作为iOS开发者，你一定体验过
NSUserDefaults在频繁读写时的性能瓶颈，它在卡顿列表和WatchDog导致的0x8badf0d类型的abort列表中经常看到，而今天要介绍的MMKV ，以其独特的mmap内存映射和增量更新策略，实现了令人惊艳的存储性能提升,且替代NSUserDefaults后能解决导致的卡顿和abort问题。
一、传统存储方案的痛点
在介绍MMKV之前，让我们先看看iOS开发者常用的几种本地存储方案：
- NSUserDefaults ：适合简单键值对，但性能瓶颈明显，每次写入都需同步到文件
- SQLite ：功能强大但使用复杂，对简单键值存储来说太重了
- Core Data：面向对象但学习曲线陡峭，性能调优困难
- 直接文件操作：灵活但需要处理并发、安全、序列化等各种问题
这些方案在存储频繁读写的小数据时，要么性能不足，要么使用过于复杂。那么，有没有一种既简单又高效的键值存储方案呢？
二、MMKV的惊艳表现
MMKV是腾讯开源的一款高性能键值存储组件，最初为微信开发，用于解决跨平台、高性能的本地存储需求。让我们通过一个简单测试来看它的性能优势：
swift
// 性能对比测试
let testCount = 1000
// NSUserDefaults测试
let defaults = UserDefaults.standard
let startTime1 = CACurrentMediaTime()
for i in 0..<testCount {
defaults.set("value\(i)", forKey: "key\(i)")
defaults.synchronize() // 强制同步到文件
}
let userDefaultsTime = CACurrentMediaTime() - startTime1
// MMKV测试
let mmkv = MMKV.default()!
let startTime2 = CACurrentMediaTime()
for i in 0..<testCount {
mmkv.set("value\(i)", forKey: "key\(i)")
}
let mmkvTime = CACurrentMediaTime() - startTime2
print("NSUserDefaults耗时：\(userDefaultsTime)秒")
print("MMKV耗时：\(mmkvTime)秒")
print("MMKV比NSUserDefaults快\(userDefaultsTime/mmkvTime)倍")测试结果显示，在1000次连续写入的场景下，MMKV可以比NSUserDefaults快几十到上百倍。那么，这种惊人性能是如何实现的呢？
三、MMKV核心技术原理揭秘
1. 内存映射（mmap）技术
MMKV性能的核心秘诀在于使用了mmap（memory mapping） 技术。传统的文件写入流程是这样的：
- 数据写入应用层缓冲区
- 数据拷贝到内核缓冲区
- 内核将数据写入磁盘
这个过程涉及两次数据拷贝和多次用户态/内核态切换，效率较低。
而mmap的工作方式完全不同：
c++
// mmap的基本使用方式
int fd = open(filePath, O_RDWR|O_CREAT, S_IRWXU);
void *memory = mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);mmap将磁盘文件直接映射到进程的虚拟内存空间，使应用可以像操作内存一样操作文件。对映射内存的读写操作，操作系统会在后台自动同步到磁盘文件。
mmap的优势：
- 零拷贝：数据无需在用户空间和内核空间之间来回拷贝
- 延迟写入：修改操作先写入内存，由操作系统异步刷盘
- 崩溃安全：即使应用崩溃，操作系统也能保证数据持久化
2. 增量更新与追加写入策略
传统键值存储（如NSUserDefaults）每次写入时，都会重新序列化整个字典并写入文件。而MMKV采用了一种聪明的增量更新策略：
初始文件内容：[KV1, KV2, KV3]
更新key1的值： 传统方式：重新写入[KV1_new, KV2, KV3]
MMKV方式：直接在文件末尾追加[KV1_new]
文件变为：[KV1, KV2, KV3, KV1_new]
读取时，MMKV会从后向前扫描，最后出现的键值对就是最新值。
3. Protocol Buffers序列化
MMKV使用Google的Protocol Buffers作为序列化协议，相比传统的JSON或Property List格式：
- 编码更紧凑：二进制格式，体积更小
- 解析更快：无需复杂的词法分析
- 向后兼容：支持字段增减而不破坏现有数据
ini
// Protobuf的消息定义
message KVItem {
optional string key = 1;
optional bytes value = 2;
}4. 空间重整与扩容机制
追加写入策略的一个明显问题是文件会无限增长。MMKV通过空间重整解决这个问题：
Swift
class MMKV {
func fullWriteback() {
// 1. 收集所有键值对，每个key只保留最新值
var newData = [String: Data]()
for (key, value) in allKeyValues() {
newData[key] = value.last // 只保留最新值
}
// 2. 重新序列化所有数据
let serializedData = serialize(newData)
// 3. 如果空间不足，执行扩容
if serializedData.count > currentSize {
expand(calculateNewSize(serializedData.count))
}
// 4. 将整理后的数据写入文件开头
writeToBeginning(serializedData)
// 5. 截断文件，丢弃旧数据
truncateFile(serializedData.count)
}
}当文件剩余空间不足时，MMKV会触发空间重整，如果重整后仍空间不足，则按两倍大小扩容。
5. 多进程与线程安全
MMKV通过文件锁和内存重映射实现多进程访问数据同步，这在iOS扩展（如Today Extension、Share Extension等）中特别有用：
Swift
// 多进程初始化
MMKV *mmkv = [MMKV mmkvWithID:@"shared_mmkv"
cryptKey:cryptKey
mode:MMKVMultiProcess];
// 进程A写入数据
[mmkv setObject:@(42) forKey:@"shared_key"];
// 进程B读取数据（立即生效）
NSNumber *value = [mmkv getObjectOfClass:NSNumber.class
forKey:@"shared_key"];内部通过文件锁（fcntl） 和读写锁（pthread_rwlock） 保证数据一致性：
- 进程间同步：使用文件锁
- 线程间同步：使用读写锁（读共享，写独占）
四、MMKV架构全貌
为了更好地理解MMKV各组件如何协同工作，让我们看一下其整体架构图：
内存映射] C -->|写操作| E[Protobuf序列化] D --> F[查找算法] F --> G[从后向前扫描
获取最新值] G --> H[返回数据给应用层] E --> I[追加写入] I --> J{空间检查} J -->|空间足够| K[写入mmap内存] J -->|空间不足| L[触发空间重整] L --> M[Key排重
保留最新值] M --> N{重整后空间是否足够} N -->|是| O[写入文件头部] N -->|否| P[文件扩容
2倍增长] P --> O K --> Q[操作系统异步刷盘] O --> Q R[CRC校验] --> S[数据完整性保证] Q --> S
从这个架构图可以看出，MMKV的设计哲学是：
- 读操作优先：通过内存映射和高效查找，实现O(n)复杂度读取
- 写操作优化：通过追加写入避免全量重写
- 空间智能管理：自动重整和扩容，平衡空间和性能
- 数据安全保障 ：CRC-32算法校验确保数据完整性，MMKV在文件末尾存储了一个循环冗余校验码 。这个值是文件所有有效数据通过CRC算法计算出的一个摘要。
五、实际应用场景与最佳实践
1. 何时使用MMKV？
- 用户偏好设置：主题、字体大小等配置
- 登录状态与Token：需要快速读写的认证信息
- 应用标记位：首次启动、功能引导完成状态
- 轻量缓存：搜索历史、浏览记录等
2. 何时避免使用MMKV？
- 大量结构化数据：考虑使用SQLite或Core Data
- 大型二进制文件：如图片、视频，应使用文件系统直接存储
- 需要复杂查询的数据：MMKV只支持键值查询
3. 使用示例
Swift
import MMKV
class SettingsManager {
static let shared = SettingsManager()
private let mmkv: MMKV
private init() {
// 初始化MMKV
MMKV.initialize(rootDir: nil)
mmkv = MMKV.default()!
// 多进程共享（用于App Groups）
// let groupDir = MMKV.initialize(rootDir: "your_app_group_path")
// mmkv = MMKV(mmapID: "shared_settings", mode: .multiProcess)
}
// 存储用户设置
func saveUserSettings(_ settings: UserSettings) {
do {
let data = try JSONEncoder().encode(settings)
mmkv.set(data, forKey: "user_settings")
} catch {
print("保存设置失败: \(error)")
}
}
// 读取用户设置
func loadUserSettings() -> UserSettings? {
guard let data = mmkv.data(forKey: "user_settings") else {
return nil
}
do {
return try JSONDecoder().decode(UserSettings.self, from: data)
} catch {
print("读取设置失败: \(error)")
return nil
}
}
// 存储简单值
var darkModeEnabled: Bool {
get { mmkv.bool(forKey: "dark_mode", defaultValue: false) }
set { mmkv.set(newValue, forKey: "dark_mode") }
}
// 加密存储敏感数据
func saveSecureToken(_ token: String) {
if let cryptMMKV = MMKV(mmapID: "secure_storage", cryptKey: "your_encryption_key".data(using: .utf8)) {
cryptMMKV.set(token, forKey: "auth_token")
}
}
// 及时释放不用的MMKV实例
func cleanupUnusedMMKV() {
MMKV.close(mmapID: "temporary_storage")
}
}4. 性能优化技巧
- 批量写入：虽然MMKV单次写入很快，但批量操作仍可进一步优化
scss
// 不好的做法：多次单独写入
for item in items {
mmkv.set(item.value, forKey: item.key)
}
// 好的做法：批量处理
mmkv.beginTransaction()
defer { mmkv.commitTransaction() }
for item in items {
mmkv.set(item.value, forKey: item.key)
}- 合理选择存储类型：
- 简单类型直接存储（Bool、Int、String等）
- 复杂对象使用JSON或Protobuf序列化
- 大对象考虑拆分为多个键值存储
六、MMKV的局限性
虽然MMKV性能卓越，但也存在一些限制：
- 数据大小限制：单个MMKV实例文件不宜过大（建议不超过几MB）
- 无查询功能：只能按键查找，不支持条件查询
- iOS版本要求：需要iOS 9.0+
- 增加包体积：增加约200KB左右的二进制大小
七、未来展望
MMKV仍在持续演进，未来可能的发展方向包括：
- 压缩支持：对存储内容进行透明压缩
- 更智能的淘汰策略：自动清理过期数据
- 云同步集成：与iCloud等云服务无缝集成
- Swift原生API：提供更符合Swift习惯的接口
总结
MMKV通过巧妙结合mmap内存映射、Protobuf序列化和增量更新策略，实现了远超传统方案的存储性能。它的设计哲学是：为频繁读写的小数据场景提供极致优化。
对于大多数iOS应用，MMKV是替代NSUserDefaults的理想选择，特别是在需要高性能、多进程共享或简单加密存储的场景。当然，选择存储方案时，还是要根据具体需求：小数据、高频读写选MMKV；结构化、复杂查询选SQLite；大文件选文件系统。
希望这篇文章能帮助你深入理解MMKV的工作原理，并在实际项目中合理使用这一强大工具。如果你有任何问题或使用经验分享，欢迎在评论区留言交流。