谷歌官方Android应用架构库——Room 持久化库

╰半橙微兮° 2022-05-25 12:35 231阅读 0赞

架构库版本：1.0.0 Alpha 2 - June 2, 2017

Room提供了一个SQLite之上的抽象层，使得在充分利用SQLite功能的前提下顺畅的访问数据库。

对于需要处理大量结构化数据的App来说，把这些数据做本地持久化会带来很大的好处。常见的用例是缓存重要数据块。这样当设备无法连网的时候，用户仍然可以浏览内容。而用户对内容做出的任何改动都在网络恢复的时候同步到服务端。

核心framework内置了对SQL的支持。虽然这些API很强大，但是都很低级，使用起来很花时间和精力：

*  没有编译时的SQL查询检查机制。当数据表发生改变的时候，需要手动更新受影响的SQL查询。这个过程既耗时又容易出错。
 *  需要写很多公式化的代码在SQL查询与Java对象之间转换。

Room处理了这些相关的事情，同时提供了SQLite之上的抽象层。

Room中有三个主要的组件：

*  **Database**:你可以用这个组件来创建一个database holder。注解定义实体的列表，类的内容定义从数据库中获取数据的对象（DAO）。它也是底层连接的主要入口。

这个被注解的类是一个继承RoomDatabase的抽象类。在运行时，可以通过调用`Room.databaseBuilder()` 或者 `Room.inMemoryDatabaseBuilder()`来得到它的实例。

*  **Entity**:这个组件代表一个持有数据库的一个表的类。对每一个entity，都会创建一个表来持有这些item。你必须在Database类中的entities数组中引用这些entity类。entity中的每一个field都将被持久化到数据库，除非使用了`@Ignore`注解。

> 注：实体可以有一个空构造函数（如果DAO类可以访问每个持久化字段），或者一个构造函数的参数包含与实体中的字段匹配的类型和名称。Romm还可以使用全部或部分构造函数，例如只接收一些字段的构造函数。

*  **DAO**:这个组件代表一个作为Data Access Objec的类或者接口。DAO是Room的主要组件，负责定义查询（添加或者删除等）数据库的方法。使用`@Database`注解的类必须包含一个0参数的，返回类型为`@Dao`注解过的类的抽象方法。Room会在编译时生成这个类的实现。

> 注：通过DAO而不是query builders或者直接的query语句来处理数据库，可以把数据库的各个部分分离开来。而且DAO还可以让你轻松的使用假的database来测试app。

这些组件以及它们与app其余部分之间的关系如图1:

![room\_architecture][room_architecture]

下面是一个只有一个entity和一个DAO的数据库配置的简单例子：

`User.java`

@Entity
    public class User { 
        @PrimaryKey
        private int uid;
    
        @ColumnInfo(name = "first_name")
        private String firstName;
    
        @ColumnInfo(name = "last_name")
        private String lastName;
    
        // Getters and setters are ignored for brevity,
        // but they're required for Room to work.
    }
       
        
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`UserDao.java`

@Dao
    public interface UserDao { 
        @Query("SELECT * FROM user")
        List<User> getAll();
    
        @Query("SELECT * FROM user WHERE uid IN (:userIds)")
        List<User> loadAllByIds(int[] userIds);
    
        @Query("SELECT * FROM user WHERE first_name LIKE :first AND "
               + "last_name LIKE :last LIMIT 1")
        User findByName(String first, String last);
    
        @Insert
        void insertAll(User... users);
    
        @Delete
        void delete(User user);
    }
       
        
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`AppDatabase.java`

@Database(entities = {User.class}, version = 1)
    public abstract class AppDatabase extends RoomDatabase { 
        public abstract UserDao userDao();
    }
       
        
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创建了上面的文件之后，可以使用下面的代码来得到database的实例了：

AppDatabase db = Room.databaseBuilder(getApplicationContext(),
            AppDatabase.class, "database-name").build();
    
       
        
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> 在实例化AppDatabase对象的时候应该遵循单例模式，因为每个Database实例都是相当耗费的，而且也很少需要多个实例。

## Entities ##

当一个类用@Entity注解并且被@Database注解中的entities属性所引用，Room就会在数据库中为那个entity创建一张表。

默认Room会为entity中定义的每一个field都创建一个column。如果一个entity中有你不想持久化的field，那么你可以使用@Ignore来注释它们，如下面的代码所示：

@Entity
    class User {
        @PrimaryKey
        public int id;
    
        public String firstName;
        public String lastName;
    
        @Ignore
        Bitmap picture;
    }
       
        
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要持久化一个field，Room必须有获取它的渠道。你可以把field写成public，也可以为它提供一个setter和getter。如果你使用setter和getter的方式，记住它们要基于Room的Java Bean规范。

### Primary key ###

每个entity必须至少定义一个field作为主键（primary key）。即使只有一个field，你也必须用@PrimaryKey注释这个field。如果你想让Room为entity设置自增ID，你可以设置@PrimaryKey的autoGenerate属性。如果你的entity有一个组合主键，你可以使用@Entity注解的primaryKeys属性，具体用法如下：

@Entity(primaryKeys = {
         "firstName", "lastName"})
    class User {
        public String firstName;
        public String lastName;
    
        @Ignore
        Bitmap picture;
    }
       
        
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Room默认把类名作为数据库的表名。如果你想用其它的名称，使用@Entity注解的tableName属性，如下：

@Entity(tableName = "users")
    class User {
        ...
    }
       
        
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> 注：SQLite中的表名是大小写敏感的。

和tableName属性类似，Room默认把field名称作为数据库表的column名。如果你想让column有不一样的名称，为field添加@ColumnInfo属性，如下：

@Entity(tableName = "users")
    class User {
        @PrimaryKey
        public int id;
    
        @ColumnInfo(name = "first_name")
        public String firstName;
    
        @ColumnInfo(name = "last_name")
        public String lastName;
    
        @Ignore
        Bitmap picture;
    }
    
       
        
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### Indices 和 uniqueness ###

为了提高查询的效率，你可能想为特定的字段建立索引。要为一个entity添加索引，在@Entity注解中添加indices属性，列出你想放在索引或者组合索引中的字段。下面的代码片段演示了这个注解的过程：

@Entity(indices = {
         @Index("name"), @Index("last_name", "address")})
    class User {
        @PrimaryKey
        public int id;
    
        public String firstName;
        public String address;
    
        @ColumnInfo(name = "last_name")
        public String lastName;
    
        @Ignore
        Bitmap picture;
    }
       
        
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有时候，某个字段或者几个字段必须是唯一的。你可以通过把@Index注解的unique属性设置为true来实现唯一性。下面的代码防止了一个表中的两行数据出现firstName和lastName字段的值相同的情况：

@Entity(indices = {
         @Index(value = {
         "first_name", "last_name"},
            unique = true)})
    class User {
        @PrimaryKey
        public int id;
    
        @ColumnInfo(name = "first_name")
        public String firstName;
    
        @ColumnInfo(name = "last_name")
        public String lastName;
    
        @Ignore
        Bitmap picture;
    }
    
       
        
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### 关系 ###

因为SQLite是关系数据库，你可以指定对象之间的关联。虽然大多数ORM库允许entity对象相互引用，但是Room明确禁止了这种行为。详细情况见：[Addendum: No object references between entities][Addendum_ No object references between entities]。

虽然不可以使用直接的关联，Room仍然允许你定义entity之间的外键（Foreign Key）约束。

比如，假设有另外一个entity叫做calledBook，你可以使用@ForeignKey注解定义它和User entity之间的关联，如下：

@Entity(foreignKeys = @ForeignKey(entity = User.class,
                                      parentColumns = "id",
                                      childColumns = "user_id"))
    class Book {
        @PrimaryKey
        public int bookId;
    
        public String title;
    
        @ColumnInfo(name = "user_id")
        public int userId;
    }
       
        
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外键非常强大，因为它允许你指定当被关联的entity更新时做什么操作。例如，通过在@ForeignKey注解中包含Delete = CASCADE， 你可以告诉SQLite，如果相应的User实例被删除，那么删除这个User下的所有book。

### 嵌套对象 ###

有时你可能想把一个entity或者一个POJOs作为一个整体看待，即使这个对象包含几个field。这种情况下，你可以使用@Embedded注解，表示你想把一个对象分解为表的子字段。然后你就可以像其它独立字段那样查询这些嵌入的字段。

比如，我们的User类可以包含一个类型为Address的field，Address代表street,city,state, 和postCode字段的组合。为了让这些组合的字段单独存放在这个表中，对User类中的Address字段使用@Embedded注解，如下面的代码所示：

class Address {
        public String street;
        public String state;
        public String city;
    
        @ColumnInfo(name = "post_code")
        public int postCode;
    }
    
    @Entity
    class User {
        @PrimaryKey
        public int id;
    
        public String firstName;
    
        @Embedded
        public Address address;
    }
       
        
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那么现在代表一个User对象的表就有了如下的字段：id,firstName,street,state,city,以及post\_code。

> 注：嵌套字段也可以包含其它的嵌套字段。

如果一个entity有多个嵌套字段是相同类型，你可以设置prefix属性保持每个字段的唯一性。Room就会在嵌套对象中的每个字段名的前面添加上这个值。

## Data Access Objects (DAOs) ##

Room中的主要组件是Dao类。DAO抽象出了一种操作数据库的简便方法。

> 注：Room不允许通过主线程上访问数据库，除非您在构建器上调用allowMainThreadQueries()，因为它可能会长时间地锁定用户界面。异步查询（返回LiveData或RxJava Flowable的查询）将免除此规则，因为它们在需要时异步地在后台线程上运行查询。

### 便利的方法 ###

DAO提供了多种简便的查询方式，本文档列出几种常见的例子。

#### insert ####

当你创建了一个DAO方法并且添加了@Insert注解，Room生成一个实现，将所有的参数在一次事务中插入数据库。

下面的代码片段演示了几种查询的例子：

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Insert(onConflict = OnConflictStrategy.REPLACE)
        public void insertUsers(User... users);
    
        @Insert
        public void insertBothUsers(User user1, User user2);
    
        @Insert
        public void insertUsersAndFriends(User user, List<User> friends);
    }
       
        
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如果@Insert方法只接收一个参数，它可以返回一个long，代表新插入元素的rowId，如果参数是一个数组或者集合，那么应该返回long\[\]或者List。

#### update ####

Update是一个更新一系列entity的简便方法。它根据每个entity的主键作为更新的依据。下面的代码演示了如何定义这个方法：

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Update
        public void updateUsers(User... users);
    }
       
        
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你可以让这个方法返回一个int类型的值，表示更新影响的行数，虽然通常并没有这个必要。

#### delete ####

这个API用于删除一系列entity。它使用主键找到要删除的entity。下面的代码演示了如何定义这个方法：

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Delete
        public void deleteUsers(User... users);
    }
       
        
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你可以让这个方法返回一个int类型的值，表示从数据库中被删除的行数，虽然通常并没有这个必要。

### 使用@Query的方法 ###

@Query是DAO类中主要被使用的注解。它允许你在数据库中执行读写操作。每个@Query方法都是在编译时检查，因此如果查询存在问题，将出现编译错误，而不是在运行时引起崩溃。

Room还会检查查询的返回值，如果返回的对象的字段名和查询结果的相应字段名不匹配，Room将以下面两种方式提醒你：

*  如果某些字段名不匹配给出警告。
 *  如果没有匹配的字段名给出错误提示。

#### 简单的查询 ####

@Dao  
public interface MyDao \{  
@Query(“SELECT \* FROM user”)  
public User\[\] loadAllUsers();  
\}

这是一个非常简单的查询，加载所有的user。在编译时，Room知道它是查询user表中的所有字段。如果query有语法错误，或者user表不存在，Room将在app编译时显示恰当的错误信息。

#### 向query传递参数 ####

大多数时候，你需要向查询传递参数来执行过滤操作，比如只显示大于某个年龄的user。为此，在Room注解中使用方法参数，如下：

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Query("SELECT * FROM user WHERE age > :minAge")
        public User[] loadAllUsersOlderThan(int minAge);
    }
       
        
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当编译时处理到这个查询的时候，Room把:minAge用方法中的minAge匹配。Room使用参数的名称来匹配。如果有不匹配的情况，app编译的时候就会出现错误。

你也可以传递多个参数或者在查询中多次引用它们，如下面的代码所示：

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Query("SELECT * FROM user WHERE age BETWEEN :minAge AND :maxAge")
        public User[] loadAllUsersBetweenAges(int minAge, int maxAge);
    
        @Query("SELECT * FROM user WHERE first_name LIKE :search "
               + "OR last_name LIKE :search")
        public List<User> findUserWithName(String search);
    }
       
        
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#### 返回字段的子集 ####

大多数时候，我们只需要一个entity的部分字段。比如，你的界面也许只需显示user的first name 和 last name，而不是用户的每个详细信息。只获取UI需要的字段可以节省可观的资源，查询也更快。

只要结果的字段可以和返回的对象匹配，Room允许返回任何的Java对象。比如，你可以创建如下的POJO获取user的first name 和 last name:

public class NameTuple { 
        @ColumnInfo(name="first_name")
        public String firstName;
    
        @ColumnInfo(name="last_name")
        public String lastName;
    }
       
        
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现在你可以在query方法中使用这个POJO：

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Query("SELECT first_name, last_name FROM user")
        public List<NameTuple> loadFullName();
    }
       
        
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Room知道这个查询返回first\_name和last\_name字段的值，并且这些值可以被映射到NameTuple类的field中。因此Room可以生成正确的代码。如果查询返回了太多的字段，或者某个字段不在NameTuple类中，Room将显示一个警告。

> 注：这些POJO也可以使用@Embedded注解。

#### 传入参数集合 ####

一些查询可能需要你传入个数是一个变量的参数，只有在运行时才知道具体的参数个数。比如，你可能想获取一个区间的用户信息。当一个参数代表一个集合的时候Room是知道的，它在运行时自动根据提供的参数个数扩展。

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Query("SELECT first_name, last_name FROM user WHERE region IN (:regions)")
        public List<NameTuple> loadUsersFromRegions(List<String> regions);
    }
       
        
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#### 可观察的查询 ####

当执行查询的时候，你通常希望app的UI能自动在数据更新的时候更新。为此，在query方法中使用LiveData类型的返回值。当数据库变化的时候，Room会生成所有的必要代码来更新LiveData。

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Query("SELECT first_name, last_name FROM user WHERE region IN (:regions)")
        public LiveData<List<User>> loadUsersFromRegionsSync(List<String> regions);
    }
       
        
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> 注：对于version 1.0，Room使用query中的table列表来决定是否更新LiveData对象。

#### RxJava ####

Room还可以让你定义的查询返回RxJava2的Publisher和Flowable对象。要使用这个功能，在Gradle dependencies中添加`android.arch.persistence.room:rxjava2`。然后你就可以返回RxJava2中定义的对象类型了，如下面的代码所示：

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Query("SELECT * from user where id = :id LIMIT 1")
        public Flowable<User> loadUserById(int id);
    }
       
        
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#### Direct cursor access ####

如果你的app需要获得直接返回的行，你可以在查询中返回Cursor对象，如下面的代码所示：

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Query("SELECT * FROM user WHERE age > :minAge LIMIT 5")
        public Cursor loadRawUsersOlderThan(int minAge);
    }
       
        
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> 注：不推荐使用Cursor API，因为它无法保证行是否存在或者行中有哪些值。只有在当前的代码需要一个cursor，而且你又不好重构的时候才使用这个功能。

#### 多表查询 ####

某些查询可能需要根据多个表查询出结果。Room允许你书写任何查询，因此表连接（join）也是可以的。而且如果响应是一个可观察的数据类型，比如Flowable或者LiveData，Room将观察查询中涉及到的所有表。

下面的代码演示了如何执行一个表连接查询来查出借阅图书的user与被借出图书之间的信息。

@Dao
    public interface MyDao { 
        @Query("SELECT * FROM book "
               + "INNER JOIN loan ON loan.book_id = book.id "
               + "INNER JOIN user ON user.id = loan.user_id "
               + "WHERE user.name LIKE :userName")
       public List<Book> findBooksBorrowedByNameSync(String userName);
    }
       
        
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你也可以返回POJO对象。比如你可以写一个如下的查询加载user与它们的宠物名字：

@Dao
    public interface MyDao { 
       @Query("SELECT user.name AS userName, pet.name AS petName "
              + "FROM user, pet "
              + "WHERE user.id = pet.user_id")
       public LiveData<List<UserPet>> loadUserAndPetNames();
    
       // You can also define this class in a separate file, as long as you add the
       // "public" access modifier.
       static class UserPet {
           public String userName;
           public String petName;
       }
    }
       
        
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## 使用类型转换器 ##

Room内置了原始类型。但是，有时你会希望使用自定义数据类型。 要为自定义类型添加这种支持，可以提供一个TypeConverter，它将一个自定义类转换为Room保留的已知类型。

比如，如果我们要保留Date的实例，我们可以编写以下TypeConverter来存储数据库中的等效的Unix时间戳记：

public class Converters { 
        @TypeConverter
        public static Date fromTimestamp(Long value) {
            return value == null ? null : new Date(value);
        }
    
        @TypeConverter
        public static Long dateToTimestamp(Date date) {
            return date == null ? null : date.getTime();
        }
    }
       
        
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上述示例定义了两个函数，一个将Date对象转换为Long对象，另一个将从Long到Date转换为执行逆转换。 由于Room已经知道如何持久化Long对象，因此可以使用此转换器来持久保存Date类型的值。

接下来，将@TypeConverters注释添加到AppDatabase类，以便Room可以使用你为该AppDatabase中的每个实体和DAO定义的转换器：

`AppDatabase.java`

@Database(entities = {User.java}, version = 1)
    @TypeConverters({Converter.class})
    public abstract class AppDatabase extends RoomDatabase { 
        public abstract UserDao userDao();
    }
       
        
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使用这些转换器，可以在其他查询中使用自定义类型，就像使用原始类型一样，如以下代码片段所示：

`User.java`

@Entity
    public class User { 
        ...
        private Date birthday;
    }
       
        
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`UserDao.java`

@Dao
    public interface UserDao { 
        ...
        @Query("SELECT * FROM user WHERE birthday BETWEEN :from AND :to")
        List<User> findUsersBornBetweenDates(Date from, Date to);
    }
       
        
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## 数据库迁移 ##

随着app功能的添加和修改，你需要修改entity类来反应这些变化。当一个用户更新了app的最新版本之后，你并不希望它们丢失所有的现有数据，尤其是当你无法通过远程服务器恢复这些数据的时候。

Room让你可以让你写Migration类来保存用户数据。每个Migration类指定from和to版本。运行时Room运行每个Migration类的 migrate() 方法，使用正确的顺序把数据库迁移到新版本。

> 注意：如果你没有提供必要的migration，Room将重建数据库，也就是说数据库中的所有数据都会丢失。

Room.databaseBuilder(getApplicationContext(), MyDb.class, "database-name")
            .addMigrations(MIGRATION_1_2, MIGRATION_2_3).build();
    
    static final Migration MIGRATION_1_2 = new Migration(1, 2) {
        @Override
        public void migrate(SupportSQLiteDatabase database) {
            database.execSQL("CREATE TABLE `Fruit` (`id` INTEGER, "
                    + "`name` TEXT, PRIMARY KEY(`id`))");
        }
    };
    
    static final Migration MIGRATION_2_3 = new Migration(2, 3) {
        @Override
        public void migrate(SupportSQLiteDatabase database) {
            database.execSQL("ALTER TABLE Book "
                    + " ADD COLUMN pub_year INTEGER");
        }
    };
       
        
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> 注意：为了让迁移的逻辑是可预知的，请使用完整的查询而不是用引用代表查询的constant。

当迁移过程完成之后，Room会检查schema以确保迁移正确进行。如果Room发现了问题，会抛出异常。

### 测试迁移 ###

写迁移不是一件简单的事情，如果写法不恰当可能导致app的进入崩溃的恶性循环。为了保证app的稳定性，你应该先测试迁移。Room提供了一个testing Maven artifact来帮助你完成这个测试过程。但是要让这个artifact工作，需要导出数据库的schema。

### 导出 schemas ###

在编译的时候，Room将database的schema信息导出到一个JSON文件中。为此，要在build.gradle 文件中设置room.schemaLocation注解处理器属性，如下面的代码所示：

`build.gradle`

android {
        ...
        defaultConfig {
            ...
            javaCompileOptions {
                annotationProcessorOptions {
                    arguments = ["room.schemaLocation":
                                 "$projectDir/schemas".toString()]
                }
            }
        }
    }
       
        
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你应该把导出的在这个JSON文件－它代表了你的数据库的schema历史－保存到你的版本管理系统中，这样就可以让Room创建旧版本的数据库来测试。

测试迁移需要把Room的Maven artifact `android.arch.persistence.room:testing` 添加到你的test dependencies,并且把schema的位置作为 asset folder添加进去，代码如下：

`build.gradle`

android {
        ...
        sourceSets {
            androidTest.assets.srcDirs += files("$projectDir/schemas".toString())
        }
    }
       
        
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testing package提供了一个MigrationTestHelper类，它可以读出这些schema文件。它同时也是一个 Junit4 TestRule类，因此可以管理创建的数据库。

下面的代码是一个迁移测试的例子：

@RunWith(AndroidJUnit4.class)
    public class MigrationTest { 
        private static final String TEST_DB = "migration-test";
    
        @Rule
        public MigrationTestHelper helper;
    
        public MigrationTest() {
            helper = new MigrationTestHelper(InstrumentationRegistry.getContext(),
                    MigrationDb.class.getCanonicalName(),
                    new FrameworkSQLiteOpenHelperFactory());
        }
    
        @Test
        public void migrate1To2() throws IOException {
            SupportSQLiteDatabase db = helper.createDatabase(TEST_DB, 1);
    
            // db has schema version 1. insert some data using SQL queries.
            // You cannot use DAO classes because they expect the latest schema.
            db.execSQL(...);
    
            // Prepare for the next version.
            db.close();
    
            // Re-open the database with version 2 and provide
            // MIGRATION_1_2 as the migration process.
            db = helper.runMigrationsAndValidate(TEST_DB, 2, true, MIGRATION_1_2);
    
            // MigrationTestHelper automatically verifies the schema changes,
            // but you need to validate that the data was migrated properly.
        }
    }
       
        
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[room_architecture]: /images/20220525/f6aef30861c049f982b1408763a834c4.png
[Addendum_ No object references between entities]: https://developer.android.com/topic/libraries/architecture/room.html#no-object-references