序言
Android 中的 SharedPreference 是轻量级的数据存储方式，能够保存简单的数据类型，比如 String、int、boolean 值等。其内部是以 XML 结构保存在 /data/data/包名/shared_prefs 文件夹下，数据以键值对的形式保存。下面有个例子：
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这里不讨论 API 的使用方法，主要是从源码角度分析 SharedPreferences （以下简称 SP） 的实现方式。
1. 初始化
首先我们使用 context 的 getSharedPreferences 方法获取 SP 实例，它是一个接口对象。 SharedPreferences testSp = getSharedPreferences("test_sp", Context.MODE_PRIVATE); Context 是一个抽象类，其核心实现类是 ContextImpl ，找到里面的 getSharedPreferences 方法。
@Override public SharedPreferences getSharedPreferences(String name, int mode) { SharedPreferencesImpl sp; synchronized (ContextImpl.class) { if (sSharedPrefs == null) { // sSharedPrefs 是 ContextImpl 的静态成员变量，通过 Map 维护着当前包名下的 SP Map 集合 sSharedPrefs = new ArrayMap >(); } final String packageName = getPackageName(); ArrayMap packagePrefs = sSharedPrefs.get(packageName); if (packagePrefs == null) { packagePrefs = new ArrayMap (); sSharedPrefs.put(packageName, packagePrefs); } // At least one application in the world actually passes in a null // name. This happened to work because when we generated the file name // we would stringify it to "null.xml". Nice. if (mPackageInfo.getApplicationInfo().targetSdkVersion < Build.VERSION_CODES.KITKAT) { // name 参数为 null 时，文件名使用 null.xml if (name == null) { name = "null"; } } sp = packagePrefs.get(name); if (sp == null) { // SP 集合是一个以 SP 的名字为 key , SP 为值的 Map File prefsFile = getSharedPrefsFile(name); // SP 的实现类是 SharedPreferencesImpl sp = new SharedPreferencesImpl(prefsFile, mode); packagePrefs.put(name, sp); return sp; } } // Android 3.0 以下或者支持 MODE_MULTI_PROCESS 模式时，如果文件被改动，就重新从文件读取，实现多进程数据同步，但是实际使用中效果不佳，可能会有很多坑。 if ((mode & Context.MODE_MULTI_PROCESS) != 0 || getApplicationInfo().targetSdkVersion < android.os.Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB) { // If somebody else (some other process) changed the prefs // file behind our back, we reload it. This has been the // historical (if undocumented) behavior. sp.startReloadIfChangedUnexpectedly(); } return sp; }复制代码 首次使用 getSharedPreferences 时，内存中不存在 SP 以及 SP Map 缓存，需要创建 SP 并添加到 ContextImpl 的静态成员变量（sSharedPrefs）中。 下面来看 SharedPreferencesImpl 的构造方法，
SharedPreferencesImpl(File file, int mode) { mFile = file; mBackupFile = makeBackupFile(file); mMode = mode; mLoaded = false; mMap = null; startLoadFromDisk(); }复制代码 makeBackupFile 用来定义备份文件，该文件在写入磁盘时会用到，继续看 startLoadFromDisk 方法。
private void startLoadFromDisk() { synchronized (this) { mLoaded = false; } // 开启异步线程从磁盘读取文件，加锁防止多线程并发操作 new Thread("SharedPreferencesImpl-load") { public void run() { synchronized (SharedPreferencesImpl.this) { loadFromDiskLocked(); } } }.start(); } private void loadFromDiskLocked() { if (mLoaded) { return; } // 备份文件存在，说明上次的写入操作失败，直接读取备份文件 if (mBackupFile.exists()) { mFile.delete(); mBackupFile.renameTo(mFile); } // Debugging if (mFile.exists() && !mFile.canRead()) { Log.w(TAG, "Attempt to read preferences file " + mFile + " without permission"); } Map map = null; StructStat stat = null; try { stat = Os.stat(mFile.getPath()); if (mFile.canRead()) { BufferedInputStream str = null; try { str = new BufferedInputStream( new FileInputStream(mFile), 16*1024); // 从 XML 里面读取数据返回一个 Map，内部使用了 XmlPullParser map = XmlUtils.readMapXml(str); } catch (XmlPullParserException e) { Log.w(TAG, "getSharedPreferences", e); } catch (FileNotFoundException e) { Log.w(TAG, "getSharedPreferences", e); } catch (IOException e) { Log.w(TAG, "getSharedPreferences", e); } finally { IoUtils.closeQuietly(str); } } } catch (ErrnoException e) { } mLoaded = true; if (map != null) { mMap = map; mStatTimestamp = stat.st_mtime; mStatSize = stat.st_size; } else { mMap = new HashMap (); } // 唤醒等待的线程，到这文件读取完毕 notifyAll();}复制代码 看到这，基本明白了 getSharedPreferences 的原理，应用首次使用 SP 的时候会从磁盘读取，之后缓存在内存中。
2. 读数据
下面分析 SP 读取数据的方法，就以 getString 为例。
@Nullablepublic String getString(String key, @Nullable String defValue) { synchronized (this) { awaitLoadedLocked(); String v = (String)mMap.get(key); return v != null ? v : defValue; }}private void awaitLoadedLocked() { if (!mLoaded) { // Raise an explicit StrictMode onReadFromDisk for this // thread, since the real read will be in a different // thread and otherwise ignored by StrictMode. BlockGuard.getThreadPolicy().onReadFromDisk(); } while (!mLoaded) { try { wait(); } catch (InterruptedException unused) { } }}复制代码 首先取得 SharedPreferencesImpl 对象锁，然后同步等待从磁盘加载数据完成，最后返回数据。这里有个问题，如果单个 SP 存储的内容过多，导致我们使用 getXXX 方法的时候阻塞，特别是在主线程调用的时候，所以建议在单个 SP 中尽量少地保存数据，虽然操作时间是毫秒级别的，用户基本上感觉不到。
3. 写数据
SP 写入数据的操作是通过 Editor 完成的，它也是一个接口，实现类是 EditorImpl，是 SharedPreferencesImpl 的内部类。 通过 SP 的 edit 方法获取 Editor 实例，等到加载完毕直接返回一个 EditorImpl 对象。
public Editor edit() { // TODO: remove the need to call awaitLoadedLocked() when // requesting an editor. will require some work on the // Editor, but then we should be able to do: // // context.getSharedPreferences(..).edit().putString(..).apply() // // ... all without blocking. synchronized (this) { awaitLoadedLocked(); } return new EditorImpl();}复制代码 比如我们要保存某个 String 的值，调用 putString 方法。
public Editor putString(String key, @Nullable String value) { synchronized (this) { mModified.put(key, value); return this; }}复制代码 mModified 是一个 editor 中的一个 Map，保存着要修改的数据，在将改动保存到 SP 的 Map（变量 mMap，里面保存着使用中的键值对 ） 后被清空。put 完成后就要调用 commit 或者 apply 进行保存。
public boolean commit() { MemoryCommitResult mcr = commitToMemory(); SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite( mcr, null /* sync write on this thread okay */); try { mcr.writtenToDiskLatch.await(); } catch (InterruptedException e) { return false; } notifyListeners(mcr); return mcr.writeToDiskResult; } public void apply() { final MemoryCommitResult mcr = commitToMemory(); final Runnable awaitCommit = new Runnable() { public void run() { try { mcr.writtenToDiskLatch.await(); } catch (InterruptedException ignored) { } } }; QueuedWork.add(awaitCommit); Runnable postWriteRunnable = new Runnable() { public void run() { awaitCommit.run(); QueuedWork.remove(awaitCommit); } }; SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(mcr, postWriteRunnable); // Okay to notify the listeners before it's hit disk // because the listeners should always get the same // SharedPreferences instance back, which has the // changes reflected in memory. notifyListeners(mcr); }复制代码 可以看到，commit 和 apply 操作首先执行了 commitToMemory，顾名思义就是提交到内存，返回值是 MemoryCommitResult 类型，里面保存着本次提交的状态。然后 commit 调用 enqueueDiskWrite 会阻塞当前线程，而 apply 通过封装 Runnable 把写磁盘之后的操作传递给 enqueueDiskWrite 方法。
private MemoryCommitResult commitToMemory() { MemoryCommitResult mcr = new MemoryCommitResult(); synchronized (SharedPreferencesImpl.this) { // We optimistically don't make a deep copy until // a memory commit comes in when we're already // writing to disk. // mDiskWritesInFlight 表示准备操作磁盘的进程数 if (mDiskWritesInFlight > 0) { // We can't modify our mMap as a currently // in-flight write owns it. Clone it before // modifying it. // noinspection unchecked mMap = new HashMap (mMap); } mcr.mapToWriteToDisk = mMap; mDiskWritesInFlight++; // 把注册的 listeners 放到 mcr 中去，以便在数据写入的时候被回调 boolean hasListeners = mListeners.size() > 0; if (hasListeners) { mcr.keysModified = new ArrayList (); mcr.listeners = new HashSet (mListeners.keySet()); } synchronized (this) { if (mClear) { if (!mMap.isEmpty()) { mcr.changesMade = true; mMap.clear(); } mClear = false; } for (Map.Entry e : mModified.entrySet()) { String k = e.getKey(); Object v = e.getValue(); // "this" is the magic value for a removal mutation. In addition, // setting a value to "null" for a given key is specified to be // equivalent to calling remove on that key. // 当值是 null 时，表示移除该键值对，在 editor 的 remove 实现中，并不是真正地移除， // 而是把 value 赋值为当前 editor 对象 if (v == this || v == null) { if (!mMap.containsKey(k)) { continue; } mMap.remove(k); } else { if (mMap.containsKey(k)) { Object existingValue = mMap.get(k); if (existingValue != null && existingValue.equals(v)) { continue; } } mMap.put(k, v); } mcr.changesMade = true; if (hasListeners) { mcr.keysModified.add(k); } } // 添加完成后把 editor 里的 map 清空 mModified.clear(); } } return mcr; }复制代码 这是 MemoryCommitResult 类，主要用于提交到内存后返回结果，然后在写入磁盘时作为参数传递。
private static class MemoryCommitResult { public boolean changesMade; // any keys different? public List keysModified; // may be null public Set listeners; // may be null public Map mapToWriteToDisk; public final CountDownLatch writtenToDiskLatch = new CountDownLatch(1); public volatile boolean writeToDiskResult = false; public void setDiskWriteResult(boolean result) { writeToDiskResult = result; writtenToDiskLatch.countDown(); } }复制代码 下面看保存到磁盘的操作，enqueueDiskWrite 方法，参数有 MemoryCommitResult 和 Runnable，mcr 刚才说过，就看这个 Runnable 是干嘛的。在 commit 方法中调用 enqueueDiskWrite 方法是传入的 Runnable 是null，它会在当前线程直接执行写文件的操作，然后返回写入结果。而如果 Runnable 不是 null，那就使用 QueueWork 中的单线程执行。这就是 apply 和 commit 的根本区别：一个同步执行，有返回值；一个异步执行，没有返回值。大多数情况下，我们使用 apply 就够了，这也是官方推荐的做法。
private void enqueueDiskWrite(final MemoryCommitResult mcr, final Runnable postWriteRunnable) { final Runnable writeToDiskRunnable = new Runnable() { public void run() { synchronized (mWritingToDiskLock) { // 真正写入文件 writeToFile(mcr); } synchronized (SharedPreferencesImpl.this) { mDiskWritesInFlight--; } if (postWriteRunnable != null) { postWriteRunnable.run(); } } }; final boolean isFromSyncCommit = (postWriteRunnable == null); // Typical #commit() path with fewer allocations, doing a write on // the current thread. if (isFromSyncCommit) { boolean wasEmpty = false; synchronized (SharedPreferencesImpl.this) { wasEmpty = mDiskWritesInFlight == 1; } if (wasEmpty) { writeToDiskRunnable.run(); return; } } // 把写文件的操作放到线程池中执行 QueuedWork.singleThreadExecutor().execute(writeToDiskRunnable); }复制代码 再看一下具体写文件的代码 writeToFile 方法，关键点在代码中文注释部分。简单说就是备份 → 写入 → 检查 → 善后，这样保证了数据的安全性和稳定性。
private void writeToFile(MemoryCommitResult mcr) { // Rename the current file so it may be used as a backup during the next read if (mFile.exists()) { if (!mcr.changesMade) { // If the file already exists, but no changes were // made to the underlying map, it's wasteful to // re-write the file. Return as if we wrote it // out. mcr.setDiskWriteResult(true); return; } // 首先把当前的文件备份 if (!mBackupFile.exists()) { if (!mFile.renameTo(mBackupFile)) { Log.e(TAG, "Couldn't rename file " + mFile + " to backup file " + mBackupFile); mcr.setDiskWriteResult(false); return; } } else { mFile.delete(); } } // Attempt to write the file, delete the backup and return true as atomically as // possible. If any exception occurs, delete the new file; next time we will restore // from the backup. try { FileOutputStream str = createFileOutputStream(mFile); if (str == null) { mcr.setDiskWriteResult(false); return; } // 然后把新数据写入文件 XmlUtils.writeMapXml(mcr.mapToWriteToDisk, str); FileUtils.sync(str); str.close(); ContextImpl.setFilePermissionsFromMode(mFile.getPath(), mMode, 0); try { final StructStat stat = Os.stat(mFile.getPath()); synchronized (this) { mStatTimestamp = stat.st_mtime; mStatSize = stat.st_size; } } catch (ErrnoException e) { // Do nothing } // Writing was successful, delete the backup file if there is one. // 写入成功删除备份文件 mBackupFile.delete(); mcr.setDiskWriteResult(true); return; } catch (XmlPullParserException e) { Log.w(TAG, "writeToFile: Got exception:", e); } catch (IOException e) { Log.w(TAG, "writeToFile: Got exception:", e); } // Clean up an unsuccessfully written file // 写入失败删除临时文件 if (mFile.exists()) { if (!mFile.delete()) { Log.e(TAG, "Couldn't clean up partially-written file " + mFile); } } mcr.setDiskWriteResult(false); }复制代码 4. 总结
通过 getSharedPreferences 可以获取 SP 实例，从首次初始化到读到数据会存在延迟，因为读文件的操作阻塞调用的线程直到文件读取完毕，如果在主线程调用，可能会对 UI 流畅度造成影响。 commit 会在调用者线程同步执行写文件，返回写入结果；apply 将写文件的操作异步执行，没有返回值。可以根据具体情况选择性使用，推荐使用 apply。 虽然支持设置 MODE_MULTI_PROCESS 标志位，但是跨进程共享 SP 存在很多问题，所以不建议使用该模式。
最后
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