腾讯开源 MMKV — 基于mmap的高性能通用key-value组件

一、介绍

MMKV 是基于 mmap 内存映射的 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。近期也已移植到 Android / macOS 平台，一并开源。

开源项目地址：https://github.com/Tencent/MMKV

二、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，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。

三、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 MMKV 原理。

四、iOS/macOS 指南

1. 安装引入

推荐使用 CocoaPods：

1. 安装 CocoaPods；
2. 打开命令行, cd 到你的项目工程目录, 输入 pod repo update 让 CocoaPods 感知最新的 MMKV 版本；
3. 打开 Podfile, 添加 pod 'MMKV' 到你的 app target 里面；
4. 在命令行输入 pod install；
5. 用 Xcode 打开由 CocoaPods 自动生成的 .xcworkspace 文件；
6. 添加头文件 #import <MMKV/MMKV.h>，就可以愉快地开始你的 MMKV 之旅了。

更多安装指引参考 iOS/macOS Setup。

2. 快速上手

MMKV 的使用非常简单，无需任何配置，所有变更立马生效，无需调用 synchronize:

MMKV *mmkv = [MMKV defaultMMKV];

[mmkv setBool:YES forKey:@"bool"];
BOOL bValue = [mmkv getBoolForKey:@"bool"];

[mmkv setInt32:- forKey:@"int32"];
int32_t iValue = [mmkv getInt32ForKey:@"int32"];

[mmkv setObject:@"hello, mmkv" forKey:@"string"];
NSString *str = [mmkv getObjectOfClass:NSString.class forKey:@"string"];

更详细的使用教程参考 iOS/macOS Tutorial。

3. 性能对比

循环写入随机的int 1w 次，我们有如下性能对比：

更详细的性能对比参考 iOS/macOS Benchmark。

五、Android 指南

1. 安装引入

推荐使用 Maven：

dependencies {
    implementation 'com.tencent:mmkv:1.0.14'
    // replace "1.0.14" with any available version
}

更多安装指引参考 Android Setup。

2. 快速上手

MMKV 的使用非常简单，所有变更立马生效，无需调用 sync、apply。 在 App 启动时初始化 MMKV，设定 MMKV 的根目录（files/mmkv/），例如在 MainActivity 里：

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);

    String rootDir = MMKV.initialize(this);
    System.out.println("mmkv root: " + rootDir);
    //……
}

MMKV 提供一个全局的实例，可以直接使用：

import com.tencent.mmkv.MMKV;
//……

MMKV kv = MMKV.defaultMMKV();

kv.encode("bool", true);
boolean bValue = kv.decodeBool("bool");

kv.encode("int", Integer.MIN_VALUE);
int iValue = kv.decodeInt("int");

kv.encode("string", "Hello from mmkv");
String str = kv.decodeString("string");

MMKV 支持多进程访问，更详细的用法参考 Android Tutorial。

3. 性能对比

循环写入随机的int 1k 次，我们有如下性能对比：

更详细的性能对比参考 Android Benchmark。