前言

前端的數(shù)據(jù)存儲方式，你除了用過 Cookies、localStorage 和 sessionStorage 外，還有用過其它的存儲方式么?其實除了前面提到的 3 種存儲方式，目前主流的瀏覽器還支持 Web SQL 和 IndexedDB。

目前市場上主流的瀏覽器有 Chrome 、Safari、Firefox、Opera、UC Browser 和 Internet Explorer 等，其中截止 2020 年 5 月，Chrome 的市場占有率為 「63.93%」，遠遠超過第二名 Safari 瀏覽(「18.19%」)。

 

 

這里我們以市場占有率第一的 Chrome 瀏覽器為例，來了解一下它支持的所有存儲方案：

 

 

(打開 Chrome 開發(fā)者工具，切換至 Application 欄位)

在介紹目前比較流行的一些開源的前端存儲方案之前，阿寶哥先分享一些與存儲有關(guān)，有趣好玩的開源庫。

一、有趣好玩的開源庫

1.1 Sharedb

 

❝ 
 
Realtime database backend based on Operational Transformation (OT)。 
 
https://github.com/share/sharedb 
 
❞ 

 

ShareDB 是一個基于 JSON 文檔操作轉(zhuǎn)換(OT)的實時數(shù)據(jù)庫后端。它是 DerbyJS Web 應(yīng)用程序框架的實時后端。

「示例1：實時數(shù)據(jù)同步」

 

 

「示例2：展示實時查詢的排行榜應(yīng)用程序」

 

 

1.2 ImmortalDB

 

❝ 
 
A relentless key-value store for the browser。 
 
https://github.com/gruns/ImmortalDB 
 
❞ 

 

ImmortalDB 是在瀏覽器中存儲持久鍵值數(shù)據(jù)的最佳方法。保存到 ImmortalDB 的數(shù)據(jù)被冗余地存儲在 Cookies，IndexedDB 和 localStorage 中，并且如果其中的任何數(shù)據(jù)被刪除或損壞，它們將不斷進行自我修復(fù)。

例如，清除 Cookie 是一種常見的用戶操作，即使對于非技術(shù)用戶也是如此。在存儲壓力下，瀏覽器在沒有警告的情況下隨意刪除 IndexedDB、localStorage 或 sessionStorage。

「示例」

 

import { ImmortalDB } from 'immortal-db' 
 
await ImmortalDB.set('name', 'semlinker'); // Set 
await ImmortalDB.get('name', default='lolo'); // Get 
await ImmortalDB.remove('name'); // Remove  

1.3 web-storage-cache

對 localStorage 和 sessionStorage 進行了擴展，添加了超時時間，序列化方法。

https://github.com/wuchangming/web-storage-cache

WebStorageCache 對 HTML5 localStorage 和 sessionStorage 進行了擴展，「添加了超時時間，序列化方法」?？梢灾苯哟鎯?JSON 對象，同時可以非常簡單的進行超時時間的設(shè)置。

優(yōu)化：WebStorageCache 自動清除訪問的過期數(shù)據(jù)，避免了過期數(shù)據(jù)的累積。另外也提供了清除全部過期數(shù)據(jù)的方法：wsCache.deleteAllExpires();

「示例」

 

var wsCache = new WebStorageCache(); 
 
// 緩存字符串'wqteam' 到 'username' 中, 超時時間100秒 
wsCache.set('username', 'wqteam', {exp : 100}); 
 
// 超時截止日期，可用使用Date類型 
var nextYear = new Date(); 
nextYear.setFullYear(nextYear.getFullYear() + 1); 
wsCache.set('username', 'wqteam', {exp : nextYear}); 
 
// 獲取緩存中 'username' 的值 
wsCache.get('username'); 
 
// 緩存簡單js對象，默認使用序列化方法為JSON.stringify。 
// 可以通過初始化wsCache的時候配置serializer.serialize 
wsCache.set('user', { name: 'Wu', organization: 'wqteam'}); 

1.4 lz-string

LZ-based compression algorithm for JavaScript。

https://github.com/pieroxy/lz-string/

lz-string 旨在滿足在 localStorage 中(尤其是在移動設(shè)備上)存儲大量數(shù)據(jù)的需求。localStorage 通常限制為 5MB ~10MB，你可以通過對數(shù)據(jù)進行壓縮，以存儲更多的數(shù)據(jù)。

「示例」

 

var string = "Hello, my name is semlinker"; 
console.log("Size of sample is: " + string.length); 
 
var compressed = LZString.compress(string); 
console.log("Size of compressed sample is: " + compressed.length); 
 
string = LZString.decompress(compressed); 
console.log("Sample is: " + string); 

下圖是使用官方在線示例進行字符串壓縮測試的結(jié)果：

 

 

(圖片來源：https://pieroxy.net/blog/pages/lz-string/demo.html)

接下來我們開始來介紹一些主流的數(shù)據(jù)庫。

二、主流的數(shù)據(jù)庫

2.1 localForage

Offline storage, improved. Wraps IndexedDB, WebSQL, or localStorage using a simple but powerful API.

https://github.com/localForage/localForage

localForage 是一個快速簡單的 JavaScript 存儲庫。它通過使用類似于 localStorage 的簡單 API 來使用異步存儲(IndexedDB 或 WebSQL))，進而改善你的 Web 應(yīng)用程序的離線體驗。

對于不支持 IndexedDB 或 WebSQL 的瀏覽器，localForage 會使用 localStorage 進行數(shù)據(jù)存儲。此外，localForage 還支持存儲所有可以序列化為 JSON 的原生 JS 對象以及 ArrayBuffers，Blob 和 TypedArrays。

localForage 主要支持的平臺：

• IE 10(IE 8+ 使用 localStorage)
• Opera 15(Opera 10.5+ 使用 localStorage)
• Firefox 18
• Safari 3.1(包括 Mobile Safari)
• Chrome 23、Chrome for Android 32
• Phonegap/Apache Cordova 1.2.0

2.2 PouchDB

- PouchDB is a pocket-sized database.

https://github.com/pouchdb/pouchdb

PouchDB 是一個瀏覽器內(nèi)數(shù)據(jù)庫，允許應(yīng)用程序在本地保存數(shù)據(jù)，以便用戶即使在離線時也可以享受應(yīng)用程序的所有功能。另外，數(shù)據(jù)在客戶端之間是同步的，因此用戶可以隨時隨地保持最新狀態(tài)。

PouchDB 也在 Node.js 中運行，可以用作與 「CouchDB」 兼容的服務(wù)器的直接接口。該 API 在每個環(huán)境中工作都是相同的，因此你可以花更少的時間來擔心瀏覽器的差異，而花更多的時間來編寫干凈、一致的代碼。

PouchDB 支持所有現(xiàn)代瀏覽器：

• Firefox 29+ (Including Firefox OS and Firefox for Android)
• Chrome 30+
• Safari 5+
• Internet Explorer 10+
• Opera 21+
• Android 4.0+
• iOS 7.1+
• Windows Phone 8+

PouchDB 在幕后使用 IndexedDB，若當前環(huán)境不支持 IndexedDB 則回退到 Web SQL。

2.3 Rxdb

A realtime Database for JavaScript Applications.

https://github.com/pubkey/rxdb

RxDB(Reactive Database 的縮寫)是 NoSQL 數(shù)據(jù)庫，用于 JavaScript 應(yīng)用程序，如網(wǎng)站，混合應(yīng)用程序，Electron Apps，Progressive Web Apps 和 Node.js。響應(yīng)式意味著你不僅可以查詢當前狀態(tài)，還可以訂閱所有狀態(tài)更改，比如查詢的結(jié)果或文檔的單個字段。

 

 

這對于基于 UI 的實時應(yīng)用程序非常有用，因為它易于開發(fā)，并且具有很大的性能優(yōu)勢。為了在客戶端和服務(wù)器之間復(fù)制數(shù)據(jù)，RxDB 提供了用于與任何 CouchDB 兼容端點以及自定義 GraphQL 端點進行實時復(fù)制的模塊。

RxDB 支持以下特性：

• Mango-Query：支持 mquery API 從集合中獲取數(shù)據(jù)，支持鏈式的 mongoDB 查詢風格。
• Replication：因為 RxDB 依賴于 PouchDB，因此很容易實現(xiàn)終端設(shè)備與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)同步。
• Reactive：RxDB 使得同步 DOM 的狀態(tài)變得很簡單。
• MultiWindow/Tab：當 RxDB 的兩個實例使用相同的存儲引擎，它們的狀態(tài)和操作流將會被廣播。這意味著對于兩個瀏覽器窗口，窗口 #1 的數(shù)據(jù)變化也會自動影響窗口 #2 的數(shù)據(jù)狀態(tài)。
• Schema：通過 jsonschema 來定義 Schemas，它們用來描述數(shù)據(jù)格式。
• Encryption：通過將模式字段設(shè)置為encrypted，該字段的值將以加密模式存儲，沒有密碼就無法讀取。

2.4 NeDB

The JavaScript Database, for Node.js, nw.js, electron and the browser.

https://github.com/louischatriot/nedb

NeDB 是一個 JavaScript 數(shù)據(jù)庫，能夠運行在 Node.js、nw.js、Electron 和瀏覽器環(huán)境。它是使用純的 JavaScript 實現(xiàn)，不依賴其它庫，提供的 API 是 MongoDB API 的子集，重要的是它的速度非?？欤?/p>

• 插入：10,680 ops/s
• 查找：43,290 ops/s
• 更新：8,000 ops/s。
• 刪除：11,750 ops/s。

ops (operation per second) 即表示每秒操作的次數(shù)。

2.5 Dexie.js

A Minimalistic Wrapper for IndexedDB.

https://github.com/dfahlander/Dexie.js

Dexie.js 是 IndexedDB 的包裝庫，它提供了一套經(jīng)過精心設(shè)計的 API，強大的錯誤處理，較強的可擴展性，此外它能夠跟蹤數(shù)據(jù)變化，支持 KeyRange (搜索不區(qū)分大小寫，可設(shè)置匹方式和 OR 操作)。

Dexie.js 主要為了解決原生 IndexedDB API 中存在的三個主要問題：

• 異常錯誤處理。
• 較弱的查詢功能。
• 代碼復(fù)雜性。

為了便于開發(fā)者接入 Dexie.js，在 Dexie.js 官網(wǎng)中提供了豐富的示例：

• React + Dexie
• React + Redux + Dexie
• Dexie with Typescript
• Angular + Dexie
• Dexie with Electron
• Full Text Search

以上只列出部分示例，了解更多示例請訪問：Dexie.js - Samples(

https://dexie.org/docs/Samples)。最后我們來簡單介紹一下各種 Web 存儲方案。

三、各種 Web 存儲方案簡介

3.1 Cookie

HTTP Cookie(也叫 Web Cookie 或瀏覽器 Cookie)是服務(wù)器發(fā)送到用戶瀏覽器并保存在本地的一小塊數(shù)據(jù)，它會在瀏覽器下次向同一服務(wù)器再發(fā)起請求時被攜帶并發(fā)送到服務(wù)器上。通常，它用于告知服務(wù)端兩個請求是否來自同一瀏覽器，如保持用戶的登錄狀態(tài)。

Cookie 主要用于以下三個方面：

• 會話狀態(tài)管理(如用戶登錄狀態(tài)、購物車、游戲分數(shù)或其它需要記錄的信息);
• 個性化設(shè)置(如用戶自定義設(shè)置、主題等);
• 瀏覽器行為跟蹤(如跟蹤分析用戶行為等)。

Cookie 的特點：

• Cookie 的大小受限，一般為 4 KB;
• 同一個域名下存放 Cookie 的個數(shù)是有限制的，不同瀏覽器的個數(shù)不一樣，一般為 20 個;
• Cookie 支持設(shè)置過期時間，當過期時自動銷毀;
• 每次發(fā)起同域下的 HTTP 請求時，都會攜帶當前域名下的 Cookie;
• 支持設(shè)置為 HttpOnly，防止 Cookie 被客戶端的 JavaScript 訪問。

「示例1：簡單用法」

 

document.cookie = "name=semlinker"; 
document.cookie = "favorite_food=tripe"; 
 
alert(document.cookie); 
// 顯示: name=semlinker;favorite_food=tripe 

「示例2：得到名為 test2 的 cookie」

 

document.cookie = "test1=Hello"; 
document.cookie = "test2=World"; 
 
var myCookie = document.cookie 
    .replace(/(?:(?:^|.*;\s*)test2\s*\=\s*([^;]*).*$)|^.*$/, "$1"); 
alert(myCookie); 

3.2 localStorage

一種持久化的存儲方式，也就是說如果不手動清除，數(shù)據(jù)就永遠不會過期。它是采用鍵值對的方式存儲數(shù)據(jù)，按域名將數(shù)據(jù)分別保存到對應(yīng)數(shù)據(jù)庫文件里。相比 Cookie 來說，它能保存更大的數(shù)據(jù)。

localStorage 的特點：

• 大小限制為 5MB ~10MB;
• 在同源的所有標簽頁和窗口之間共享數(shù)據(jù);
• 數(shù)據(jù)僅保存在客戶端，不與服務(wù)器進行通信;
• 數(shù)據(jù)持久存在且不會過期，重啟瀏覽器后仍然存在;
• 對數(shù)據(jù)的操作是同步的。

「示例」

 

// 通過setItem()增加一個數(shù)據(jù)項 
localStorage.setItem('myName', 'Semlinker'); 
 
// 通過getItem()獲取某個數(shù)據(jù)項 
let me = localStorage.getItem('myName'); 
 
// 通過removeItem()移除某個數(shù)據(jù)項 
localStorage.removeItem('myName'); 
 
// 移除所有數(shù)據(jù)項 
localStorage.clear(); 

3.3 sessionStorage

與服務(wù)端的 session 類似，sessionStorage 是一種會話級別的緩存，關(guān)閉瀏覽器時數(shù)據(jù)會被清除。需要注意的是 sessionStorage 的作用域是窗口級別的，也就是說不同窗口之間保存的 sessionStorage 數(shù)據(jù)是不能共享的。

• sessionStorage 的特點：
• sessionStorage 的數(shù)據(jù)只存在于當前瀏覽器的標簽頁;
• 數(shù)據(jù)在頁面刷新后依然存在，但在關(guān)閉瀏覽器標簽頁之后數(shù)據(jù)就會被清除;
• 與 localStorage 擁有統(tǒng)一的 API 接口;
• 對數(shù)據(jù)的操作是同步的。

「示例」

 

// 通過setItem()增加一個數(shù)據(jù)項 
sessionStorage.setItem('myName', 'Semlinker'); 
 
// 通過getItem()獲取某個數(shù)據(jù)項 
let me = sessionStorage.getItem('myName'); 
 
// 通過removeItem()移除某個數(shù)據(jù)項 
sessionStorage.removeItem('myName'); 
 
// 移除所有數(shù)據(jù)項 
sessionStorage.clear(); 

3.4 Web SQL

Web SQL 數(shù)據(jù)庫 API 實際上不是 HTML5 規(guī)范的一部分，而是一個單獨的規(guī)范，它引入了一組 API 來使用 SQL 來操作客戶端數(shù)據(jù)庫。需要注意的是，HTML5 已經(jīng)放棄 Web SQL 數(shù)據(jù)庫。

Web SQL Database 規(guī)范中定義的三個核心方法：

• openDatabase：這個方法使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫或新建數(shù)據(jù)庫來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫對象;
• transaction：這個方法允許我們根據(jù)情況控制事務(wù)的提交或回滾;
• executeSql：這個方法用于執(zhí)行真實的 SQL 語句。

Web SQL 的特點(相比 Cookie、localStorage 與 sessionStorage)：

• Web SQL 能方便進行對象存儲;
• Web SQL 支持事務(wù)，能方便地進行數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)處理操作。

「示例」

 

var db = openDatabase('mydb', '1.0', 'Test DB', 2 * 1024 * 1024); 
 
db.transaction(function (tx) {  
   // 執(zhí)行查詢操作 
   tx.executeSql('CREATE TABLE IF NOT EXISTS LOGS (id unique, log)');  
   // 執(zhí)行插入操作 
   tx.executeSql('INSERT INTO LOGS (id, log) VALUES (1, "foobar")');  
   tx.executeSql('INSERT INTO LOGS (id, log) VALUES (2, "logmsg")');  
});  

3.5 IndexedDB

IndexedDB 是一種底層 API，用于客戶端存儲大量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括文件、二進制大型對象。該 API 使用索引來實現(xiàn)對該數(shù)據(jù)的高性能搜索。雖然 Web Storage 對于存儲較少量的數(shù)據(jù)很有用，但對于存儲更大量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來說，這種方法不太好用。IndexedDB 提供了一個解決方案。

IndexedDB 的特點：

• 存儲空間大：存儲空間可以達到幾百兆甚至更多;
• 支持二進制存儲：它不僅可以存儲字符串，而且還可以存儲二進制數(shù)據(jù);
• IndexedDB 有同源限制，每一個數(shù)據(jù)庫只能在自身域名下能訪問，不能跨域名訪問;
• 支持事務(wù)型：IndexedDB 執(zhí)行的操作會按照事務(wù)來分組的，在一個事務(wù)中，要么所有的操作都成功，要么所有的操作都失敗;
• 鍵值對存儲：IndexedDB 內(nèi)部采用對象倉庫(object store)存放數(shù)據(jù)。所有類型的數(shù)據(jù)都可以直接存入，包括 JavaScript 對象。對象倉庫中，數(shù)據(jù)以 “鍵值對” 的形式保存，每一個數(shù)據(jù)記錄都有對應(yīng)的主鍵，主鍵是獨一無二的，不能有重復(fù)，否則會拋出一個錯誤。
• 數(shù)據(jù)操作是異步的：使用 IndexedDB 執(zhí)行的操作是異步執(zhí)行的，以免阻塞應(yīng)用程序。

「示例」

 

var dbName = "my_db"; 
 
var request = indexedDB.open(dbName, 2); 
 
request.onerror = function(event) { 
  // 錯誤處理 
}; 
 
request.onupgradeneeded = function(event) { 
  var db = event.target.result; 
 
  // 建立一個對象倉庫來存儲我們客戶的相關(guān)信息，我們選擇 ssn 作為鍵路徑（key path） 
  // 因為 ssn 可以保證是不重復(fù)的 
  var objectStore = db.createObjectStore("customers", { keyPath: "ssn" }); 
 
  // 建立一個索引來通過姓名來搜索客戶。名字可能會重復(fù)，所以我們不能使用 unique 索引 
  objectStore.createIndex("name", "name", { unique: false }); 
 
  // 使用郵箱建立索引，我們確?？蛻舻泥]箱不會重復(fù)，所以我們使用 unique 索引 
  objectStore.createIndex("email", "email", { unique: true }); 
 
  // 使用事務(wù)的 oncomplete 事件確保在插入數(shù)據(jù)前對象倉庫已經(jīng)創(chuàng)建完畢 
  objectStore.transaction.oncomplete = function(event) { 
    // 將數(shù)據(jù)保存到新創(chuàng)建的對象倉庫 
    var customerObjectStore = db.transaction("customers", "readwrite").objectStore("customers"); 
    customerData.forEach(function(customer) { 
      customerObjectStore.add(customer); 
    }); 
  }; 
}; 

篇幅有限這里我們只介紹了部分開源庫，其實還有一些其它成熟的開源庫，比如 lowdb(Local JSON Database)、Lovefield(Relational Database)和 LokiJS(NoSQL Database)等