前端数据本地存储介绍

前言

最近想为女朋友写一个记账的app，因为要进行数据分类统计，得出每个月，每年的开销，以及各种类型支付所占的比例，且需要保证App能够离线使用又可以换机使用，就涉及到了本地数据的存储和数据与服务器的数据同步。

本文介绍本地数据存储的选型。简单总结一些查询到的关于本地数据存储的技术。

控制台展示前端存储

Chrome：

![Uploading storage-clipboard_148551.png . . .]

前端离线存储目前支持 Cookie、localStorage、sessionStorage、IndexedDB、Web SQL Database以及FileSystem.

本地存储概览

好处（一切为了提升用户体验 :D）：

• 方便网页的加载，避免取回数据前页面一片空白，如果不需要最新数据也可以减少向服务端请求的次数，从而减少用户等待从服务器获取数据的时间；
• 网络状态不佳时仍可以显示离线数据。

1）本地数据存储：一般存储的都是数据

• Cookie：浏览器均支持，容量为4KB，用起来超级麻烦，而且限制极大；不适合
• IE用户数据（UserData）：仅IE支持
• Web存储机制（Web Storage）：H5，容量为5M。可以做key value 的存储，对于需要有些关系处理的数据，需要自己做逻辑处理，比较麻烦
  • localStorage
  • sessionStorage ：其实算不上离线存储，因为网页关闭了，存储就会丢弃。
  • globalStorage（Firefox独有，Firefox13起就不再支持）
• 数据库存储：
  • IndexDB：IndexedDB其实就是前段的nosql数据库。
  • Web SQL：关系数据库，需要注意的是，HTML5会放弃Web SQL

2）离线存储（应用缓存）：一般存储的是网页

• Cache Storage：定义在 Service Worker 的规范中，配合 Service Worker 进行离线缓存
• Application Cache：在定稿的 HTML 5.1 中被拿到了

对主要前端存储方式的详解和比较

1. 小容量的 cookie

1.1 说明

HTTP Cookie，最初用于在客户端存储会话信息。该标准要求服务器对任意 HTTP 请求发送 Set-Cookie HTTP 头作为响应的一部分，其中包含会话信息。浏览器会存储这样的会话信息，并在这之后，通过为每个请求添加 Cookie HTTP 头将信息发送回服务器。

【举例如下】：

storage-cookie-header.png

1.2 使用

在 JavaScript 中可以通过 document.cookie 设置字段和进行访问。

// 设置 cookie 字段
document.cookie = 'name=Lucy';

// 更好的设置方式：
document.cookie = encodeURIComponent('age') + '=' + encodeURIComponent(25);

// 访问 cookie
document.cookie

// 删除 cookie（设置存储有效时长为过去时间）
var date = new Date();
date.setDate(date.getDate() + '设置时长');
document.cookie = 'name=Lucy;expires=' + date.toUTCString();

storage-cookie-js-use.png

1.3 访问限制及存储时长

cookie 可以设置访问域，在设置 cookie 的时候，设定了 cookie 的访问域名为一个顶级域名，则可以达到几个子域名共享 cookie 的效果，如腾讯网 www.qq.com 与微信网页版 wx.qq.com 共享了 pac_uid，以及不同页面的购物车共享。
如果设定了 cookie 的超时时间，则 cookie 将在到期的时候失效。
如果没有设定超时时间，则是 session 级别的（注意上图 Expires/Max-Age 一栏），在退出浏览器时，该 cookie 将消失。
cookie 的 session 不同于 sessionStorage 的 session，cookie 的 session 是指在未关闭浏览器的情况下，所有的 tab 级别的页面或新开，或刷新，均属于一个 session。

1.4 cookie 的优缺点

优点：

可控制过期时间，使其不会长期有效
可扩展、可用性比较好，可跨域共享
可加密减少cookie被破解的可能性
兼容性好
缺点：

数量和长度有限制
在请求头上带着数据安全性差

webstorage.png

1.5 应用场景

一般非到不得已，不要在 cookie 里面存东西，更不要存储重要和敏感的数据。如果要存储的话，建议存储一些同步访问页面的时候必须要被带到服务端的信息。

客户端登录，用于保存用户信息。如“下次自动登录”的选项，勾选之后下次就不需要重复验证。通过 cookie 可以保存用户的 id。
创建购物车。可以实现不同页面之间的数据同步（同一个域名下是可以共享cookie的），同时在提交订单的时候又会把这些cookie传到后台。
跟踪用户行为。例如百度联盟会通过cookie记录用户的偏好信息，从而推荐个性化推广信息，如页面上的小广告。这是可以禁用的，也是cookie的缺点之一。

2. Web Storage：仅存储于客户端

定义了两种用于存储数据的对象：sessionStorage 和 localStorage，后两者是Storage的实例。

注意：Storage 类型只能存储字符串。非字符串的数据在存储之前会被转换成字符串。

webstorage.png

2.1 目的及两个主要目标

• 克服由 cookie 带来的一些限制，当数据需要被严格控制在客户端上时，无须持续地将数据发回服务器。
• （目标）提供一种在 cookie 之外存储会话数据的途径；
• （目标）提供一种存储大量可以跨会话存在的数据的机制。

2.2 访问方式

这两个对象在浏览器中都是以 windows 对象属性的形式存在，在 JavaScript 中可以直接通过 sessionStorage 和 localStorage 访问。

2.3 Storage 的实例方法

• clear：删除所有值，Firefox中没有实现
• getItem(name)：根据指定的名字 name 获取对应的值
• key(index)：获得 index 处的值的名字
• removeItem(name)：删除由 name 指定的名值对儿
• setItem(name, value)：为指定的 name 设置一个对应的值

2.4 sessionStorage 和 localStorage 介绍

短暂的 sessionStorage

1) 使用：

storage-sessionStorage.png

2) 访问限制：

同源策略：不同于cookie，sessionStorage访问限制更高，只有当前设定sessionStorage的域下才能访问；
单标签页：两个tab（相同域）之间不能互通；
在新开的tab下或者关闭本tab之后再打开，也不能访问之前写下的sessionStorage；
刷新本tab可以访问。

3) 特点及应用场景：

主要用于仅针对会话的小段数据的存储。
建议存储一些当前页面刷新需要存储，且不需要在tab关闭时候留下的信息。
可以用来检测用户是否是刷新进入的页面，如音乐播放器恢复播放进度条的功能。
非常适合单页应用程序，可以方便在各业务模块进行传值。
持久的 localStorage（隐身窗口例外）

1. 使用： 同 sessionStorage

2. 访问限制：

同源策略：同 sessionStorage，要访问同一个 localStorage，页面必须来自同一个域名（子域名无效），使用同一种协议，在同一个端口上；
localStorage 设定后，刷新或新开 tab 是可以访问到的，关闭浏览器重新打开原先tab也可访问。

3. 特点及应用场景：

持久保存客户端数据，数据保留到通过JavaScript删除或者用户清除浏览器缓存。
如果有一些数据，服务器难以承载其压力，但又要与用户的信息绑定，可以使用 localStorage 存储一些状态，这样既能缓解服务器压力，也可以存储用户的数据。
数据比较大的临时保存方案。如在线编辑文章时的自动保存。
多页面访问共同数据。sessionStorage只适用于同一个标签页，localStorage相比而言可以在多个标签页中共享数据。

localStorage 与 sessionStorage 的区别总结

H5的两种存储技术的最大区别就是生命周期
localStorage是本地存储，存储期限不限；
sessionStorage是会话存储，页面关闭数据就会丢失。
sessionStorage 有单标签页限制，localStorage 则没有。

2.5 Storage 存储类型说明

Storage 类型只能存储字符串。如果存储的是对象，可以将对象序列化为字符串再存入。（以下以 localStorage 进行说明，sessionStorage 同样适用）

2.6 Storage 大小限制及检测

Web Storage 的限制因浏览器而异。一般来说，对存储空间大小的限制都是以每个来源（协议、域和端口）为单位的，即每个来源都有固定大小的空间用于保存自己的数据。对于 localStorage 而言，大多数桌面浏览器会设置每个来源 5MB 的限制。对 sessionStorage 的限制也是因浏览器而异。

有关 Web Storage 的限制，参考：Web Storage Support Test

对于 Storage 的大小检测，可以将 localStorage 和 sessionStorage 序列化，然后查看其字节数：

2.7 storage 事件

对 Storage 对象进行任何操作，都会在文档上触发 storage 事件，该事件的 event 对象有以下属性：

domain：发生变化的存储空间的域名
key：设置或者删除的键名
newValue：如果是设置值，则是新值；如果是删除键，则是null
oldValue：键被更改之前的值
使用时需要检测 WebKit 是否支持 storage 事件。

2.8 Web Storage 和 Cookie 的区别总结

Web Storage 是为了更大容量存储设计的，而Cookie的大小是受限的。

cookie 在每次请求一个新的页面的时候都会被发送过去，在浏览器和服务器间来回传递，这样无形中浪费了带宽。

cookie 可以设定访问域，在同源窗口中可以共享，而 web storage 受同源策略限制。

但是Cookie也是不可以或缺的：Cookie的作用是与服务器进行交互，作为HTTP规范的一部分而存在 ，而Web Storage仅仅是为了在本地“存储”数据而生。

3. 数据库：IndexDB 与 Web SQL

3.1 两者的特点

（本小节详细内容请参考：聊一聊前端存储那些事儿）

websql 像关系型数据库，使用 sql 语句进行操作。
indexdb 像 nosql，直接使用 js 方法操作数据。

访问：indexdb 和 websql 与 web storage 一致，均是在创建数据库的域名下才能访问。且不能指定访问域名。

存储时间：这两位的存储时间也是永久，除非用户清除数据，可以用作长效的存储。

大小限制：理论上讲，这两种存储的方式是没有大小限制的。然而indexeddb的数据库超过50M的时候浏览器会弹出确认。基本上也相当于没有限制了。

性能测试：indexeddb查询少量数据花费差不多20MS左右。大量数据的情况下，相对耗时会变长一些，但是也就在30MS左右，也是相当给力了，10W数据+，毕竟nosql。
而 websql 的效率也不错，10w+数据，简单查询一下，只花费了20MS左右。

3.2 IndexDB 特点

它的数据不是保存在表中，而是保存在对象存储空间中。
创建对象存储空间时，需要定义一个键，然后就可以添加数据。
可以使用游标在对象存储空间中查询特定的对象。
而索引则是为了提高查询速度而基于特定的属性创建的。
说明：indexDB 目前兼容性还不是很好，Web SQL 虽然已经过时，但是其兼容性却非常好，几乎是移动端均可用（兼容性对比查看请移步：http://caniuse.com/#search=websql 以及 http://caniuse.com/#search=indexdb）。

因此，能用 indexdb，就用 indexdb，因为其代表了未来的发展方向，如果不能使用尽量使用 websql 进行代替。

3.3 IndexDB 异步 API

IndexDB 设计的操作完全是异步的。因此，大多数操作会以请求的方式进行，但这些操作会在后期执行，如果成功则返回结果，如果失败则返回错误。差不多每一次 IndexDB 操作，都需要你注册 onerror 或 onsuccess 事件处理程序，以确保适当地处理结果。

storage-IndexDB.png

打开数据库时，实质上返回了一个DB对象，该对象存在于 result 中。

3.4 Web SQL Database

需要注意的是，HTML5已经会放弃Web SQL Database

放弃的原因如下：

This document was on the W3C Recommendation track but specification work has stopped. The specification reached an impasse: all interested implementors have used the same SQL backend (Sqlite), but we need multiple independent implementations to proceed along a standardisation path.
大概意思是：
该文件是W3C推荐标准，但规范的制定工作已经停止。该规范陷入僵局：所有感兴趣的实现者都使用了相同的SQL后端（SQLite的），但我们需要多个独立的实现沿着规范化的路径进行。
翻译参考：http://www.zhihu.com/question/41951041
有关标准参考： https://www.w3.org/TR/webdatabase/

如果你掌握过mysql，orancle,mssql等关系型数据库，对于websql的理解还是比较容易的。

websql的关键技术点分为：

测试浏览器支持
创建数据库
创建表格
插入数据等

用到的几个核心方法：

openDatabase openDatabaseSycn 创建数据库

transaction起事务
executeSql执行sql语句

详情可以参考：http://blog.csdn.net/netcy/article/details/52188531

3.5 应用场景：

当我们是在做一个离线应用，或者webapp的时候，可以考虑使用本地数据库中存取数据。如果不存大量的数据的话，其实localStorage就够用了。亦或者，你想把一张用户的皮肤图片之类的大量数据存入客户端缓存起来，localStorage已经不够用了的话，也可以尝试一下websql与indexeddb。

4.WebSQL

Web SQL是关系数据库，通过SQL语句访问
Web SQL 数据库 API 并不是 HTML5 规范的一部分，但是它是一个独立的规范，引入了一组使用 SQL 操作客户端数据库的 APIs。

支持情况：

Web SQL 数据库可以在最新版的 Safari, Chrome 和 Opera 浏览器中工作。

核心方法：

①openDatabase：这个方法使用现有的数据库或者新建的数据库创建一个数据库对象。

②transaction：这个方法让我们能够控制一个事务，以及基于这种情况执行提交或者回滚。

③executeSql：这个方法用于执行实际的 SQL 查询。

打开数据库：

var db = openDatabase('mydb', '1.0', 'Test DB', 2 * 1024 * 1024,fn);
//openDatabase() 方法对应的五个参数分别为：数据库名称、版本号、描述文本、数据库大小、创建回调

执行查询操作：

var db = openDatabase('mydb', '1.0', 'Test DB', 2 * 1024 * 1024);
db.transaction(function (tx) { 
   tx.executeSql('CREATE TABLE IF NOT EXISTS WIN (id unique, name)');
});

插入数据：

var db = openDatabase('mydb', '1.0', 'Test DB', 2 * 1024 * 1024);
db.transaction(function (tx) {
   tx.executeSql('CREATE TABLE IF NOT EXISTS WIN (id unique, name)');
   tx.executeSql('INSERT INTO WIN (id, name) VALUES (1, "winty")');
   tx.executeSql('INSERT INTO WIN (id, name) VALUES (2, "LuckyWinty")');
});

读取数据：

db.transaction(function (tx) {
   tx.executeSql('SELECT * FROM WIN', [], function (tx, results) {
      var len = results.rows.length, i;
      msg = "<p>查询记录条数: " + len + "</p>";
      document.querySelector('#status').innerHTML +=  msg;
     
      for (i = 0; i < len; i++){
         alert(results.rows.item(i).name );
      }
     
   }, null);
});

由这些操作可以看出，基本上都是用SQL语句进行数据库的相关操作，如果你会MySQL的话，这个应该比较容易用。

点我参考更多资料！

5.离线缓存（application cache）

本地缓存应用所需的文件

使用方法：

①配置manifest文件
页面上：

<!DOCTYPE HTML>
<html manifest="demo.appcache">
...
</html>

Manifest 文件：

manifest 文件是简单的文本文件，它告知浏览器被缓存的内容（以及不缓存的内容）。

manifest 文件可分为三个部分：

• ①CACHE MANIFEST - 在此标题下列出的文件将在首次下载后进行缓存

• ②NETWORK - 在此标题下列出的文件需要与服务器的连接，且不会被缓存

• ③FALLBACK - 在此标题下列出的文件规定当页面无法访问时的回退页面（比如 404 页面）

完整demo：

CACHE MANIFEST
# 2016-07-24 v1.0.0
/theme.css
/main.js
 
NETWORK:
login.jsp
 
FALLBACK:
/html/ /offline.html

服务器上：manifest文件需要配置正确的MIME-type，即 "text/cache-manifest"。

如Tomcat:

<mime-mapping>
     <extension>manifest</extension>
     <mime-type>text/cache-manifest</mime-type>
</mime-mapping>

常用API：

核心是applicationCache对象，有个status属性，表示应用缓存的当前状态：

0（UNCACHED） : 无缓存， 即没有与页面相关的应用缓存

1（IDLE） : 闲置，即应用缓存未得到更新

2 （CHECKING） : 检查中，即正在下载描述文件并检查更新

3 （DOWNLOADING） : 下载中，即应用缓存正在下载描述文件中指定的资源

4 （UPDATEREADY） : 更新完成，所有资源都已下载完毕

5 （IDLE） : 废弃，即应用缓存的描述文件已经不存在了，因此页面无法再访问应用缓存

相关的事件：

表示应用缓存状态的改变：

checking : 在浏览器为应用缓存查找更新时触发

error : 在检查更新或下载资源期间发送错误时触发

noupdate : 在检查描述文件发现文件无变化时触发

downloading : 在开始下载应用缓存资源时触发

progress：在文件下载应用缓存的过程中持续不断地下载地触发

updateready : 在页面新的应用缓存下载完毕触发

cached : 在应用缓存完整可用时触发

Application Cache的三个优势：

① 离线浏览

② 提升页面载入速度

③ 降低服务器压力

注意事项：

1. 浏览器对缓存数据的容量限制可能不太一样（某些浏览器设置的限制是每个站点 5MB）
2. 如果manifest文件，或者内部列举的某一个文件不能正常下载，整个更新过程将视为失败，浏览器继续全部使用老的缓存
3. 引用manifest的html必须与manifest文件同源，在同一个域下
4. 浏览器会自动缓存引用manifest文件的HTML文件，这就导致如果改了HTML内容，也需要更新版本才能做到更新。
5. manifest文件中CACHE则与NETWORK，FALLBACK的位置顺序没有关系，如果是隐式声明需要在最前面
6. FALLBACK中的资源必须和manifest文件同源
7. 更新完版本后，必须刷新一次才会启动新版本（会出现重刷一次页面的情况），需要添加监听版本事件。
8. 站点中的其他页面即使没有设置manifest属性，请求的资源如果在缓存中也从缓存中访问
9. 当manifest文件发生改变时，资源请求本身也会触发更新

点我参考更多资料！

离线缓存与传统浏览器缓存区别：

1. 离线缓存是针对整个应用，浏览器缓存是单个文件

2. 离线缓存断网了还是可以打开页面，浏览器缓存不行

3. 离线缓存可以主动通知浏览器更新资源

参考： http://www.cnblogs.com/Ruth92/p/6384057.html?utm_source=itdadao&utm_medium=referral

web sql参考:http://blog.csdn.net/netcy/article/details/52188531

IndexedDB参考：http://www.cnblogs.com/dolphinX/p/3415761.html

IndexedDB API：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/IndexedDB_API