HTML5中IndexedDB前端本地数据库

一、indexedDB为何替代了Web SQL Database？

跟小朋友的教育从来没有什么"赢在起跑线"这种说法一样，在前端领域，也不是哪来先出来哪个就在日后引领风骚的。

HTML5 indexedDB和Web SQL Database都是本地数据库数据存储，Web SQL Database数据库要出来的更早，然并卵。从2010年11月18日W3C宣布舍弃Web SQL database草案开始，就已经注定Web SQL Database数据库是明日黄花。

未来一定是indexedDB的，从目前浏览器的兼容性来看，也表明了这种结果：

可以看到IE和Firefox并不支持Web SQL Database，基本上可以断定永远也不会支持，规范都不认可，实在没有浪费精力去支持的理由。

好，现在我们知道了indexedDB取代Web SQL Database大局已定，那大家知道为何Web SQL Database会被舍弃吗？

下面是一段Web SQL Database代码：

database.transaction(function(tx) {
    tx.executeSql("CREATE TABLE IF NOT EXISTS tasks (id REAL UNIQUE, text TEXT)", []);
}

可以看到直接把SQL语句弄到JS中了，主流的关系型数据库即视感，这么设计看上去似乎无可厚非，但恰恰这个设计成为了Web SQL Database被舍弃的重要原因之一：一是学习成本高了很多，SQL虽然本身并不复杂，但跨度较大，例如我司玩JS的工程师和玩SQL的工程师中间还隔了个玩php的工程师；二是本身使用很不方便，需要把JS对象转换成关系型的字符串语句，很啰嗦的。

而indexedDB直接JS对象入库，无缝对接。

下表为更详细的indexedDB和Web SQL Database对比内容：

|------|-------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | WebSQL | IndexedDB |
| 优点 | 真正意义上的关系型数据库，类似SQLite（SQLite是遵守ACID的轻型的关系型数据库管理系统） | * 允许对象的快速索引和搜索，因此在Web应用程序场景中，您可以非常快速地管理数据以及读取/写入数据。 * 由于是NoSQL数据库，因此我们可以根据实际需求设定我们的JavaScript对象和索引。 * 在异步模式下工作，每个事务具有适度的粒状锁。这允许您在JavaScript的事件驱动模块内工作。 |
| 不足 | * 规范不支持啦 * 由于使用SQL语言，因此我们需要掌握和转换我们的JavaScript对象为对应的查询语句。 * 非对象驱动。 | 如果你的世界观里面只有关系型数据库，恐怕不太容易理解。 |
| 位置 | 包含行和列的表。 | 包含JavaScript对象和键的存储对象。 |
| 查询机制 | SQL | Cursor APIs， Key Range APIs，应用程序代码 |
| 事务 | 锁可以发生在数据库，表，行的"读写"时候。 | 锁可以发生在数据库版本变更事务，或是存储对象"只读"和"读写"事务时候。 |
| 事务提交 | 事务创建是显式的。默认是回滚，除非我们调用提交。 | 事务创建是显式的。默认是提交，除非我们调用中止或有一个错误没有被捕获。 |

STOP!

不能再继续说下去了，估计看完上面对比表中的内容，已经有很多同学已经有些不知所以然了，因为其中涉及到了很多数据库相关的概念，要想轻松理解上面内容以及更轻松掌握indexedDB的相关知识，这些概念还是需要掌握的。

二、务必先了解数据库的一些概念

对于前端同学，数据库概念没必要理解十分精准，只需要知道大概怎么回事就好了，因此，下面的一些解释会其意，勿嚼字。

1. 关系型数据库和非关系型数据库

"关系型数据库"是历史悠久，已经有半个世纪，占据主流江山的数据库模型，估计诸位公司的网站多半都是使用的这种数据库模型。而"非关系型数据库"（NoSQL数据库）则要年轻很多，根据资料显示是Carlo Strozzi在1998年提出来的，20年不到，使用键值对存储数据，且结构不固定，非常类似JavaScript中的纯对象。

var obj = { key1: 'value1', key2: 'value2', key3: 'value3', ... };

"关系型数据库"对一致性要求非常严格，例如要写入100个数据，前99个成功了，结果第100个不合法，此时事务会回滚到最初状态。这样保证事务结束和开始时候的存储数据处于一致状态。非常适合银行这种对数据一致性要求非常高的场景。但是，这种一致性保证是牺牲了一部分性能的。

但是，对于微博，QQ空间这类web2.0应用，一致性却不是显得那么重要，比方说朋友A看我的主页和朋友B看我的主页信息有不一样，没什么大不了的，有个几秒差异很OK的。虽然这类应用对一致性要求不高，但对性能要求却很高，因为读写实在太频繁了。如果使用"关系型数据库"，一致性的好处没怎么收益，反而性能问题比较明显，此时，不保证一致性但性能更优的"非关系型数据库"则更合适。同时，由于"非关系型数据库"的数据结构不固定，非常容易扩展。由于对于社交网站，需求变动那是一日三餐常有的事，添加新字段在所难免，"非关系型数据库"轻松上阵，如果使用"关系型数据库"，多半要数据大变动，要好好琢磨琢磨了。

从气质上讲，"关系型数据库"稳重持久，"非关系型数据库"迅速灵动。

在前端领域，Web SQL Database是"关系型数据库"，indexedDB是"非关系型数据库"。

2. 了解数据库中的事务-transaction

数据库的事务（英文为'transaction'），我们可以理解为对数据库的操作，而且专指一个序列上的操作。举个例子，银行转账，一个账号钱少了然后另一个账号钱多了，这两个操作要么都执行，要么都不执行。像这种操作就可以看成一个事务。

事务的提出主要是为了保证并发情况下保持数据一致性。关系型数据库中的事务具有下面4个基本特征：

1. 原子性(Atomicity)：事务中的所有操作作为一个整体提交或回滚。
2. 一致性(Consistemcy)：事物完成时，数据必须是一致的，以保证数据的无损。
3. 隔离性(Isolation)：对数据进行修改的多个事务是彼此隔离的。
4. 持久性(Durability)：事务完成之后，它对于系统的影响是永久的，该修改即使出现系统故障也将一直保留。

通常专业描述中会抽取这4个基本特性的首字母，统称为"ACID特性"。事务执行过程可以粗浅地理解为：开始事务，巴拉巴拉操作，如果错误，回滚（rollback），如果没问题，提交（commit），结束事务。

3. 了解数据库中的游标-cursor

现实世界中的"游标"相关联的常见事物就是"游标卡尺"，有刻度有区域：

数据库中的游标其实与之有共同之处。内存条本质上就像一把尺子，我们可以想象上面有很多刻度，然后内存大小就是由这些刻度一个一个堆砌起来的。数据库的事务为了保证数据可以回滚，显然需要有一片内存区域放置那些即将受影响是数据，这个内存区域中的虚表就是数据库的"游标"。

和现实世界的"游标卡尺"相映射就是：一个刻度表示一行数据，游标就是尺子上的一片区域，想要获得数据库一行一行的数据，我们可以遍历这个游标就好了。

4. 数据库中的"锁"-lock

数据库中的"锁"是保证数据库数据高并发时候数据一致性的一种机制。举个例子：现有两处火车票售票点，同时读取某发现上海到北京车票余额为5。此时两处售票点同时卖出一张车票，同时修改余额为5-1也就是4写回数据库，这样就造成了实际卖出两张火车票而数据库中的记录却只少了1张。为了避免发生这种状况，就有了锁机制，也就是执行多线程时用于强行限制资源访问。

三、从简单实用的实例开始学习indexedDB

要想系统学习indexedDB相关知识，可以去MDN文档啃API，假以时日就可以成为前端indexedDB方面的专家。但是这种学习方法周期长，过于痛苦，无法立竿见影，因为API实在太多，天天花个把小时，估计也需要数周时间才能全部通透。

一想到投入产出比这么低，于是我决定从实例入手开始学习，能够实现基本的数据库增删改查功能就好，基本上80%+的相关需求都能从容搞定；等日后有机会再慢慢深入。

花了几个晚上折腾，一个具有增删改无查的实例页面终于弄出来了，您可以狠狠地点击这里：HTMl5 indexedDB存储编辑和删除数据demo

我们第一次进去是没有数据的，显示如下：

1. 此时，我们填写表单，创建一条数据，如下：

点击"确定创建"按钮后，就得到如下图所示的结果：

此时我们刷新页面，依然是上图所示的结果。

打开控制台，在Application→indexedDB中，我们可以看到当前存储的数据字段和值等信息：

2. 我们可以直接对创建的数据进行修改，例如修改备注信息：

失焦后直接就修改了本地数据库信息了，我们刷新一下，可以看到备注文案已经变成"是个帅哥~"

3. 我们还可以对数据库数据进行删除，例如点击删除按钮：

结果这条数据库数据就被删掉了，界面重新显示为"暂无数据"。

以上就是demo页面所实现的indexedDB的增加数据，编辑数据和删除数据功能。

如果您当前的需求急用，可以把demo页面上的JS源代码直接复制过去改改；如果你希望对indexedDB相关API及其使用有所了解，就继续往下看。

1. 首先打开indexedDB数据库

indexedDB数据库打开非常简单，语法就是字面意思：

window.indexedDB.open(dbName, version);

dbName就是数据库名称，例如demo中使用的是'project'；version表示数据库的版本，根据我的理解，当我们对数据库的字段进行增加或修改时候，需要增加个版本。

通常，打开indexedDB数据库是和一些回调方法一起出现的，代码套路比较固定，基本上如果大家在实际项目中使用的话，都可以使用类似的代码：

// 数据库数据结果
var db;
// 打开数据库
var DBOpenRequest = window.indexedDB.open('project', 1);
// 数据库打开成功后
DBOpenRequest.onsuccess = function(event) {        
    // 存储数据结果
    db = DBOpenRequest.result;
    // 做其他事情...
};

// 下面事情执行于：数据库首次创建版本，或者window.indexedDB.open传递的新版本（版本数值要比现在的高）
DBOpenRequest.onupgradeneeded = function(event) {
    // 通常对主键，字段等进行重定义，具体参见demo
};

其中，最重要就是红色高亮的db变量，我们后面所有的数据库操作都离不开它。

2. 创建indexedDB数据库的主键和字段

在我们开始数据库的增加删除操作之前，首先要把我们数据库的主键和一些字段先建好。是在onupgradeneeded这个回调方法中设置的，这个回调方法执行于数据库首次创建版本或者数据库indexedDB.open()方法中传递的版本号比当前版本号要高。

我们对数据库某一行数据进行增加删除操作，我们是没有必要对数据库的版本号进行修改的。但是对于字段修改就不一样了，比方说原来是5列数据，我们现在改成6列，由于相关设置是在onupgradeneeded回调中，因此，我们需要增加版本号来触发字段修改。demo页面这部分代码如下：

DBOpenRequest.onupgradeneeded = function(event) {
    var db = event.target.result;

    // 创建一个数据库存储对象
    var objectStore = db.createObjectStore(dbName, { 
        keyPath: 'id',
        autoIncrement: true
    });

    // 定义存储对象的数据项
    objectStore.createIndex('id', 'id', {
        unique: true    
    });
    objectStore.createIndex('name', 'name');
    objectStore.createIndex('begin', 'begin');
    objectStore.createIndex('end', 'end');
    objectStore.createIndex('person', 'person');
    objectStore.createIndex('remark', 'remark');
};

这里出现了一个比较重要的概念，叫做objectStore，这是indexedDB可以替代Web SQL Database的重要优势所在，我称之为"存储对象"。

objectStore.add()可以向数据库添加数据，objectStore.delete()可以删除数据，objectStore.clear()可以清空数据库，objectStore.put()可以替换数据等还有很多很多操作API。

在这里，我们使用objectStore来创建数据库的主键和普通字段。

db.createObjectStore在创建主键同时返回"存储对象"，本演示中使用自动递增的id字段作为关键路径。createIndex()方法可以用来创建索引，可以理解为创建字段，语法为：

objectStore.createIndex(indexName, keyPath, objectParameters)

其中：

indexName

创建的索引名称，可以使用空名称作为索引。

keyPath

索引使用的关键路径，可以使用空的keyPath, 或者keyPath传为数组keyPath也是可以的。

objectParameters

可选参数。常用参数之一是unique，表示该字段值是否唯一，不能重复。例如，本demo中id是不能重复的，于是有设置：objectStore.createIndex('id', 'id', { unique: true });

3. indexedDB数据库添加数据

字段建好了之后，我们就可以给indexedDB数据库添加数据了。

由于数据库的操作都是基于事务（transaction）来进行，于是，无论是添加编辑还是删除数据库，我们都要先建立一个事务（transaction），然后才能继续下面的操作。语法就是名称：

var transaction = db.transaction(dbName, "readwrite");

dbName就是数据库的名称，于是我们的数据库添加数据操作变得很简单：

// 新建一个事务
var transaction = db.transaction('project', "readwrite");
// 打开存储对象
var objectStore = transaction.objectStore('project');
// 添加到数据对象中
objectStore.add(newItem);

使用一行语句表示就是：

db.transaction('project', "readwrite").objectStore('project').add(newItem);

这里的newItem直接就是一个原生的纯粹的JavaScript对象，在本demo中，newItem数据类似下面这样：

{
  "name": "第一个项目",
  "begin": "2024-07-16",
  "end": "2054-07-16",
  "person": "樊振东",
  "remark": "恭喜大满贯"
}

可以发现，当我们使用indexedDB数据库添加数据的时候，根本就不用去额外学习SQL语句，原始的JavaScript对象直接无缝对接，，

4. indexedDB数据库的编辑

原理为，先根据id获得对应行的存储对象，方法为objectStore.get(id)，然后在原存储对象上进行替换，再使用objectStore.put(record)进行数据库数据替换。

代码示意：

function edit(id, data) {
    // 新建事务
    var transaction = db.transaction('project', "readwrite");
    // 打开已经存储的数据对象
    var objectStore = transaction.objectStore(project);
    // 获取存储的对应键的存储对象
    var objectStoreRequest = objectStore.get(id);
    // 获取成功后替换当前数据
    objectStoreRequest.onsuccess = function(event) {
        // 当前数据
        var myRecord = objectStoreRequest.result;
        // 遍历替换
        for (var key in data) {
            if (typeof myRecord[key] != 'undefined') {
                myRecord[key] = data[key];
            }
        }
        // 更新数据库存储数据             
        objectStore.put(myRecord);
    };
}

其中，id就是要替换的数据库行的id字段值，因为唯一的主键，可以保证准确和高性能；data则是需要替换的数据对象，例如从"测试测试"修改为"是个帅哥~"，则调用：

edit(1, {
  remark: '是个帅哥~'
});

就可以了，跟我们平常写JS代码就没有什么区别。

5. indexedDB数据库的删除

和添加操作正好相反，但代码结构却是类似的，一行表示法：

db.transaction('project', "readwrite").objectStore('project').delete(id);

id表示需要删除行id字段对应的值。

6. indexedDB数据库的获取

indexedDB数据库的获取使用Cursor APIs和Key Range APIs。

也就是使用"游标API"和"范围API"。在本文的演示页面中，只使用了"游标API"，直接显示全部数据，对于"范围API"并没有使用，但这里也会简单介绍下。

"游标API"可以让我们一行一行读取数据库数据，代码示意：

var objectStore = db.transaction(dbName).objectStore(dbName);
objectStore.openCursor().onsuccess = function(event) {
    var cursor = event.target.result;
    if (cursor) {
        // cursor.value就是数据对象
        // 游标没有遍历完，继续
        cursor.continue();
    } else {
        // 如果全部遍历完毕...
    }
}

可以看到，我们使用存储对象的openCursor()打开游标，在onsuccess回调中就可以遍历我们的游标对象了。其中cursor.value就是完整的数据对象，纯JS对象，就像下面这样：

{
  "id":"1",
  "name": "第一个项目",
  "begin": "2024-07-16",
  "end": "2054-07-16",
  "person": "樊振东",
  "remark": "恭喜大满贯"
}

我们就可以按照需求随意显示我们的数据了。

"范围API"是和"游标API"一起使用的，看下面这个例子，只打开id从4~10之间的数据，则有：

// 确定打开的游标的主键范围
var keyRangeValue = IDBKeyRange.bound(4, 10);
// 打开对应范围的游标
var objectStore = db.transaction(dbName).objectStore(dbName);
objectStore.openCursor(keyRangeValue).onsuccess = function(event) {
    var cursor = event.target.result;
    // ...
}

其中，有bound(), only(), lowerBound()和upperBound()这几个方法，意思就是方法名字面意思，"范围内"，"仅仅是"，"小于某值"和"大于某值"。

方法最后还支持两个布尔值参数，例如：

IDBKeyRange.bound(4, 10, true, true)

则表示范围3~9，也就是为true的时候不能和范围边界相等。

四、indexedDB存储和localStorage存储对比

• indexedDB存储IE10+支持，localStorage存储IE8+支持，后者兼容性更好；
• indexedDB存储比较适合键值对较多的数据，我之前不少项目需要存储多个字段，使用的是localStorage存储，结果每次写入和写出都要字符串化和对象化，很麻烦，如果使用indexedDB会轻松很多，因为无需数据转换。
• indexedDB存储可以在workers中使用，localStorage貌似不可以。这就使得在进行PWA开发的时候，数据存储的技术选型落在了indexedDB存储上面。

总结下就是，如果是浏览器主窗体线程开发，同时存储数据结构简单，例如，就存个true/false，显然localStorage上上选；如果数据结构比较复杂，同时对浏览器兼容性没什么要求，可以考虑使用indexedDB；如果是在Service Workers中开发应用，只能使用indexedDB数据存储.

五、结束语

indexedDB数据库的使用目前可以直接在http协议下使用，这个和cacheStorage缓存存储必须使用https协议不一样。所以就应用场景来讲，indexedDB数据库还是挺广的，考虑到IE10也支持，所以基本可以确定在实际项目中应用是绝对不成问题的。

例如，页面中一些不常变动的结构化数据，我们就可以使用indexedDB数据库存储在本地，有助于增强页面的交互性能。cacheStorage缓存页面，indexedDB数据库缓存数据，两者一结合而就可以实现百分百的离线开发，听上去还是很厉害的。