使用 HTML5 IndexedDB API

时间 2019-11-15

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HTML5 的一个重要特性是本地数据持久性，它使用户可以在线和离线访问 Web 应用程序。此外，本地数据持久性使移动应用程序更灵敏，使用的带宽更少，并且可以在低带宽场景中更高效地工做。HTML5 提供了一些本地数据持久性选项。第一个选项是 localstorage，它支持您使用一个简单的键值对来存储数据。IndexedDB（一个更增强大的选项）支持您本地存储大量对象，并使用健壮的数据访问机制检索数据。数据库

IndexedDB API 取代了 Web Storage API，后者在 HTML5 规范中已不推荐使用。（但一些领先的浏览器仍然支持 Web Storage，其中包括苹果公司的 Safari 和 Opera Web 浏览器）与 Web Storage 相比，IndexedDB 具备多个优点，其中包括索引、事务处理和健壮的查询功能。本文将经过一系列的示例来展现如何管理 IndexedDB 数据库。（参见下载一节，获取示例的完整源代码。）json

重要概念浏览器

一个网站可能有一个或多个 IndexedDB 数据库，每一个数据库必须具备唯一的名称。缓存

一个数据库可包含一个或多个对象存储。一个对象存储（由一个名称唯一标识）是一个记录集合。每一个记录有一个键和一个值。该值是一个对象，可拥有一个或多个属性。键可能基于某个键生成器，从一个键路径衍生出来，或者是显式设置。一个键生成器自动生成唯一的连续正整数。键路径定义了键值的路径。它能够是单个 JavaScript 标识符或多个由句点分隔的标识符。服务器

规范中包含一个异步 API 和一个同步 API。同步 API 用于 Web 浏览器中。异步 API 使用请求和回调。并发

在如下示例中，输出附加到一个具备 ID result 的 div 标记上。要更新 result 元素，可在每一个数据操做期间清除并设置 innerHTML 属性。每一个示例 JavaScript 函数由 HTML 按钮的一个 onclick 事件调用。dom

处理错误或异常和调试异步

全部异步请求都有一个 onsuccess 回调和一个 onerror 回调，前者在数据库操做成功时调用，后者在一个操做未成功时调用。清单 1 是一个 onerror 回调的示例。函数

清单 1. 异步错误处理函数工具

request.onerror = function(e) {

// handle error

...

console.log("Database error: " + e.target.errorCode);

};

在使用 IndexedDB API 时，使用 JavaScript try/catch 块是一个不错的想法。此功能对处理可能在数据库操做以前发生的错误和异常颇有用，好比在数据库未打开时尝试读取或操做数据，或者在另外一个读/写事务已打开时尝试写入数据。

IndexedDB 很难调试和排除故障，由于在许多状况下，错误消息是泛泛的，缺少信息价值。在开发应用程序时，可使用 console.log 和 JavaScript 调试工具，好比用于 Mozilla Firefox 的 Firebug，或者 Chrome 内置的 Developer Tools。对于任何 JavaScript 密集型应用程序，这些工具的价值是无可估量的，它们尤为适用于使用 IndexedDB API 的 HTML5 应用程序。

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使用数据库

一个数据库一次只能有一个版本。在首次建立数据库时，它的初始版本编号为 0。建立数据库以后，数据库（和它的对象存储）只能经过一种称为 versionchange 的特殊类型的事务来更改。要在建立数据库后更改它，必须打开具备更高版本的数据库。此操做会触发 upgradeneeded 事件。修改数据库或对象存储的代码必须位于 upgradeneeded 事件处理函数中。

清单 2 中的代码段展现了如何建立数据库：调用 open 方法并传递数据库名称。若是不存在具备指定名称的数据库，则会建立该数据库。

清单 2. 建立一个新的数据库

function createDatabase() {

var openRequest = localDatabase.indexedDB.open(dbName);

openRequest.onerror = function(e) {

console.log("Database error: " + e.target.errorCode);

};

openRequest.onsuccess = function(event) {

console.log("Database created");

localDatabase.db = openRequest.result;

};

openRequest.onupgradeneeded = function (evt) {

...

};

}

要删除现有数据库，能够调用 deleteDatabase 方法，并传递要删除的数据库名称，如清单 3 中所示。

清单 3. 删除现有数据库

function deleteDatabase() {

var deleteDbRequest = localDatabase.indexedDB.deleteDatabase(dbName);

deleteDbRequest.onsuccess = function (event) {

// database deleted successfully

};

deleteDbRequest.onerror = function (e) {

console.log("Database error: " + e.target.errorCode);

};

}

清单 4 中的代码段展现了如何打开与现有数据库的链接。

清单 4. 打开数据库的最新版本

function openDatabase() {

var openRequest = localDatabase.indexedDB.open("dbName");

openRequest.onerror = function(e) {

console.log("Database error: " + e.target.errorCode);

};

openRequest.onsuccess = function(event) {

localDatabase.db = openRequest.result;

};

}

建立、删除和打开数据库就是这么简单。如今是时候使用对象存储了。

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使用对象存储

对象存储是一个数据记录集合。要在现有数据库中建立一个新对象存储，则须要对现有数据库进行版本控制。为此，请打开要进行版本控制的数据库。除了数据库名称以外，open 方法还接受版本号做为第二个参数。若是但愿建立数据库的一个新版本（也就是说，要建立或修改一个对象存储），只需打开具备现有数据库版本更高的数据库。这会调用 onupgradeneeded 事件处理函数。

要建立一个对象存储，能够在数据库对象上调用 createObjectStore 方法，如清单 5 中所示。

清单 5. 建立对象存储

function createObjectStore() {

var openRequest = localDatabase.indexedDB.open(dbName, 2);

openRequest.onerror = function(e) {

console.log("Database error: " + e.target.errorCode);

};

openRequest.onsuccess = function(event) {

localDatabase.db = openRequest.result;

};

openRequest.onupgradeneeded = function (evt) {

var employeeStore = evt.currentTarget.result.createObjectStore

("employees", {keyPath: "id"});

};

}

咱们已经了解了对象存储的工做原理。接下来，让咱们看看索引如何引用包含数据的对象存储。

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使用索引

除了使用键来检索对象存储中的记录，还可以使用代索引的字段来检索记录。对象存储可具备一个或多个索引。索引是一种特殊的对象存储，它引用包含数据的对象存储，在更改所引用的对象存储时（也就是添加、修改或删除记录时）自动更新。

要建立一个索引，必须使用清单 5 中所示的方法对数据库进行版本控制。索引能够是唯一的，也能够是不唯一的。唯一索引要求索引中的全部值都是唯一的，好比使用一个电子邮件地址字段。当某个值能够重复出现时，须要使用非唯一索引，好比城市、州或国家。清单 6 中的代码段展现了如何在 employee 对象的 state 字段上建立一个非唯一索引，在 ZIP code 字段上建立一个非唯一索引，并在 email address 字段上建立一个唯一索引：

清单 6. 建立索引

function createIndex() {

var openRequest = localDatabase.indexedDB.open(dbName, 2);

openRequest.onerror = function(e) {

console.log("Database error: " + e.target.errorCode);

};

openRequest.onsuccess = function(event) {

db = openRequest.result;

};

openRequest.onupgradeneeded = function (evt) {

var employeeStore = evt.currentTarget.result.objectStore("employees");

employeeStore.createIndex("stateIndex", "state", { unique: false });

employeeStore.createIndex("emailIndex", "email", { unique: true });

employeeStore.createIndex("zipCodeIndex", "zip_code", { unique: false })

};

}

接下来，您将使用事务对对象存储执行一些操做。

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使用事务

您须要使用事务在对象存储上执行全部读取和写入操做。相似于关系数据库中的事务的工做原理，IndexedDB 事务提供了数据库写入操做的一个原子集合，这个集合要么彻底提交，要么彻底不提交。IndexedDB 事务还拥有数据库操做的一个停止和提交工具。

表 1 列出并描述了 IndexedDB 提供的事务模式。

表 1. IndexedDB 事务模式

模式描述

readonly 提供对某个对象存储的只读访问，在查询对象存储时使用。

readwrite 提供对某个对象存储的读取和写入访问权。

versionchange 提供读取和写入访问权来修改对象存储定义，或者建立一个新的对象存储。

默认的事务模式为 readonly。您可在任何给定时刻打开多个并发的 readonly 事务，但只能打开一个 readwrite 事务。出于此缘由，只有在数据更新时才考虑使用 readwrite 事务。单独的（表示不能打开任何其余并发事务）versionchange 事务操做一个数据库或对象存储。能够在 onupgradeneeded 事件处理函数中使用 versionchange 事务建立、修改或删除一个对象存储，或者将一个索引添加到对象存储。

要在 readwrite 模式下为 employees 对象存储建立一个事务，可使用语句：var transaction = db.transaction("employees", "readwrite");。

清单 7 中的 JavaScript 函数展现了如何使用一个事务，使用键来检索 employees 对象存储中的一条特定的员工记录。

清单 7. 使用键获取一个特定的记录

function fetchEmployee() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var store = localDatabase.db.transaction("employees").objectStore("employees");

store.get("E3").onsuccess = function(event) {

var employee = event.target.result;

if (employee == null) {

result.value = "employee not found";

}

else {

var jsonStr = JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = jsonStr;

}

};

}

catch(e){

console.log(e);

}

清单 8 中的 JavaScript 函数展现了如何使用一个事务，以使用 emailIndex 索引而不是对象存储键来检索 employees 对象存储中的特定员工记录。

清单 8. 使用索引获取特定的记录

function fetchEmployeeByEmail() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var range = IDBKeyRange.only("john.adams@somedomain.com");

var store = localDatabase.db.transaction("employees")

.objectStore("employees");

var index = store.index("emailIndex");

index.get(range).onsuccess = function(evt) {

var employee = evt.target.result;

var jsonStr = JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = jsonStr;

};

}

catch(e){

清单 9 是使用 readwrite 事务建立新员工记录的一个示例。

清单 9. 建立一条新员工记录

function addEmployee() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

var transaction = localDatabase.db.transaction("employees", "readwrite");

var store = transaction.objectStore("employees");

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var request = store.add({

"id": "E5",

"first_name" : "Jane",

"last_name" : "Doh",

"email" : "jane.doh@somedomain.com",

"street" : "123 Pennsylvania Avenue",

"city" : "Washington D.C.",

"state" : "DC",

"zip_code" : "20500",

});

request.onsuccess = function(e) {

result.innerHTML = "Employee record was added successfully.";

};

request.onerror = function(e) {

console.log(e.value);

result.innerHTML = "Employee record was not added.";

};

}

catch(e){

console.log(e);

}

清单 10 是使用 readwrite 事务更新现有员工记录的一个示例。该示例更改了记录 ID 为 E3 的员工的电子邮件地址。

清单 10. 更新现有的员工记录

function updateEmployee() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

var transaction = localDatabase.db.transaction("employees", "readwrite");

var store = transaction.objectStore("employees");

var jsonStr;

var employee;

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

store.get("E3").onsuccess = function(event) {

employee = event.target.result;

// save old value

jsonStr = "OLD: " + JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = jsonStr;

// update record

employee.email = "john.adams@anotherdomain.com";

var request = store.put(employee);

request.onsuccess = function(e) {

console.log("Added Employee");

};

request.onerror = function(e) {

console.log(e.value);

};

// fetch record again

store.get("E3").onsuccess = function(event) {

employee = event.target.result;

jsonStr = "

NEW: " + JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = result.innerHTML + jsonStr;

}; // fetch employee again

}; // fetch employee first time

}

catch(e){

console.log(e);

}

清单 11 是一个建立或删除对象存储中的全部记录的 readwrite 事务的示例。像其余异步事务同样，clear 事务根据对象存储是否已清除来调用 onsuccess 或 onerror 回调。

清单 11. 清除对象存储事务

function clearAllEmployees() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var store = localDatabase.db.transaction("employees", "readwrite")

.objectStore("employees");

store.clear().onsuccess = function(event) {

result.innerHTML = "'Employees' object store cleared";

};

}

catch(e){

console.log(e);

}

这些示例演示了事务的一些常见用途。接下来您将看到 IndexedDB 中游标的工做原理。

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使用游标

相似于关系数据库中游标的工做方式，IndexedDB 中的游标使您可以迭代一个对象存储中的记录。您还可使用对象存储的索引来迭代记录。IndexedDB 中的游标是双向的，因此您可向前和向后迭代记录，还能够跳过非唯一索引中的重复记录。openCursor 方法能够打开一个游标。它接受两个可选的参数，其中包括范围和方向。

清单 12 为 employees 对象存储打开一个游标，并迭代全部员工记录。

清单 12. 迭代全部员工记录

function fetchAllEmployees() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var store = localDatabase.db.transaction("employees")

.objectStore("employees");

var request = store.openCursor();

request.onsuccess = function(evt) {

var cursor = evt.target.result;

if (cursor) {

var employee = cursor.value;

var jsonStr = JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = result.innerHTML + "

" + jsonStr;

cursor.continue();

}

};

}

catch(e){

console.log(e);

}

接下来的这些示例将游标用于索引。表 2 列出并描述了 IndexedDB API 在为索引打开游标时提供的范围类型或过滤器。

表 2. IndexedDB API 在为索引打开游标时提供的范围类型或过滤器

范围类型或过滤器描述

IDBKeyRange.bound 返回指定范围内的全部记录。这个范围有一个下边界和上边界。它还有两个可选的参数：lowerOpen 和 upperOpen，这两个参数代表下边界或上边界上的记录是否应包含在范围内。

IDBKeyRange.lowerBound 超过指定的边界值范围的全部记录。此范围有一个可选的参数 lowerOpen，代表下边界上的记录是否应包含在范围中。

IDBKeyRange.upperBound 返回指定的边界值以前的全部记录。它也有一个可选的 upperOpen 参数。

IDBKeyRange.only 仅返回与指定值匹配的记录。

清单 13 是迭代特定国家的全部员工记录的一个基本示例。这个查询最多见。它使您可以检索与特定条件匹配的全部记录。这个示例使用 stateIndex 和 IDBKeyRange.only 范围，返回与指定值（在本例中为 "New York"）匹配的全部记录。

清单 13. 迭代纽约市内的全部员工记录。

function fetchNewYorkEmployees() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var range = IDBKeyRange.only("New York");

var store = localDatabase.db.transaction("employees")

.objectStore("employees");

var index = store.index("stateIndex");

index.openCursor(range).onsuccess = function(evt) {

var cursor = evt.target.result;

if (cursor) {

var employee = cursor.value;

var jsonStr = JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = result.innerHTML + "

" + jsonStr;

cursor.continue();

}

};

}

catch(e){

console.log(e);

}

清单 14 是一个使用 IDBKeyRange.lowerBound 范围的示例。它迭代邮政编码高于 92000 的全部员工。

清单 14. 使用 IDBKeyRange.lowerBound

function fetchEmployeeByZipCode1() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var store = localDatabase.db.transaction("employees").objectStore("employees");

var index = store.index("zipIndex");

var range = IDBKeyRange.lowerBound("92000");

index.openCursor(range).onsuccess = function(evt) {

var cursor = evt.target.result;

if (cursor) {

var employee = cursor.value;

var jsonStr = JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = result.innerHTML + "

" + jsonStr;

cursor.continue();

}

};

}

catch(e){

console.log(e);

}

清单 15 是一个使用 IDBKeyRange.upperBound 范围的示例。它迭代邮政编码基于 93000 的全部员工。

清单 15. 使用 IDBKeyRange.upperBound

function fetchEmployeeByZipCode2() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var store = localDatabase.db.transaction("employees").objectStore("employees");

var index = store.index("zipIndex");

var range = IDBKeyRange.upperBound("93000");

index.openCursor(range).onsuccess = function(evt) {

var cursor = evt.target.result;

if (cursor) {

var employee = cursor.value;

var jsonStr = JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = result.innerHTML + "

" + jsonStr;

cursor.continue();

}

};

}

catch(e){

console.log(e);

}

清单 16 是一个使用 IDBKeyRange.bound 范围的示例。它检索邮政编码值在 92000 与 92999（含）之间的全部员工。

清单 16. 使用 IDBKeyRange.bound

function fetchEmployeeByZipCode3() {

try {

var result = document.getElementById("result");

result.innerHTML = "";

if (localDatabase != null && localDatabase.db != null) {

var store = localDatabase.db.transaction("employees").objectStore("employees");

var index = store.index("zipIndex");

var range = IDBKeyRange.bound("92000", "92999", true, true);

index.openCursor(range).onsuccess = function(evt) {

var cursor = evt.target.result;

if (cursor) {

var employee = cursor.value;

var jsonStr = JSON.stringify(employee);

result.innerHTML = result.innerHTML + "

" + jsonStr;

cursor.continue();

}

};

}

catch(e){

console.log(e);

}

这些示例代表，IndexedDB 中的游标功能与关系数据库中的游标功能相似。使用 IndexedDB 游标，可迭代一个对象存储中的记录和对象存储的某个索引的记录。IndexedDB 中的游标是双向的，这提供了额外的灵活性。

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结束语

IndexedDB API 很是强大，您可使用它建立具备丰富本地存储数据的数据密集型应用程序（尤为是离线的 HTML5 Web 应用程序）。您还可使用 IndexedDB API 将数据缓存到本地，使传统的在线 Web 应用程序（尤为是移动 Web 应用程序）可以更快地运行和响应，从而消除每次从 Web 服务器检索数据的需求。例如，能够将选择列表的数据缓存在 IndexedDB 数据库中。

本文展现了如何管理 IndexedDB 数据库，包括建立数据库，删除数据库，以及创建与数据库的链接。本文还展现了 IndexedDB API 的许多更高级的功能，包括事务处理、索引和游标。您可使用这些展现的概念构建利用 IndexedDB API 的离线应用或移动 Web 应用程序。