Hive: co to je, NoSQL úložiště a vývoj bez nativního kódu

Co je Hive?

Hive — je NoSQL databáze napsaná kompletně v Dart, která nevyžaduje nativní knihovny. Byla vytvořena Simonem Leiterem v roce 2019 jako alternativa k SQLite pro Flutter projekty. Hive ukládá data v binárním formátu .hive, který je optimalizován pro rychlé čtení a zápis na mobilních zařízeních. Formát .hive používá vlastní schéma serializace, kde každý typ dat má svůj vlastní bajtový prefix, což umožňuje číst soubor bez předchozí znalosti schématu — na rozdíl od Protocol Buffers nebo FlatBuffers.

Hlavní myšlenka Hive — maximální jednoduchost. Databáze nevyžaduje inicializaci nativních enginů, neobsahuje SQL parser a nepoužívá reflexi. Všechny operace jsou přímé volání Dart funkcí s binární serializací přes WriteBuffer a ReadBuffer.

Podle průzkumu Flutter Community (2023) je Hive v top 5 nejpoužívanějších balíčků pro ukládání dat ve Flutter, hned za shared_preferences v popularitě, ale předčí ho ve funkcionalitě a rychlosti.

Architektura Hive

Hive používá koncept Box — analog tabulky v relačních databázích. Každý Box je soubor na disku se sadou párů klíč-hodnota. Klíč může být int nebo String, hodnota — jakýkoli primitivní typ, seznam, Map nebo vlastní objekt přes TypeAdapter. Box-y jsou od sebe izolovány a otevírají se nezávisle.

Výhody oproti nativním řešením

Hive nevyžaduje platformní kanály (platform channels). To znamená, že funguje stejně na Android, iOS, Web, macOS, Windows a Linux bez dodatečné konfigurace. Pro projekty zaměřené na webovou kompilaci zůstává Hive jediným lehkým NoSQL řešením — SQLite v prohlížeči nefunguje. Zároveň Hive používá IndexedDB jako backend pro web, což zajišťuje perzistenci dat i v prostředí prohlížeče.

Jak funguje Hive?

Hive serializuje data do binárního formátu při zápisu a deserializuje při čtení. Vnitřní mechanismus je založen na BinaryWriter a BinaryReader, které balí data do kompaktních bajtových polí. Velikost úložiště na disku je v průměru 2–3krát menší než JSON reprezentace stejných dat.

Při otevření Boxu Hive načte celý soubor do RAM. To zajišťuje vysokou rychlost čtení (mikrosekundy), ale ukládá omezení na velikost dat: doporučuje se ukládat nejvýše 50–100 MB na jeden Box. Pro větší objemy použijte LazyBox — líné načítání záznamů z disku.

Transakce a konkurence

Hive pracuje jednovláknově v izolaci Dart izolátu. Zápisové operace se provádějí synchronně s uzamčením souboru. Pro asynchronní přístup použijte Hive.openBox() s await. Souběžný přístup z více izolátů není přímo podporován — k tomu je potřeba samostatný synchronizační mechanismus.

Hive vs SharedPreferences a vs SQLite

Hive zaujímá mezeru mezi SharedPreferences a SQLite. Je složitější než SharedPreferences (podporuje vlastní objekty), ale jednodušší než SQLite (nevyžaduje SQL dotazy). Porovnejme klíčové charakteristiky.

Kdy zvolit Hive

Hive je optimální pro malé objemy dat: nastavení aplikace, cache API odpovědí, lokální synchronizační fronta, oblíbené a historie prohlížení. Pokud data nepřesahují 50 MB a nevyžadují relační dotazy — Hive je rychlejší a jednodušší než SQLite.

Kdy Hive není vhodný

Hive nepodporuje dotazy s filtrováním podle více polí, JOIN, agregační funkce. Pokud potřebujete složité dotazy typu “vyber všechny úkoly na dnešek s prioritou vyšší než 3” — použijte SQLite s drift nebo floor. Hive také není vhodný pro ukládání více než 100 MB dat kvůli načítání do paměti.

Příklady kódu s Hive

Hive začíná inicializací a otevřením Boxu. Níže jsou uvedeny základní operace pro typický scénář — ukládání seznamu úkolů ve Flutter aplikaci. Všechny příklady fungují bez nativních platformních volání.

Inicializace a otevření Boxu

Před použitím Hive je nutné zavolat Hive.initFlutter() v main funkci. Poté otevřete Box pomocí Hive.openBox() — výsledkem bude instance Box připravená ke čtení a zápisu.

import 'package:hive/hive.dart';
import 'package:hive_flutter/hive_flutter.dart';

void async main() {
    await Hive.initFlutter();
    final settingsBox = await Hive.openBox('settings');
    runApp(MyApp());
}

CRUD operace

Box poskytuje metody put, get, delete a obsahuje iterátor pro procházení všech záznamů. Klíče a hodnoty jsou typovány pomocí generik — ve výchozím nastavení Box<dynamic> povoluje libovolné typy, ale doporučuje se zadat konkrétní typ.

// Zápis dat
final box = await Hive.openBox<String>('tasks');
await box.put('task_1', 'Koupit produkty');

// Čtení
final task = box.get('task_1');

// Všechny klíče
final allTasks = box.values.toList();

// Smazání
await box.delete('task_1');

// Vyčištění Boxu
await box.clear();

Reaktivní pozorování pomocí WatchBox

WatchBox — rozšíření Boxu, které upozorňuje odběratele na změny. Ve Flutter se to integruje s ValueListenableBuilder: při změně jakékoli hodnoty v Boxu se widget automaticky přestaví bez volání setState.

final watchBox = await Hive.openBox('settings');

// Ve widgetu
ValueListenableBuilder(
    valueListenable: watchBox.listenable(),
    builder: (context, box, _) {
        final counter = box.get('counter') ?? 0;
        return Text('Počítadlo: $counter');
    },
)

TypeAdapter a vlastní objekty

TypeAdapter — mechanismus Hive pro serializaci vlastních Dart objektů. Adaptér popisuje, jak převést objekt do binárního formátu (write) a zpět (read). Na rozdíl od json_serializable, TypeAdapter nevyžaduje reflexi a pracuje rychleji.

Vytvoření TypeAdapter

Adaptér implementuje rozhraní TypeAdapter se dvěma metodami: read a write. Třída se registruje pomocí Hive.registerAdapter() před otevřením Boxu. Každému adaptéru je přiřazeno číselné ID — ukládá se do souboru pro identifikaci typu.

// Datový model
class Task {
    final String title;
    final bool isCompleted;
    Task({required this.title, this.isCompleted = false});
}

// TypeAdapter
class TaskAdapter extends TypeAdapter<Task> {
    @override
    final int typeId = 0;

    @override
    Task read(BinaryReader reader) {
        return Task(
            title: reader.readString(),
            isCompleted: reader.readBool(),
        );
    }

    @override
    void write(BinaryWriter writer, Task obj) {
        writer.writeString(obj.title);
        writer.writeBool(obj.isCompleted);
    }
}

Generování adaptérů pomocí generování kódu

Pro projekty s velkým množstvím modelů poskytuje Hive hive_generator a build_runner. Anotace @HiveType na třídě a @HiveField na polích generuje adaptér automaticky. To je výhodné, když model obsahuje 10+ polí — ruční psaní read/write se stává pracným.

Optimalizace výkonu Hive

Hive provádí čtení z paměti, nikoli z disku, což poskytuje rychlost až 30 000 operací za sekundu. Pro optimalizaci: otevřete Box jednou a znovu jej používejte v celé aplikaci, nevolajte openBox znovu. Po inicializaci použijte Hive.box() (synchronní getter) — vrací již otevřený Box bez vytváření nové instance.

Hive v kombinaci s Provider a Riverpod

Hive se snadno integruje s populárními správci stavu Flutter. Pro Provider použijte ChangeNotifierProvider, který čte data z Boxu při inicializaci a aktualizuje se přes listenable. Pro Riverpod je vhodný StreamProvider přihlášený k odběru WatchBox. Taková kombinace poskytuje reaktivní aktualizaci UI při každé změně dat v Hive bez ručního volání setState. V typickém Flutter projektu taková architektura umožňuje synchronizaci stavu mezi obrazovkami bez globálního singletonu.