一行代码，搞定浏览器数据库 IndexedDB
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2021-03-11 08:44
作者 | 星尘starx
2021 年，如果你的前端应用，需要在浏览器上保存数据，有三个主流方案可以选择：
Cookie：上古时代就已存在，但能应用的业务场景比较有限LocalStorage：使用简单灵活，但是容量只有 10Mb，且储存 JS 对象存在问题IndexedDB：算得上真正意义上的数据库，功能强大，但坑异常多，使用麻烦，古老的 API 设计放在现代前端工程中总有种格格不入的感觉
我在大三的时候，曾经用 IndexedDB 写过一个背单词 App，当时就有把 IndexedDB 封装一遍的想法，但是由于学业紧张，后来就搁置了
最近，我终于有了空闲时间，于是捡起了当年的想法，开始尝试用 TypeScript 把 IndexedDB 封装一遍，把坑一个个填上，做成一个开发者友好的库，并开源出来，上传至 npm
拍脑袋后，我决定把这个项目命名为 GoDB.js
GoDB.js
GoDB 的出现，让你即使你不了解浏览器数据库 IndexedDB，也能把它用的行云流水，从而把关注点放到业务上面去
毕竟要用好 IndexedDB，你需要翻无数遍 MDN，而 GoDB 替你吃透了 MDN，从而让你把 IndexedDB 用的更好的同时，操作还更简单了
当前项目处于 Alpha 阶段（版本 0.4.x），意味着之后随时可能会有 breaking changes，在正式版（1.0.0 及以后）发布之前，不要把这个项目用到任何严肃的场景下
安装
首先需要安装，这里默认你使用了 webpack、gulp 等打包工具，或在 vue、react 等项目中
npm install godb
在第一个正式版发布后，还会提供 CDN 的引入方式，敬请期待~
简单上手
操作非常简单，增、删、改、查各只需要一行代码：
import GoDB from 'godb';
const testDB = new GoDB('testDB');
const user = testDB.table('user');
const data = { name: 'luke', age: 22 };
user.add(data) // 增
.then(luke => user.get(luke.id)) // 查
.then(luke => user.put({ ...luke, age: 23 })) // 改
.then(luke => user.delete(luke.id)); // 删
Table.get()，Table.add()和Table.put()都返回完整数据Table.delete()不返回数据（返回undefined）
需要注意的就是，put(obj) 方法中的 obj 需要包含 id，否则就等价于 add(obj)
上面的 demo 中，get() 得到的 luke 对象包含 id，因此是修改操作
之后会引入一个 update 方法来改进这个问题
也可以一次性添加多条数据：
const data = [
{ name: 'luke', age: 22 },
{ name: 'elaine', age: 23 }
];
user.addMany(data)
.then(() => user.consoleTable());
Table.consoleTable()
这里用了一个 Table.consoleTable() 的方法
虽然 chrome 开发者工具内就能看到表内所有数据，但这个方法好处是可以在需要的时候打印出数据，方便 debug
注意：这个方法是异步的，因为需要在数据库里把数据库取出来；异步意味着紧接在它后面的代码，可能会在打印出结果之前执行，如果不希望出现这种情况，使用 await 或 Promise.then 即可
addMany(data) 方法：
严格按照 data的顺序添加返回 id 的数组，与 data顺序一致
之所以单独写个 addMany，而不在 add 里加一个判断数组的逻辑，是因为用户想要的，可能就是添加一个数组到数据库中
注意：addMany 和 add 不要同步调用，如果在 addMany 正在执行时调用 add，可能会导致数据库里的顺序不符合预期，请在 addMany 的回调完成后再调用 add（未来可能会引入一个队列来修复这个问题）
Table.find()
如果你想在数据库中查找数据，还可以使用 Table.find() 方法：
const data = [
{ name: 'luke', age: 22 },
{ name: 'elaine', age: 23 }
];
user.addMany(data)
.then(() => {
user.find((item) => {
return item.age > 22;
}).then((data) => {
console.log(data)
})
// { name: 'elaine', age: 23 }
});
Table.find(fn)接受一个函数fn作为参数，这个函数的返回值应当为true和false
用法其实和 JS 数组方法 Array.find() 如出一辙
这个方法在内部会从头遍历整个表（使用 IndexedDB 的 Cursor），然后把每一次的结果放进 fn 执行，如果 fn 的返回值为 true（内部使用 if(fn()) 判断），就返回当前的结果，停止遍历
这个方法只会返回第一个满足条件的值，如果需要返回所有满足条件的值，请使用 Table.findAll()，用法与 Table.find() 一致，但是会返回一个数组，包含所有满足条件的值
Schema
如果你希望数据库的结构更严格一点，也可以添加 schema
GoDB 会根据 schema 建立 IndexedDB 数据库索引，给字段添加特性
import GoDB from 'godb';
// 定义数据库结构
const schema = {
// user 表：
user: {
// user 表的字段：
name: {
type: String,
unique: true // 指定 name 字段在表里唯一
},
age: Number
}
}
const testDB = new GoDB('testDB', schema);
const user = testDB.table('user');
const data = {
name: 'luke'
age: 22
};
user.add(data) // 没问题
.then(() => user.get({ name: 'luke' })) // 定义schema后，就可以用id以外的字段获取数据
.then(luke => user.add(luke)) // 报错，name 重复了
如上面的例子，指定了 schema 后
定义了 schema，因此 get()和delete()中可以使用id以外的字段搜索了，否则只能传入id指定了 user.name这一项是唯一的，因此无法添加重复的name
当然，你也可以在 table 那定义 schema：
const testDB = new GoDB('testDB');
const user = testDB.table('user', {
name: {
type: String,
unique: true
},
age: Number
});
但这种方式的缺点是，如果定义 table 发生在连接数据库之后，GoDB 会先发起一个 IDBVersionChange 的事件，导致 IndexedDB 数据库版本升级，此时如果有不止一个 GoDB 实例连接了同样的数据库，版本升级将会被 block，导致建表失败
要避免这个问题倒是很简单，把所有获取 table 的操作紧接在 new GoDB() 之后（保证这两操作是同步而非异步执行的）就可以，这样可以确保所有 table 都在连接完成之前获取到（JS 的事件循环特性）
当然，最佳实践还是在连接数据库时就定义好所有的 schema，这样 GoDB 会在应用初始化时就建立好所有的数据库和表，并建立字段的索引
Table.get() 与 Table.find() 区别
get() 使用数据库索引搜索，性能更高，但是需要定义 schema，才能使用 id 以外的索引进行搜索
而 find() 利用函数判断遍历全表，使用上更灵活，但是性能相对没有 get() 好
关于 schema：
部分同学或许会发现，上面定义 schema 的方式有点眼熟，没错，正是参考了 mongoose
定义数据库的字段时，可以只指明数据类型，如上面的 age: Number也可以使用一个对象，里面除了定义数据类型 type，也指明这个字段是不是唯一的（unique: true），之后会添加更多可选属性，如用来指定字段默认值的default，和指向别的表的索引ref
不定义 schema 时，GoDB 使用起来就像 MongoDB 一样，可以灵活添加数据；区别是 Mongodb 中，每条数据的唯一标识符是 _id，而 GoDB 是 id
虽然这样做的问题是，用户使用不规范的话（如每次添加的数据结构都不一样），久而久之可能会使得数据库的字段特别多，维护和使用起来非常麻烦
定义 schema 后，你将无法给 schema 内没有的字段添加数据（在写文档的时候还没有实现这个功能，即使 schema 不符合也能加，下个版本会安排上）
因此推荐在项目中，首先定义好 schema，这样不管是维护性上，还是性能上，都要更胜一筹
使用 await
由于 GoDB 的 API 都是 Promise 的，因此在很多场景下可以使用 await，使代码更简洁，同时拓宽使用场景（await 可以很方便用在循环内，而 Promise.then 很难）
import GoDB from 'godb';
const db = new GoDB('testDB', schema);
const user = db.table('user', {
name: {
type: String,
unique: true
},
age: Number
});
crud();
async function crud() {
// 增:
await user.addMany([
{ name: 'luke', age: 22 },
{ name: 'elaine', age: 23 }
]);
console.log('add user: luke');
await user.consoleTable(); // await 非必须，这里为了防止打印顺序出错
// 查:
const luke = await user.get({ name: 'luke' });
// 改:
luke.age = 23;
await user.put(luke);
console.log('update: set luke.age to 23');
await user.consoleTable();
// 删:
await user.delete({ name: 'luke' });
console.log('delete user: luke');
await user.consoleTable();
}
上面这段 demo，会在控制台打印出下面的内容：
API 设计
因为「连接数据库」和「连接表」这两个操作是异步的，在设计之初，曾经有两个 API 方案，区别在于：要不要把这两个操作，做为异步 API 提供给用户
这里讨论的不是「API 如何命名」这样的细节，而是「API 的使用方式」，因为这会直接影响到用户使用 GoDB 时的业务代码编写方式
以连接数据库 -> 添加一条数据的过程为例
设计一：提供异步特性
GitHub 上大多数开源的 IndexedDB 封装库都是这么做的
import GoDB from 'godb';
// 连接数据库是异步的
GoDB.open('testDB')
.then(testDB => testDB.table('user')) // 连接表也需要异步
.then(user => {
user.add({
name: 'luke',
age: 22
});
});
});
这样的优点是，工作流程一目了然，毕竟对数据库的操作，要放在连接数据库之后
但是，这种设计不适合工程化的前端项目！
因为，所有增删改查等操作，都需要用户，手动放到连接完成的异步回调之后，否则无法知道操作时有没有连上数据库和表
导致每次需要操作数据库时，都要先打开数据库一遍数据库，才能继续
即使你预先定义一个全局的连接，你在之后想要使用它时，如果不包一层 Promise，是无法确定数据库和表，在使用时有没有连接上的
以 Vue 为例，如果你在全局环境（比如 Vuex）定义了一个连接：
import GoDB from 'godb';
new Vuex.Store({
state: {
godb: await GoDB.open('testDB') // 不加 await 返回的就是 Promise 了
}
});
这样，在 Vue 的任何一个组件中，我们都能访问到 GoDB 实例
问题来了，在你的组件中，如果你想在组件初始化时，比如 created 和 mounted 这样的钩子函数中（React 中就是 ComponentDidMount），去访问数据库：
new Vue({
mounted() {
const godb = this.$store.state.godb; // 从全局环境取出连接
godb.table('user')
.then(user => {
user.add({
name: 'luke',
age: 22
}); // user is undefined!
});
}
});
你会发现，如果这个组件在 App 初始化时就被加载，在组件 mounted 函数触发时，本地数据库可能根本就没有连接上！（连接数据库这样的操作，最典型的执行场景就是在组件加载时）
解决办法是，在每一个需要操作数据库的地方，都定义一个连接：
import GoDB from 'godb';
new Vue({
mounted() {
GoDB.open('testDB')
.then(testDB => testDB.table('user'))
.then(user => {
user.add({
name: 'luke',
age: 22
});
});
}
});
这样不仅代码又臭又长，性能低下（每次操作都需要先连接），在需要连接本地数据库的组件多了后，维护起来更是一场噩梦
简而言之，就是这个方案，在工程化前端的不同组件中，需要在每次操作之前，都连一遍数据库，否则无法确保组件加载时，已经连接上了 IndexedDB
设计二：隐藏连接的异步特性
我最终采用了这个方案，对开发者而言，甚至感觉不到「连接数据库」和「连接表」这两个操作是异步的
const testDB = new GoDB('testDB');
const user = testDB.table('user');
user.add({
name: 'luke',
age: 22
})
.then(luke => console.log(luke));
这样使用上非常自然，开发者并不需要关心操作时有没有连上数据库和表，只需要在操作后的回调内写好自己的逻辑就可以
但是，这个方案的缺点就是开发起来比较麻烦（嘿嘿，麻烦自己，方便用户）
因为 new Codb('testDB') 内部的连接数据库的操作，实际上是异步的（因为 IndexedDB 的原生 API 就是异步的设计）
在连接数据库的操作发出去后，即使还没连接上，下面的 testDB.table('user') 和 user.add() 也会先开始执行
也就是说，之后的「获取 user 表」 和 「添加一条数据」实际上会先于「连上数据库」这个过程执行，如果实现该 API 设计时未处理这个问题，上面的示例代码肯定会报错
而要处理这个问题，我用到了下面两个方法：
在每次需要连上数据库的操作中（比如 add()），先拿到数据库的连接，再进行操作使用队列 Queue，在还未连接时，把需要连接数据库的操作放进队列，等连接完成，再执行该队列
具体而言，就是
在 GoDB的 class 中定义一个getDB(callback)，用来获取 IndexedDB 连接实例增删改查中，都调用 getDB，在callback获取到 IndexedDB 的连接实例后再进行操作getDB中使用一个队列，如果数据库还没连接上，就把callback放进队列，在连接上后，执行这个队列中的函数连接完成时，直接把 IndexedDB 连接实例传进 callback执行即可
在调用 getDB 时，可能有三种状态（其实还有个数据库已关闭的状态，这里不讨论）：
刚初始化，未发起和 IndexedDB 的连接 正在连接 IndexedDB，但还未连上 已经连上，此时已经有 IndexedDB 的连接实例
第一种状态只在第一次执行 getDB 时触发，因为一旦尝试建立连接就进入下一个状态了；第一次执行被我放到了 GoDB 类的构造函数中
第三种状态时，也就是已经连上数据库后，直接把连接实例传进 callback 执行即可
关键是处理第二种状态，此时正在连接数据库，但还未连上，无法进行增删改查：
const testDB = new GoDB('testDB');
const user = testDB.table('user');
user.add({ name: 'luke' }); // 此时数据库正在连接，还未连上
user.add({ name: 'elaine' }); // 此时数据库正在连接，还未连上
testDB.onOpened = () => { // 数据库连接成功的回调
user.add({ name: 'lucas' }); // 此时已连接
}
上面的例子，头两个 add 执行时其实数据库并未连接上
那要如何操作，才能保证正常添加，并且 luke 和 elaine 在 lucas 进入数据库的顺序，和代码顺序一致呢？
答案是使用队列 Queue，把数据库还未连上时的 add 操作加进队列，在连接成功时，按先进先出的顺序执行
这样，用户就不需要关心，操作时数据库是否已经连上了（只需要关注异步回调即可），GoDB 帮你在幕后做好了这一切
注意之所以使用 callback 而不是 Promise，是因为 JS 中的回调既可以是异步的，也可以是同步的
而连接成功，已经有连接实例后，直接同步返回连接实例更好，没必要再使用异步
还是以 Vue 为例，如果我们在 Vuex（全局变量）中添加连接实例：
import GoDB from 'godb';
new Vuex.Store({
state: {
godb: new GoDB('testDB')
}
});
这样，在所有组件中，我们都可以使用同一个连接实例：
new Vue({
computed: {
// 把全局实例变为组件属性
godb() {
return this.$store.state.godb;
}
},
mounted() {
this.godb.table('user').add({
name: 'luke',
age: 22
})
.then(luke => console.log(luke));
}
});
总结这个方案的优点：
性能更高（可以全局共享一个连接实例） 代码更简洁 最关键的，心智负担低了很多 -- 直接操作即可，无需关注数据库的连接状态
缺点：对 GoDB.js 的开发更麻烦，不是简单把 IndexedDB 封装一层 Promise 就行
因此，我最终采用了这个方案，毕竟麻烦我一个，方便你我他，优点远远盖过了缺点
如果对实现好奇的话，可以去阅读源码，当前只是实现了基本的 CRUD，源码暂时还不复杂
总结
如果想了解更多，可以访问项目官网
godb-js.github.io
如果你有任何建议或意见，请在评论区留言，我会认证读每一个反馈
喜欢的这里报道
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