开源。

MMKV源起  
在微信客户端的日常运营中，时不时就会爆发特殊文字引起系统的 crash，参考文章：《iOS微信特殊字符保护方案》，文章里面设计的技术方案是在关键代码前后进行计数器的加减，通过检查计数器的异常，来发现引起闪退的异常文字。在会话列表、会话界面等有大量 cell 的地方，希望新加的计时器不会影响滑动性能；另外这些计数器还要永久存储下来——因为闪退随时可能发生。这就需要一个性能非常高的通用 key-value 存储组件，我们考察了 SharedPreferences、NSUserDefaults、SQLite 等常见组件，发现都没能满足如此苛刻的性能要求。考虑到这个防 crash 方案最主要的诉求还是实时写入，而 mmap 内存映射文件刚好满足这种需求，我们尝试通过它来实现一套 key-value 组件。

MMKV原理  
• 内存准备 通过 mmap 内存映射文件，提供一段可供随时写入的内存块，App 只管往里面写数据，由操作系统负责将内存回写到文件，不必担心 crash 导致数据丢失。数据组织 数据序列化方面我们选用 protobuf 协议，pb 在性能和空间占用上都有不错的表现。  
• 写入优化 考虑到主要使用场景是频繁地进行写入更新，我们需要有增量更新的能力。我们考虑将增量 kv 对象序列化后，append 到内存末尾。  
• 空间增长 使用 append 实现增量更新带来了一个新的问题，就是不断 append 的话，文件大小会增长得不可控。我们需要在性能和空间上做个折中。

更详细的设计原理参考 GitHub Wiki 文档。

MMKV功能  
MMKV 优点  
• 高效  
MMKV 使用 mmap 来保证内存与文件的同步, 底层使用 protobuf 来存储数据, 深入挖掘了操作系统的潜力来达到最高的性能。  
• 易用  
你可以像使用 Dictionary 一样来使用 MMKV, 无需任何配置。所有变更马上生效, 无需调用任何 sync 之类的同步接口。  
• 小巧  
o 只有十几个文件: MMKV 包含了序列化/反序列化帮助类和 mmap 逻辑，再无其他累赘逻辑。代码非常精简。  
o 二进制少于 60K: MMKV 每个架构只加了不到 60K 的二进制大小（解压后）。一般 App 都会压缩打包发布，实际上上会比 60K 更小。  
MMKV for Android 特有功能  
我们在迁移到 Android 的过程中，不是简简单单地照搬 iOS 的实现，深入分析了 Android 平台现有 kv 组件的痛点，在原有功能基础上，开发了 Android 特有的功能。

• 多进程访问  
通过与 Android 开发同学的沟通，了解到系统自带的 SharedPreferences 对多进程的支持不好。现有基于 ContentProvider 封装的实现，虽然多进程是支持了，但是性能低下，经常导致 ANR。考虑到 mmap 共享内存本质上的多进程共享的，我们在这个基础上，深入挖掘了 Android 系统的能力，提供了可能是业界最高效的多进程数据共享组件。具体实现原理可以前往 GitHub 查看源码和 wiki 文档。

• 匿名内存  
在多进程共享的基础上，考虑到某些敏感数据(例如密码)需要进程间共享，但是不方便落地存储到文件上，直接用 mmap 不合适。我们了解到 Android 系统提供了 Ashmem 匿名共享内存的能力，发现它在进程退出后就会消失，不会落地到文件上，非常适合这个场景。我们很愉快地提供了 Ashmem MMKV 的功能。

• 数据加密  
不像 iOS 所有设备都提供了硬件层级的加密机制，在 Android 环境里，数据加密是非常必须的。MMKV 使用了 AES CFB-128 算法来加密/解密。我们选择 CFB 而不是常见的 CBC 算法，主要是因为 MMKV 使用 append-only 实现插入/更新操作，流式加密算法更加合适。事实上这个功能也回馈到了 iOS 版，所以现在两个系统的 MMKV 都有加密功能。

MMKV性能  
iOS 性能对比  
我们将 MMKV 和 NSUserDefaults 进行对比，重复读写操作 1w 次。相关测试代码在 iOS/MMKVDemo/MMKVDemo/，结果见如下图表。

可见，MMKV 在写入性能上远远超越 NSUserDefaults，在读取性能上也有相近或超越的表现。

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（测试机器是 iPhone X 256 G，iOS 12 beta 2，每组操作重复 1w 次，时间单位是 ms。）

Android 性能对比  
我们将 MMKV 和 SharedPreferences、SQLite 进行对比, 重复读写操作 1k 次。相关测试代码在 Android/MMKV/mmkvdemo/。结果如下图表。

• 单进程性能  
可见，MMKV 在写入性能上远远超越 SharedPreferences & SQLite，在读取性能上也有相近或超越的表现。

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（测试机器是 Pixel 2 XL 64G，Android 8.1，每组操作重复 1k 次，时间单位是 ms。）

• 多进程性能  
可见，MMKV 无论是在写入性能还是在读取性能，都远远超越 MultiProcessSharedPreferences & SQLite & SQLite， MMKV 在 Android 多进程 key-value 存储组件上是不二之选。

![在这里插入图片描述][70 3]

（测试机器是 Pixel 2 XL 64G，Android 8.1，每组操作重复 1k 次，时间单位是 ms。）

Github 开源地址：  
[https://github.com/tencent/mmkv][https_github.com_tencent_mmkv]  
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[70 1]: /images/20220510/4ca677b59f4e43bcadc95fdb9be686ca.png
[70 2]: /images/20220510/b6635e28c7bb4ce8867f3dc4f7f6ff77.png
[70 3]: /images/20220510/008acfd15ac94e4eaa2dd94806aca7da.png
[https_github.com_tencent_mmkv]: https://github.com/tencent/mmkv